Способ переработки твердых,растворенных,диспергированных или полупластических материалов,прежде всего трудноожижаемых газом и/или жидкостью в кипящем слое и установка для реализации этого способа

 

1. Способ переработки твердых, раствореиных, диспергированных или полупАастических материалов прежде всего трудноожижаемых газом и/или яидкостьВ в кипящем слое, при котором частицы перерабатываемых материалов приводятся в дви5хение и перерабатываются потоком газовой и/или жидкой среЕС1 СеМ ЗйАЯ I iiAitA.if;- |П -ТЕл Гий ЕН Дйе- Кл I .-дйкн-;гаад1:. ды с одинаковыми или постепенно меj НЯКЯЦ1ШИСЯ физическими и/или химическими свойствами, причем вся система свободно движущихся частиц, если понадобится, может быть прину;хдена передвигаться в направлении хода переработки, отличающийся, тем, что частицы перерабатываемого материала приводятся в свободное движение при комбинированном дё ствии потока газового и/или жидкого ожижаю;щего агента, подводимого в. перерабатываемый материал со скоростью одинаковой или меньшейг чем скорость псевдоожиженйя и регулируемого перемешивания , изменяемой в зависимости от типа перерабатываемого материала, iнапример с частотой 10-200 оборотов мешалки в минуту, и вся система своО ) бодно движущихся частиц с помощью перемешивания еще по мере надобности вводится в вращательное движение около горизонтальной или наклонной g оси вращения. to ел 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ мента

РЕСПУБЛИК

gag В 01 8/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРИ-;ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (89) 201301 ЧССР (21 ) 7770981/23-26 (22) 18.12.79 (46) 30.06.83. Бюл. Р 24 (72) Майер Ярослав и Петрачек Мирослав (ЧССР) (71) Словацкая. Академия Наук (ЧССР) (53) 66.096.5(088.8) (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ, РАСТ»

ВОРЕННЫХ, ДИСПЕРГИРОВАННЫХ ИЛИ ПОЛУПЛАСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ПРЕЖДЕ ВСЕГО

ТРУДНООЖИЖАЕМЫХ ГАЗОМ И/ИЛИ ЖИДКОСТЬЮ

В КИПЯЩЕМ СЛОЕ И УСТАНОВКА ДЛЯ РЕАЛИ-.

ЗАЦИИ ЭТОГО СПОСОВА. (57) 1. Способ переработки твердых, растворенных, диспергированных или полупластических материалов прежде всего трудноожижаемых газом и/или жидкостьй в кипящем слое, при котором частицы перерабатываемых материалов приводятся в движение и перерабатываются потоком газовой и/или жидкой сре,.SU„„1025444 A дй с одинаковыми или постепенно ме няющимися физическими и/или химичес- кими свойствами, причем вся система свободно движущихся частиц, если понадобится, может быть принуждена

° передвигаться в направлении хода переработки, отличающийся, тем, что частицы перерабатываемого материала приводятся в свободное движение при комбинированном действии потока газового и/или жидкого ожижаю.щего агента, подводимого в перерабатываемый материал со скоростью одинаковой или меньшей, чем скорость псевдоожиження и регулируемого перемешивания, изменяемой в зависимости от типа перерабатываемого материала, Я

:например с частотой 10-200 оборотов

1менмиии в иинуту, и вон система снободно движущихся частиц с помощью перемемиваиии еие по мере надобности вводится в. вращательное движение около горизонтальной илн наклонной Я оси вращения.

1025444

2. установка для реализации спосо ба по и. 1, создаваемая вверх расширя« ющимся или вертикальным корпусом, верхняя рабочая зона которого пред,ставляет собой решетку для псевдоожижения - подходяюдм способом перФорированную перегородку, отделенную от нижней секции, служащей для подачи рабочей среды, которая снабжена камерами для ввода сред с одинаковыми илн отличающимися свойствами, причем рабочая зона обеспечена патрубками для ввода перерабатываемых материалов и отвода готового продукта и рабочих сред,отличающаяся тем, что решетка для псевдоожижжения, представляющая собой подходящим способом перфорированную перегородку,отделяющую рабочую зону от нижней секИзобретение относится к способу переработки твердых, растворенных, днспергированных нли полупластических материалов, прежде всего трудноожижаемых газом и/или жидкостью в . 5 кипящем слОе и устайовке для реали» эации этого способа.

