Устройство для гранулирования жидких материалов, преимущественно ионно-обменных смол

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ жидких МАТЕРИАЛОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ИОНООБМЕННЫХ СМОЛ, включа (;О сл .-гщее емкость, заполненную жидкостью, вращающийся разбрызгиватель гранулируемого материала, установленный в верхней части емкости на приводном . валу и выполненный в виде корпуса с перфорированной боковой стенкой, отличающееся тем, что, с целью повышения однородности гранулометрического состава получаемого продукта, разбрызгиватель снабжен средством для подвода жидкости, включающим две трубы, установленные снаружи и внутри вала, выполненногополым , в трубах выполнены отверстия для выхода жидкостиf расположенные над и под корпусом разбрызгивателя . fpa/tjfAtffffe Mf / nfloSffrfrr

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)!!

3(51) В 01 J 2 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3284175/23-26 (22) 06.05.81 (46) 07.04.83. Бюл. 1(13 (72) В.Н. Сахаров, Е.М. Селищев, Б.А. Климов, И.Н. Барышев, И.А. Егоров, В.А. Вакуленко и С.А. Бабенко (71) Дзержинский филиал Научно-иссле. довательского и конструкторского института химического машиностроения (53) 66.099.2(088.8) (56) 1. Патент Австрии 1(256047, 12С 42/02, 1967.

2. Патент, Франции 1т 1453167, кл. В01 j, 1966 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ )НЕКИХ МАТЕРИАЛОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ИОНООБМЕННЫХ СМОЛ, включающее емкость, заполненную жидкостью, вращающийся разбрызгиватель гранулируемого материала, установленный в верхней части емкости на приводном . валу и выполненный в виде корпуса с перфорированной боковой стенкой, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения. однородности гранулометрического состава получаемого продукта, разбрызгиватель снабжен средством для подвода жидкости, включающим две трубы, установленные снаружи и внутри вала, выполненного полым, в трубах выполнены отверстия для выхода жидкостиу расположенные над и под корпусом разбрызгивателя.

1009501

2. Устройство по и. 1, о т л и - жены кольцевыми козырьками, расположенч а ю щ е е с я тем, что трубы снаб- ными нади под корпусом разбрызгивателя.

Изобретение относится к устройствам для производства мелкосферичес" ких гранулированных материалов и может быть использовано для гранулирования йонообменных смол, например анионита, получаемых методом поликонденсации и полимеризации, а также для гранулирования катализаторов при необходимости получения последних в мелкосферической форме, и обладающих !О термореактивными свойствами в различных отраслях промышленности.

Получение анионита основано на методе бисерной блококонденсации олигомера, получаемого конденсацией эпи- 15 хлоргидрина (ЗХГ), с водным раствором полиэтиленполиамина (ПЭПА) в среде трансформаторного масла. Исходные вещества - олигомер ЭХГ и раствор ПЭПА со стадии приготовления поступают при 20 температуре 2511 С в смеситель в опрео деленных соотношениях, смешиваются и подаются на грануляциа, которая основана на диспергировании конденсационной массы в инертную несмешиваю- 25 щуюся с ней среду. Получение гранул . ионообменной смолы (анионита) производят в трансформаторном масле при температурах последнего 80-130 С, причем отверждение поверхности приго- ЗО тавливаемой массы или наружной поверхности получаемых капель происходит практически мгновенно. В то же время гранулы анионита не должны пре" вышать величины 1„0 мм и иметь пра", -35 вильную сферическую форму.

Известно устройство (1 ) для про" изводства жидких гранул, преимущест" венно мелкосферических, с установленным в корпусе центробежным распылите" 40 лем, который по окружности внешней стенки снабжен отверстиями соотвественно размеру получаемых гранул. Ис" ходный материал, подведенный в жидком состоянии к распылителю, выбрасывается в виде капель через эти от" верстия в корпус, где капли проходят определенный участок до того, как они попадут в отверждающую жидкость, кото-

;рой заполнен корпус, и там произойдет отверждение, Выходные каналы во внешней стенке распылителя расположены с наклоном, обеспечивающим сообщение выброшенным каплям движения противоположного направления вращения распы.-: лителя. Отвержающая жидкость вращается, и ее поверхности имеют форму параболы.

