UA29950U

UA29950U - Device for granulation of liquid material

Info

Publication number: UA29950U
Application number: UAU200512066U
Authority: UA
Inventors: Артем Евгеньевич Артюхов; Всеволод Иванович Склабинский; Антон Сергеевич Стеценко
Original assignee: Сумской Государственный Университет
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2008-02-11

Abstract

A device for granulation of liquid material contains a vertical conical housing with a cover and a bottom, inside which are concentrically installed an additional open cone, with formation between their sides of annular space, a vertical branch pipe, which upper end is located in the working volume of additional cone, and lower end - in the bottom of housing, branch pipes for supply and removal of heat-transfer agent, branch pipe for supplying the liquid material with atomizing unit, which is located in line with additional cone, branch pipe for supplying the gas flow coaxially with vertical branch pipe, an annular catcher of granules with bottom located in line with additional cone, and a vortex gas-distributing unit. The atomizing unit is made in the form of a combined box-spherical cavity with perforated lower spherical part (bottom) and openings on its upper part, inside which the cylindrical stock is located in line with cavity, a membrane, which part is acted by central flat non-perforated part of the bottom, which generates vibrations, additionally the device is equipped with an electromagnetic vibrator, which is connected with stock with the aid of clutch, vibration pickup on the flat membrane, an electronic controller, which is connected to the electromagnetic vibrator, and a frequency meter located beyond the limits of the working volume of device.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до виробництва гранульованого матеріалу та може бути використана в хімічній, 2 харчовій та інших галузях промисловості.The useful model refers to the production of granular material and can be used in the chemical, 2 food and other industries.

Відомий пристрій для здійснення гранулювання плавів та розчинів, що містить вертикальний конічний корпус, розпилювач рідкого матеріалу, кришку, патрубки підводу теплоносія та відводу готового продукту у нижній частині вертикального конічного корпусу, патрубки підводу плаву і відводу теплоносія у верхній частині корпусу, а також завихрувач потоку теплоносія |див. ав. св. СРСР Мо1554958, МПК ВО1) 2/16, 1990).A well-known device for granulating melts and solutions, containing a vertical conical body, a sprayer of liquid material, a cover, nozzles for the supply of the coolant and the outlet of the finished product in the lower part of the vertical conical body, nozzles for the inlet and outlet of the coolant in the upper part of the body, as well as a swirler coolant | see Av. St. USSR Mo1554958, IPC VO1) 2/16, 1990).

Недоліками цього пристрою є неможливість створення розпилювачем рівномірного розпилення рідкого матеріалу на поверхню гранул внаслідок великої поверхні дзеркала псевдозрідженого шару, що зменшує інтенсивність теплообміну та масообміну між розплавом та гранулами, що негативно впливає на швидкість процесу гранулоутворення; виліт гранул з розпилювача здійснюється з великим кутом падіння від його вертикальної осі, що зменшує площу зрощення поверхні дзеркала псевдозрідженого шару. При цьому готовий 12 продукт має неоднорідний гранулометричний склад, що є причиною зниження ефективності пристрою.The disadvantages of this device are the impossibility of creating a uniform spray of liquid material on the surface of the granules by the atomizer due to the large surface of the mirror of the fluidized bed, which reduces the intensity of heat exchange and mass exchange between the melt and the granules, which negatively affects the speed of the granulation process; the discharge of granules from the atomizer is carried out with a large angle of incidence from its vertical axis, which reduces the area of fusion of the surface of the fluidized bed mirror. At the same time, the finished 12 product has a non-homogeneous granulometric composition, which is the reason for the decrease in the efficiency of the device.