Частицы перерабатываемых материалов" приводится в движение комбинированным действием потока газовой и/или 1р жидкой среды и перемешиваиием.

В известных способах переработки материалов в кипящем слое их частицы приводятся в свободное движение только под действием ожижающего агента, .который в перерабатываемое вещество. вводится принципиально лааь скоростью псевдоожижения., При такой технике в качестве ожижающего агента часто используется жидкость или ее смесь с газом. В некоторых случаях в течение 2О переработки последовательно используются реагенты с изменяющимися физическими (температура, давление, влажность и т. п.) или химическими (окислительная, восстановительная 25 среда и т.п.) свойствами. Само при- ., менение ожижающего агента во многих, случаях. достаточно для создания достаточного и хорошо действующего кипящего слоя и -для удовлетзорктельногозо хода процесса.

Для указанных способов пригодны по своей конструкции также соответствующие устройства для процессов псевдоожижения. В большинстве случаев они 3я созданы as вертикальных, расшиРяющихся з направлении вверх аппаратов, разделенных равныьы решвтками.,ка рабочую зону и нижнкяо часть для подвода ажкааюцего агента к перерабаты ции корпуса аппарата, искривлена в форме горизонтально или наклонно по> мещенного цилиндрического сектора, полностью или частично перфорированного, где над решеткой для псевдоожижения,.т. е. подходящим способом перфорированной перегородкой, нахо- дится смесительная система, снабженная от 1 до 5 горизонтальных или наклонных регулируемых вращаюцихся валов с лопатками, поступающими, еслк нужно, точно к решетке для псевдоожижения - подходящим способом перфо рированной,перегородке, причем патрубки для отвода рабочих сред и патрубки для ввода перерабатызаемых материалов находятся на боко- вьщ стенах верхней секции корпуса.:-. заемах материалову в некоторых слу;, чаях он бывает разделен на отделенные; друг от друга камеры для самостоятельного подвода реагентов с различными физическими параметрами кли раэньми .химическими свойствами для побледова тельной переработкк псевдоожиженноГо вещества.

Известна также установка, которая образована горизонтально размещенным цилиндрическим корпусом, снабженным в нижней и верхней противолежащих частях решетками, а во внутренней части. вращающимися перегородочными лопастками, разделяющими рабочее пространство корпуса на самостоятельные секции. Перегородки приспособле-. ны также для переноса перерабетызае- : мого вещества .в направлении переработки к отводящему патрубку. Под нижней частью цилиндрического корпуса аппара та укреплени отделенные друг от дру-. га камеры.для самостоятельного ввода псевдоожиааемых и рабочих сред с различными свойствамиу подобная система камер находится над -aeygaea решеткой цилиндрического корпуса для выпуска оаижающего агента и продуктов реакции °

Sce установкк в верхней и нижней секциях снабжены соответствующими патрубками для подачи перерабатываемых материалов, оакаакщкх агентоз к рабочий сред, а также дЛЯ отвода ожк- . жающкх агентов и рабочих сред после . .произведенной операции и з случае необходимости продуктов реакции к для отвода готового продукта, Патрубкк для подачи обрабатызаеззас веществ помещены на торцовых стенках устанозKai

1025444

Известные способы и соответствующие им установки имеют один общий принципиальный недостаток, заключающийся в том, что они не дают возможности перерабатывать материалы, специ. фические физические свойства которых илн особая форма частиц (например игольчатые кристаллы) ограничивают, возможность использования технологии кипящего слоя.