Известное устройство обладает рядом серьезных недостатков, Несмотря на обеспечение относительно безударного входа капель материала в жидкость, удар все же имеет место. Таким образом, имеет место и деформация образующихся гранул. Стремясь принять шарообразную форму, капли захватывают внутрь жидкость, что ухудшает качество получаемых гранул.

Устройство неприемлемо для гранулирования ионообменных смол, в частности анионита, по следующим причинам. При наличии даже незначительного удара о поверхности жидкости, температура которой должна быть 80-130 С, капли деформируются, а так как затвердевание (a результате быстротечной реакции) их поверхности происходит мгновенно, то получаемые на выходе гранулы имеют форму поверхности, отличную от сферической, что значительно снизит качество гранул. Кроме того, высокая температура отверждающей жидкости способствует разогреву газовой среды, находящейся над ней и наружной поверхности центробежного распылителя, находящегося в данной газовой среде.

Разогрев наружной поверхности распылителя и воздушной среды приводит к началу отверждения продукта в каналах отверстий распылителя, к постепенному забиванию их затвердевшим про-. дуктом.

Это вызывает ухудшение гранулометрического состава получаемого продукта и приводит к частым остановкам устройства для очистки распылителя от затвердевшего продукта. Последнее

3 10095 резко. снижает надежность работй устройства.

Известно устройство для получения гранулируемых материалов посредством разбрызгивания их расплавленных масс или пульп непосредственно в жидкость и охлаждения образующихся капель в охлаждающей жидкости 1 2 .

Известное устройство содержит .для гранулирования жидких материалов ем- 1О кость, заполненную жидкостью, вращающийся разбрызгиватель гранулируемого материала, установленный в верхней части емкости на приводном валу и выполненный в виде корпуса с перфо- !5 рированной боковой стенкой, В изобретении зарастание отверстий застывшим продуктом, по мнению автора, предотвращается с помощью нагре.ва окружающей среды подогревателем, ур установленным вокруг разбрызгивателя, до температуры, близкой к температуре диспергируемого материала. Данное устройство обладает следующими недостатками. При незначительной раэнице 25 в плотностях диспергируемого материала и жидкости, в которую диспергируется материал, данное устройство неработоспособно. Это происходит потому, что диспергируемые частицы ма- 5в териала зависают в прогретой области (зоне) дисперсионной жидкости, так как оттока жидкости из прогретой зоны. вместе с диспергированным продуктом в зону холодной жидкости в данной

35 конструкции не производится. Образующиеся частицы продукта наслаиваются друг на друга, что вызывает слияние :у их.

Использованйе этого устройства у; для получения мелкосферических час-,: тиц ионообменных смол, например анно" нита, также не представляется возмож-. ,ным, так как отверстия установленйато в зоне нагретой жидкости дисперга45

I .тора сразу же забьются кристаллизую" щимся в них продуктом. Причины этого, как указывалось выше, в разогреве корпуса диспергатора до темпера--.-. туры выше 25оС. Если в данном устройстве вместо нагревателя установить холодильник, а вместо охлаждаю-.— щей жидкости использовать нагретую жидкость, и в охлажденную жидкость погрузить диспергатор (эти условия необходимы для получения ионообмен-: ной смолы, например, анионитй) получим следующее. В силу свободной конвекции - разности плотностей холодной (25юС) и нагретой (130"С) жидкостей первая (холодная) будет опускать,ся вниз, а вторая (нагретая) будет подниматься вверх. Это явление вызывает. интенсивное перемешивание холодной и нагретой жидкостей и при" .

:водит к повышению температуры в зоне установки диспергатора, а значит как это отмечалось выше, к затвердеванию продукта в отверстиях диспергатора и к ухудшению гранулометрического состава получаемого продукта, и снижает надежность работы гранулятора.

Попытка устранить. перегрев в зоне yc- . тановки .диспергатора требует, с одой стороны, применение мощных холодильных устройств, которые вблизи диспергатора установить нельзя вследствие налипания на последние разбрызгиваемого продукта, и, с другой стороны, применения мощных подогревателей, чтобы подержать высокую температуру- (130 С) жидкости в нижней части гранулятора, где должно- проис" ходить затвердевание полученных капель, так как жидкость во всем объеме гранулятора интенсивно перемешивается за счет свободной конвекции..