Найбільш близьким до розробленого пристрою для гранулювання рідкого матеріалу по конструкції та досягнутому результату є пристрій, що містить вертикальний конічний корпус, постачений вертикальним патрубком, верхній кінець якого розташований у робочому об'ємі додаткового конуса, а нижній кінець у днищі корпуса, в якому розташований патрубок для подачі газового потоку співвісно вертикальному патрубку, з кришкою і днищем з розвантажувальною тічкою, всередині якого концентрично встановлений додатковий відкритий конус, з утворенням між їхніми бічними поверхнями кільцевого простору, патрубки для подачі і відводу теплоносія, патрубок для подачі рідкого матеріалу з розпилювачем, який розташований на одній осі з додатковим конусом, кільцевий уловлювач гранул з нахильним днищем, розміщений у нижній частині додаткового конуса співвісно з ним і з'єднаний з патрубком для подачі теплоносія, та осьовий завихрював |див. патент України Моб9624, МПК ВО1 2/16, 2004). зThe closest to the developed device for granulation of liquid material in terms of design and the achieved result is a device containing a vertical conical body supplied with a vertical nozzle, the upper end of which is located in the working volume of the additional cone, and the lower end is located in the bottom of the body, in which the nozzle is located for the supply of a gas flow coaxially with a vertical nozzle, with a cover and a bottom with a unloading point, inside which an additional open cone is concentrically installed, with the formation of an annular space between their side surfaces, nozzles for supplying and removing the coolant, a nozzle for supplying liquid material with a sprayer, which is located on one axis with an additional cone, a ring pellet catcher with an inclined bottom, placed in the lower part of the additional cone coaxially with it and connected to a pipe for supplying the coolant, and an axial vortex |see patent of Ukraine Mob9624, IPC VO1 2/16, 2004). with

Недоліками цього пристрою є те, що розпилювач не формує сферичну форму краплі розплаву, що витікає.The disadvantages of this device are that the atomizer does not form a spherical shape of the flowing melt drop.

Крім того, внаслідок можливої забрудненості розплаву випадковими твердими частками розпилювач рідкого матеріалу може погіршити якість розпилу ( рівномірність і напрям) оскільки не виключене його забивання, що є причиною зниження показників якості готового продукту та ефективності пристрою. оIn addition, due to the possible contamination of the melt with random solid particles, the atomizer of liquid material can deteriorate the quality of spraying (uniformity and direction), since its clogging is not excluded, which is the reason for the decrease in the quality of the finished product and the efficiency of the device. at

В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалення пристрою для гранулювання рідкого ю матеріалу шляхом заміни конструктивних елементів пристрою, що покращує ефективність зрошення рідкого матеріалу, збільшує площу зрошення поверхні дзеркала псевдозрідженого шару, інтенсифікує процес Ме, гранулоутворення, підвищуючи швидкість росту гранул, крім того, відбувається дроблення струменю розплаву, б що витікає з розпилювача, на краплі сферичної форми, що забезпечує більш високий відсоток отримання гранул 3о товарної фракції та збільшення ступеню моно дисперсності гранулометричного складу матеріалу в заданому с діапазоні.The basis of the useful model is the task of improving the device for granulation of liquid material by replacing the structural elements of the device, which improves the efficiency of irrigation of liquid material, increases the area of irrigation of the surface of the fluidized bed mirror, intensifies the process of Me, granulation, increasing the growth rate of granules, in addition, crushing occurs a jet of melt, b flowing out of the sprayer, on a droplet of spherical shape, which ensures a higher percentage of obtaining granules of the commercial fraction and an increase in the degree of monodispersity of the granulometric composition of the material in the given range.

Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому пристрої для гранулювання, що містить вертикальний конічний корпус з кришкою і днищем, всередині якого концентрично встановлений додатковий відкритий конус, з « утворенням між їхніми бічними поверхнями кільцевого простору, вертикальний патрубок, верхній кінець якого 50 розташований у робочому об'ємі додаткового конуса, а нижній кінець у днищі корпусу, патрубки для подачі і т с відводу теплоносія, патрубок для подачі рідкого матеріалу з вузлом розпилення, який розташований на одній осі з» з додатковим конусом, патрубок для подачі газового потоку співвісно з вертикальним патрубком, кільцевий уловлювач гранул з днищем, розташований на одній осі з додатковим конусом, та осьовий завихрювач, згідно корисної моделі, вузол розпилення виконаний у вигляді комбінованої коробчасто-сферичної порожнини з перфорованою нижньою сферичною частиною (днищем) та отворами на її верхній частині, всередині якої де розміщений циліндричний шток, розташований на одній осі з порожниною, мембраною, роль якої відіграє «се центральна плоска неперфорована частина днища, яка випромінює коливання, крім того пристрій оснащений електромагнітним вібратором, який з'єднаний зі штоком за допомогою муфти, датчик вібрацій на мембрані, со електронним регулятором, що приєднаний до електромагнітного вібратора та частотоміром, розташованими за сл 20 межами робочого об'єму пристрою.The task is solved by the fact that in the known device for granulation, which contains a vertical conical body with a lid and a bottom, inside which an additional open cone is concentrically installed, with the formation of an annular space between their side surfaces, a vertical nozzle, the upper end of which 50 is located in the working the volume of the additional cone, and the lower end in the bottom of the case, nozzles for supplying and removing coolant, a nozzle for supplying liquid material with a spray unit, which is located on the same axis with the additional cone, a nozzle for supplying gas flow coaxially with the vertical nozzle, an annular pellet catcher with a bottom, located on one axis with an additional cone, and an axial swirler, according to a useful model, the spray unit is made in the form of a combined box-spherical cavity with a perforated lower spherical part (bottom) and holes on its upper part, inside which where the cylindrical rod located on one axis with a cavity, a membrane, the role of which is played by the central flat non-perforated part of the bottom, which emits vibrations, in addition, the device is equipped with an electromagnetic vibrator, which is connected to the rod by means of a coupling, a vibration sensor on the membrane, with an electronic regulator attached to the electromagnetic vibrator and the frequency meter located outside the working volume of the device.