В таких случаях необходимо преодолеть механическое сопротивление слоя, возникшее в результате связи отдельных частиц это достигается только такой высокой скоростью потока газа, что последующий процесс носит 15 характер цневмотранспорта. такие свойства имеет, например, антибиотик хлорамфеникол, у которого кипящие слои со свободным движением частиц, например, при попытке о его дегидра» 2О тацию с помощью технологии псевдоо» жижения почти исключены. Эта технология применяется для того, чтобы использовались преимущества процесса .псевдоожижения. для дегидратации,: т. е . использование большой специфи.ческой .поверхности, идеального контак. та между газом и твердой .фазой, эффек- . тивного тепло-н массообмеиа, что дает возможность работать при низкой теьыературе .в кипящем слое, что, в, сваю очередь., исключает тепловое разложение продукта. Дегидратацию хлорам= .феникола не удалось осуществить- ни на одном устройстве для процессов нсевдоожижжения. " 35

Вещества подобного характера много.

Но и вещества с подходящими физически- . ми свойствами, например, при большой влажности с большим .трудом переходят в псевдоожнженное состояние. Насту- ф) пает каналообразование, поршнеобразо" ванне,.комкование, в алое возникают неожижаюциеся агломерации, лежащие на решетке, и т, п.Следствия проявля ются в неравномерной переработке вецества, в отстутствии исполь зования части энергии ожижающего агента н рабочей среды и в локальном переГреве„ которое может привести к вспышке со-:. держимого колонны, если достигает-ся температура. вспышки и т. п.

С точки зрения конструкции установ-. ки основные недостатки в этом направлении заключаются, главное, в плоской перегородке (решетке ). Лппар<аты с циднндрическнм .корпусом. не подхсщят ;.Зз из»за высокой доли уноса некоторых материалов. другим существенным недостатком описанных установок является то, что у них нет иной возможности для раз- 9) рушения сил сцепления перерабатываемого материала кроме увеличенного давления ожн;лающего агента, которое . характеризуется ранее уже упомянутыми

:. недостатками. .- 65

Способ переработки твердых, растворенных, диспергированных илн полупластических материалов, прежде всего трудноожижаемых газом и/или жидкостью, в кипящем слое, прн котором частицы перерабатываемых материалов приводятся в движение и перерабатываются комбинированным действием потока газовой и/или жидкой сред и перемешиванием.

Соответствующая среда вводится в перерабатываемый материал со скоростью равной или меньшей чем скорость, при которой наступает полное псевдоо;хижение. Перемешивание осуществляется прн.регулируемой скорости, управляемой в соответствии с видом перераба тываемого вещества, например, при частоте 10 — 200 об/мин. Вся система свободно движущихся частиц в случае необходимости дополнительно вращается около горизонтальной или наклонйой оси вращения.

Устройство для реализации способа образовано расширяющимся вверх или вертикальным корпусом, верхняя рабо чая зона которого представляет собой решетку для псевдоожижения - подходя» щим способом перфорированную перегородку, отделенную от нижней части, служащей для подачи рабочей среды, снабженной камерами для .подачи реагентов с одинаковыми или отличающимися свойствамй, причем рабочая зона имеет патрубКн для.подачи пеРераба-», тываемых веществ и отвода готового продукта .н рабочих сред, Способ заключается в том, что решетка для псевдоожижения! - подходящим способом перфорированная перегородка, отделяющая рабочую зону от нижней части, искривлена в форме горизонтально или наискось. помещенного цилиндрического сектора, частично нли полностью перфорированного, где над решеткой для<псевдоожижения, - подхо-. дящим способом перфорированной перегородкой, помещена-смесительная система, состоящая из 1 - 5 горизонталь-. ных или наклонных, вращающихся с ре- . гулировкой валов, снабженных лопаткамн, которые касаются или тесно прилегают к решетке для псевдоожижения - подходящим способом перфорированной перегородкой, причем патрубки для отвода рабочих сред или пат-. рубки для подачи перерабатываемых вецеств помещены на боковых стенках в верхней части корпуса.