Это экономически. нецелесообразно и не приведет к желаемому результату.

Цель изобретения - .улучшение качества продукта путем повышения однородности гранулометрического состава и приближения формы гранул к сферической.

Цель достигается тем, что в устройстве для гранулирования жидких материалов, преимущественно ионообl менных смол, включающем емкость, за" полненную жидкостью, вращающийся разбрызгиватель гранулируемого материа- ла, установленный в верхней части емкости на приводном валу и выполненный в виде корпуса с перфорированной боковой стенкой, разбрызгиватель снабжен средством для подвода жидкости, включающим две трубы, установленные снаружи и внутри вала, выпблненного полым, в трубах выполнены отверстия для выхода жидкости, расположенные над и под корпусом разбрызгивателя.

Кроме того, трубы могут быт4 снабжены кольцевыми козырьками расположенными над и под корпусом разбрызгивателя.

Использование указных труб для подачи из них жидкое и вокруг корпуса в верхней и нижней,его части обеспе-, 5 10095 чивает оптимальные, стабильные условия для формирования гранул правильной сферической формы.

На фиг. 1 изображена схема уста новки для получения анионита АН-31 Г в гранулированном виде; на фиг. 2 изображено предлагаемое устройство для гранулирования, продольный разрез.

Устройство для гранулирования ионо2Р обменных смол включает разбрызгиватель 1, установленный на крышке емкости 2, имеющей подводящие штуцера 3 и выходной штуцер 4, отделитель гранул от жидкости 5, сборник нагретой И жидкости 6, насос 7, подогреватель жидкости 8, емкость холодной жидкости 9 и регулировочные вентили 10 и

11. Разбрызгиватель 1 (см. Фиг. 2) состоит из корпуса 12, который с по- 2р мощью полого вала 13 закреплен в подшипниках 14 стойки 15, которая крепится к крышке емкости 2. Через.полыЛ вал 13 и корпус 12 проходит труба 16, образуя сквозное отверстие 17,2$ через которое пропущена неподвижная труба 18, нижний конец которой закрыт козырьком 19, а верхний конец имеет штуцер 20. Вблизи козырька 19 в стенках трубы 18 имеются выходные отверс-зр тия 21. Труба 18 крепится к с ойке 15 с помощью кронштейнов 22. Полый вал

13 охватывается трубой 23, верхний конец которой прикреплен к стойке 15, в которой имеется штуцер 24. Зазор 35 между трубой 23 и полым валом 13 закрыт кольцом 25, жестко закрепленным на трубе 23. В кольце 25 имеются выходные отверстия 26. К нижнему кон" цу трубы 23 крепится козырек 27. На верхнем конце полого вала 13 закреплен шкив 28 и воронка 29 °

Устройство работает следующим образом.

Емкость 2 через штуцера 3 полностью заполняется нагретой жидкостью, в данном случае трансформаторным маслом с температурой 80- 130 С. Жидкость, поступающая в емкость 2, цир" кулирует в замкнутой системе: емЯ кость 2, отделитель гранул 5, сборник нагретой жидкости 6, насос 7, подогреватель 8. Подогреватель 8 .. обеспечивает подогрев жидкости до укаэанной выше температуры (80 130 С). Корпус 12 разбрыэгивателя погружен в нагретую жидкость в емкости 2, С помощью клиноременной передачи (не показана) полый вал 13

01 б с корпусом 12 и трубой 16 приводится во вращение. Через штуцера 20 и 24 в раэбрызгиватель из емкости 9 подается холодная жидкость (трансформаторное масло) с температурой 25 С.

Количество подаваемой жидкости регулируется вентилями 10 и 11, Через штуцер 20 холодное масло поступает в трубу 18 и через отверстия

21 равномерно выходит из-под корпуса

12 е камеру 30 снизу, образованную козырьками 19 и 27. Через штуцер 24 холодное масло поступает в кольцевой зазор между трубой 23 и полым валом

13 и через отверстия 26 в кольце 25 равномерно выходит в камеру 30 сверху.