Використання усіх суттєвих ознак, включаючи відмінні, сприяє дробленню струменю рідкого матеріалу з ще утворенням потоку монодисперсних крапель правильної сферичної форми з великою густиною зрошення та площею контакту з дзеркалом псевдозрідженого шару гранул, що розповсюджуються по робочому об'єму пристрою з однаковою швидкістю витікання та утворюють однорідний гранулометричний склад готового 25 продукту. с На кресленні наведена схема пристрою для гранулювання рідкого матеріалу.The use of all essential features, including excellent ones, contributes to the crushing of a jet of liquid material with the formation of a flow of monodisperse droplets of a regular spherical shape with a large irrigation density and a contact area with the mirror of a fluidized bed of granules that spread over the working volume of the device with the same flow rate and form a homogeneous granulometric composition of the finished 25 product. c The drawing shows a diagram of a device for granulating liquid material.

Пристрій містить основний вертикальний корпус 1 у вигляді конуса, з еліптичною кришкою 2 та розташований в середині основного корпусу 1 концентрично йому і жорстко до нього закріплений додатковий корпус З у вигляді відкритого конусу, останній утворює з корпусом 1 міжкорпусну кільцеву порожнину 4, яка обмежується меншими 60 основами додаткового корпуса З і основного конічного корпуса 1. Кільцевий уловлювач 5 гранул крупної фракції матеріалу виконаний у вигляді циліндра 6 з нахильним днищем 7 і розвантажувальною тічкою 8 для відводу готового продукту. Теплоносій подають в пристрій через патрубок 9, тангенційно з'єднаний з кільцевим уловлювачем 5 гранул. Пристрій також містить патрубок 10, виконаний у кришці 2 основного корпусу 1, для відведення відпрацьованого теплоносія, патрубок 11 з вузлом 12 розпилення, призначений для подачі рідкого бо вихідного матеріалу, і розташований співвісно з додатковим корпусом 3, який складається з циліндричного коробчастого корпусу 13 з отворами 14 на його верхній частині, сферичного перфорованого днища 15, плоскої мембрани 16, штоку 17, муфти 18, електромагнітного вібратора 19, датчика 20 вібрації на мембрані, електронного регулятора 21 та частотоміра 22. Пристрій має вихровий газорозподільний вузол 23, Возташований на одній осі з додатковим корпусом З, а також вертикальний направляючий патрубок 24, розташований на одній осі з внутрішнім додатковим корпусом 3. Верхній кінець 25 патрубка 24 розміщений у робочому об'ємі додаткового корпуса 3, а нижній кінець 26 - у днищу основного корпуса 1. Патрубок 24 призначений для подачі дрібної фракції матеріалу. Патрубок 27 призначений для подачі газового потоку, і розташований у днищі корпусу 1 на одній осі з вертикальним патрубком 24. 70 Пристрій працює таким чином.The device contains the main vertical body 1 in the form of a cone, with an elliptical cover 2 and is located in the middle of the main body 1 concentrically to it and rigidly fixed to it, an additional body C in the form of an open cone, the latter forms with the body 1 an inter-body annular cavity 4, which is limited to smaller 60 the bases of the additional body C and the main conical body 1. The annular catcher 5 of granules of a large fraction of the material is made in the form of a cylinder 6 with an inclined bottom 7 and an unloading chute 8 for the removal of the finished product. The coolant is fed into the device through the nozzle 9, which is tangentially connected to the ring catcher 5 of the pellets. The device also includes a nozzle 10, made in the cover 2 of the main body 1, for the removal of the spent coolant, a nozzle 11 with a spray unit 12, intended for supplying liquid bo source material, and is located coaxially with the additional body 3, which consists of a cylindrical box body 13 with holes 14 on its upper part, a spherical perforated bottom 15, a flat membrane 16, a rod 17, a coupling 18, an electromagnetic vibrator 19, a vibration sensor 20 on the membrane, an electronic regulator 21 and a frequency meter 22. The device has a vortex gas distribution unit 23, located on one axis with an additional housing Z, as well as a vertical guide nozzle 24, located on the same axis as the internal additional housing 3. The upper end 25 of the nozzle 24 is located in the working volume of the additional housing 3, and the lower end 26 is located in the bottom of the main housing 1. Nozzle 24 intended for feeding a small fraction of the material. Spout 27 is designed for gas flow and is located in the bottom of housing 1 on the same axis as vertical spigot 24. 70 The device works as follows.

У пристрій через патрубок 9, з'єднаний з кільцевим уловлювачем 5 тангенційно подається теплоносій і, попередньо проходячи простір циліндра 6 та рівномірно розподілившись по всьому його верхньому перетину, надходить до вихрового газорозподільного вузла 23. При його проходженні теплоносій закручується навколо вертикальної осі пристрою і набуває спіралеподібного руху. Вихровий осі симетричний потік теплоносія /5 переміщується вверх по простору додаткового корпусу З на зустріч матеріалу. Одночасно з цим до утвореного спіралеподібного потоку теплоносія Через патрубок 11 до вузла 12 розпилення підводять розплав. Розплав надходить до коробчатого корпуса 13 вузла 12 розпилення та заповнює його об'єм. Під дією гідростатичного напору рідкого матеріалу та його власної ваги розплав без надання йому додаткового моменту руху механічним способом починає витікати з вузла 12 розпилення через перфоровану частину сферичного днища 15. В цей час го за допомогою штока 17, який з'єднаний муфтою 18 з електромагнітним вібратором 19, створюються електромагнітні коливання, що передаються плоскій мембрані 16, роль якої відіграє центральна плоска неперфорована частина днища 15. Плоска мембрана 16 передає коливання перфорованій частині днища 15.The coolant is supplied tangentially to the device through the nozzle 9, connected to the ring trap 5, and, having previously passed through the space of the cylinder 6 and evenly distributed over its entire upper section, enters the vortex gas distribution unit 23. During its passage, the coolant is twisted around the vertical axis of the device and acquires spiral movement. The eddy-axis symmetric flow of the coolant /5 moves up through the space of the additional body C to meet the material. At the same time, the melt is fed to the formed spiral flow of the coolant through the nozzle 11 to the atomizing unit 12. The melt enters the box body 13 of the spraying unit 12 and fills its volume. Under the action of the hydrostatic pressure of the liquid material and its own weight, the melt, without giving it an additional moment of motion, mechanically begins to flow out of the atomizing unit 12 through the perforated part of the spherical bottom 15. At this time, it flows with the help of a rod 17, which is connected by a coupling 18 to an electromagnetic vibrator 19, electromagnetic vibrations are created and transmitted to the flat membrane 16, the role of which is played by the central flat non-perforated part of the bottom 15. The flat membrane 16 transmits vibrations to the perforated part of the bottom 15.