Холодное масло из емкости 9 подается под давлением, превышающим давление жидкости в емкости 2. Таким образом, холодное масло, поступающее в камеру

30 между козырьками 19 и 27, через отверстия 21 и 26 снизу и сверху корпуса 12 вытесняет горячее масло из камеры 30 и образует вокруг корпуса

12 в камере 30 зону холодного (25 С) жидкостного агента, В воронку 29 подается гранулируемый продукт, в данном случае ионообменная смола анионит АН-31Г с температурой, близкой к температуре холодного масла, подаваемого в штуцера

20 и 24 (25 С) и по кольцевому зазору между полым валом 13 и трубой 16 поступает в корпус 12 и через отверстия в ее боковой поверхности разбрызгивается в виде капель в камеру 30, заполненную холодным трансформаторным маслом (25ОС). Формирование гранул происходит в среде холодного трансформаторного масла в камере 30 при 25оС. Поэтому химическая реакция, вызывающая отверждение гранул не идет, а гранулы легко приобретают правильную сферическую форму. Так как холодное масло (25 С) непрерывно подается в штуцера 20 и 24, то создающийся отток холодного масла увлекает образованные сферические капли продукта, выходит вместе с ними из камеры 30 и попадает в основной поток нагретого масла (130 С), движущегося

О сверху вниз, Попадая в нагретый поток жидкости капли продукта отверждаются (происходит химическая реакция, вызываемая нагретой жидкостью) и превращаются в гранулы правильной сферическоф формы. Вместе с основным нагретым потоком масла гранулы через штуцер 4 выводятся из емкости 2 и

Продолжение таблицы

1009501

Расход жидкости в кольцевые коллектора, м >/ч

3,0

ZOO0

Диаметр корзины, мм

Гранулометрический состas готового продукта,-. 4

0,3-1,25 мм

О,5-0,8 мм более 1,25 мм

97

1 5

Предла гаемое устройство

Параметры

35

Количество выходных отверстий, шт

40

Диаметр выходных отверстий, мм

1,5

Расход диспергирующей жидкости, м /ч попадают в отделитель 5 гранул от жидкости {маслоотделитель) и выводятся на затарку. Нагретая жидкость (масло) после отделения -гранул попадает в сборник 6 и оттуда с помощью на" соса 7 через подогреватель 8, где она подогревается до необходимой температуры, и через штуцеры 3 вновь подается а емкость 2. Избыток жидкости в системе, вызванный подачей холод- 10 ной жидкости из емкости 9; отводится из сборника 6, охлаждается до нужной температуры {25 С) и вновь подается в емкость 9. Количество холодной жидкости, подаваемой из емкости 9 в ем- 15 кость 2, незначительно по сравненйю с количеством нагретой жидкости в емкости 2.

Вследствие того что корпус 12 разбрызгивателя 1 все время находится щ в среде холодной жидкости с температурой, близкой температуре исходного продукта, поступающей в камеру 30 из отверстий 21 и 26, выходные отверстия корпуса не забиваются затвердевающим у продуктом.

В таблице представлены опытные данные по предложению при гранулировании церезина нефтяного марки М-57

ГОСТ 2588-73.

Расход гранулируемого и родукта, см З/се к

Число оборотов корзины, об/мин

Таким образом, обеспечивается равномерный гранулометрический состав продукта (имеется в виду постоянство грансостава) и получается продукт, форма гранул которого близка к сферической. Таким образом, благодаря тому что устройство снабжено двумя трубами для подвода жидкости с температурой, близкой к температуре гранулируемой смолы, установленными концентрично полому валу корпуса разбрызгивателя с выполненными в их ниж- ° ней части по кольцу отверстиями, причем отверстия одной трубы расположены над корпусом, а другой - под корпусом, а также тому, что трубы снабжены кольцевыми козырьками, улучшается качество продукта за счет увеличения его равномерности по грансоставу и улучшения его товарной формы, повышается надежность в работе. !

1009501

/рд ули у ч Ф лрафлю

Хоя охаю миФ о@в гр

z6

/7

fZ

Л

Составитель P. Горяинова

Редактор О. Юркова Техред E. 1 аритонцик Корректор Л. Бокшан

Тираж 535 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035) Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2542/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4