Прискорення центру плоскої мембрани 16 реєструється датчиком 20 вібрацій та корегується за допомогою електронного регулятора 21. Числове значення частоти коливань плоскої мембрани 16 фіксується частотоміром ово 22. В разі попадання до вузла 12 розпилення повітря останнє сепарується над вільною поверхнею розплаву та відводиться з отворів 14. Під дією електромагнітних коливань струмінь розплаву, що витікає крізь отвори 14, - розпадається на окремі гранули сферичної форми. Утворені гранули, контактуючи з вісесиметричним вихровим потоком теплоносія, охолоджуються і кристалізуються та попадають на внутрішню поверхню додаткового корпусу 3. В залежності від отриманого розміру, гранули класифікуються на велику та дрібну фракції за рахунок о зо Зміни окружної і осьової складових швидкості вісісиметричного вихрового потоку теплоносія по висоті додаткового корпусу З пристрою. Гранули дрібної фракції підхоплюються створеним у додатковому корпусі З іо) пристрою вісесиметричним вихровим потоком теплоносія та переміщуються до верхнього перетину додаткового б корпусу З та відводяться з робочого об'єму пристрою через між корпусну кільцеву порожнину 4 між додатковим корпусом З і основним корпусом 1 та опускаються до нижнього перетину основного корпусу 1. У днищі корпусу 7 Ф» з5 Ці гранули потрапляють у зону розрідження, що створюється навколо струменю газового потоку, який входить с через патрубок 27, засмоктуються цим струменем і через нижній кінець 26 вертикального направляючого патрубку 24, переміщуючись по його порожнині, викидаються через верхній кінець 25 у центральну частину робочого простору додаткового корпусу З у ядро вихрового псевдозрідженого шару. Розплав, який потрапляє на поверхню дрібних гранул, кристалізується, при цьому розмір гранул збільшується. Велика фракція не залишає « робочий об'єм пристрою і по мірі дорощування та збільшення гранули, циркулюючи об'ємом додаткового корпусу - с З, переміщуються вниз по його перетину. При досягненні заданого розміру гранули падають донизу по поверхні додаткового корпусу З, проходять через вихровий газорозподільний вузол 23, циліндричну частину 6 та з нахильне днище 7 кільцевого уловлювача 5 гранул та відводяться з пристрою через розвантажувальну тічку 8.The acceleration of the center of the flat membrane 16 is registered by the vibration sensor 20 and corrected with the help of the electronic regulator 21. The numerical value of the frequency of oscillations of the flat membrane 16 is recorded by the frequency counter 22. In the event that air spray reaches the assembly 12, the latter is separated above the free surface of the melt and is removed from the holes 14. Under by the action of electromagnetic vibrations, the stream of melt flowing out through the holes 14 - breaks up into separate granules of a spherical shape. The formed granules, in contact with the axisymmetric vortex flow of the heat carrier, cool and crystallize and fall on the inner surface of the additional housing 3. Depending on the obtained size, the granules are classified into large and small fractions due to changes in the circumferential and axial velocity components of the axisymmetric vortex flow of the heat carrier by to the height of the additional case From the device. Granules of a fine fraction are picked up by the axisymmetric vortex flow of the heat carrier created in the additional body of the device and move to the upper section of the additional body of the device and are removed from the working volume of the device through the inter-body annular cavity 4 between the additional body of the Z and the main body 1 and descend to of the lower section of the main body 1. In the bottom of the body 7 Ф» z5 These granules fall into the rarefaction zone created around the jet of gas flow that enters through the nozzle 27, are sucked by this jet and through the lower end 26 of the vertical guide nozzle 24, moving along it cavity, are ejected through the upper end 25 into the central part of the working space of the additional housing C into the core of the vortex fluidized bed. The melt, which falls on the surface of small granules, crystallizes, while the size of the granules increases. The large fraction does not leave the working volume of the device and as the granules grow and increase, circulating through the volume of the additional housing - c З, they move down along its cross section. When the given size is reached, the pellets fall down on the surface of the additional housing C, pass through the vortex gas distribution unit 23, the cylindrical part 6 and the inclined bottom 7 of the annular pellet catcher 5 and are removed from the device through the unloading chute 8.

Відпрацьований теплоносій виводиться з основного корпусу 1 через патрубок 10, розташований у кришці 2. леThe spent coolant is removed from the main body 1 through the nozzle 10 located in the cover 2.

Claims

Formula of the invention (Ce) "device for granulation of liquid material, containing a vertical conical body with a lid and a bottom, inside which an additional open cone is concentrically installed, with the formation of an annular space between their side 1 surfaces, a vertical nozzle, the upper end of which is located in the working the volume of an additional cone, and the lower end in the bottom of the case, nozzles for the supply and removal of the coolant, a nozzle for the supply of liquid material with a spray unit, which is located on the same axis as the additional cone, a nozzle for the supply of gas flow coaxially with the vertical nozzle, ring pellet catcher with a bottom,

located on one axis with an additional cone, and a vortex gas distribution unit, which differs in that

that the spray unit is made in the form of a combined box-spherical cavity with a perforated lower spherical part (the bottom) and holes on its upper part, inside which a cylindrical rod is placed, located on the same axis as the cavity, a membrane, the role of which is played by the central flat non-perforated part of the bottom , which emits vibrations, the device is additionally equipped with an electromagnetic vibrator, which is connected to the rod using a coupling, a vibration sensor on a flat membrane, an electronic regulator connected to the electromagnetic vibrator, and a frequency meter located outside the working volume of the device.

b5