Преимущества предлагаемых способа и установки заключаются s том, что с помощью перемешивания у неожижающихся материалов преодолеваются силы притяжения, которые связывают его частицы, и, у потока ожижающего агента ври соответствующих скоростях возникает возможность создать однороднйй, кипящий слой с дОстаТочным свободным движением частиц перерабатываемого

1025444 вещества. Этому способствует и форма перегородки (решетки), которая сама по себе вызывает перемешивание. Следовательно, значительно расширяется ассортимент материалов, которые можно перерабатывать с помощью технологии кипящего слоя, которая часто является единственныч средством, пригодным для получения необходимых окончательных свойств продукта, как, например, при дегидратации жидких .. 10 вакцин на.твердых частицах вещества того же типа или на вспомогательном носителе и у подобных материалов, где, в конечном продукте необходима высокая биологическая активность, или при 5 переработке материалов полупластической консистенции, у которых ис-. пользуемыми до сих пор способами и установками нельзя вообще получить кипящий слой. 20

: другим преимуществом применения предлагаемых способа и установки является увеличение экономики процессов и увеличение выхода продукта..

Примеры возможной практической реализации предлагаемого способа даны как в общей форме, так и интерпретированы описанием переработки нескольких конкретных типов материалов.

На фиг. 1 показана предлагаемая установка на фиг. 2 — то же, профильная проекция.

Способ осуществляют следующим образом.

В слой перерабатываемого вещества на перегородке 2 нагнетается через отверстия.в перегородке газ, жидкость или смесь газа и жидкости, которые подводятся в нижнюю секцию корпуса . аппарата 1. Одновременно мешалка 4 перемешивает сяьй перерабатывае1лого материала с такой интенсивностью, чтобы совместнич действием мешалки и расширения слоя газом, жидкостью

: или их смесью частицы перерабатывае- "5 мого. вещества освободились так, чтобы каждая частица совершала сво бодное движение в системе частиц, которая под действием лопаток движется от ввода перерабатываемого 50 материала в установку к его выходу из установки. Выбором скорости оборотов и конструкцией мешалки можно ввести

Псевдоожиженную систему перерабатывае лого материала so вращательное 55 движение около горизонтальной оси вращения, если это необходимо для полного освобождения частиц.

Скорость потока ожижающего агента выбирается в соответствий с характе- 60 ром перерабатывае 4ого материала. ,Цля ограничения нежелательно высокого уноса скорость может быть и меньше, чем соответствующая пороговая ско-.. рость псевдоожижения. 65

Есхи перерабатываемым веществом является жидкость, она может доэироваться разными способами, например ! в форме тумана, распыляемого или из верхней секции аппарата 1, или из боковых стенок, или прямо в слой твердых частиц. Таким образом перерабатываются, прежде всего, растворы и суспенэии на основе твердой фазы того же вещества или на вспомогательном носителе. Если этого требует данная технология, можно выходящий материал обработать последовательно средами с различными физическими или химическими свойствами. Так необходимо поступать, например, при обдукции твердого материала А жидким материалом 3 . При этом используется ус- тановка, нижняя секция которой снабжена камерами 7 - 9 для изолированной подачи ожидающего агента и рабочей среды. . Через камеру 7 поступает воздух при более высокой температуре (например при 150 С), подогревающий твер-. дые частицы материала A, на который подается расплавленный материал 3 например, через вводный патрубок 10 в верхней секции .установки. Через камеру 8 подается воздух при 80 С, что представляет собой оптимальную рабочую температуру. Вскрываемый продукт перед выпуском из установки охлаждает» ся воздухол, температура которого

20 С, подаваемым через камеру 9.

Ожижающие агенты и рабочие среды после перехода через слой перерабатываемого вещества или продукты реакции с уносом выпускаются через пат ,рубки 14 иэ установки, после чего избавляются от уноса в циклонах или фильтрах. Перед выходом иэ установки в большинстве случаев выгодно успокоить кипящий слой.

Конкретными примерами реализации процесса согласно изобретению могут быть следующие технологии.

Конверсия кала домашней птицы в протеиновые корма.

На крупных птицеводческих фермах с производительностью 250 000-500 000. выращиваемых птиц ежедневно образуются отходы кала в количестве нескольких десятков тонн. Учитывая неэффективно работающий пищеварительный тракт домашней птицы, можно подсчитать, что представляют собой эти отходы высоко« качественной составляющей белковых кормов, пригодных особенно для крупно. го рогатого скота.. Сырье в виде суспенэии с содержанием 85 - 92 е воды накачивается В установку, где в рабочей зоне вращается кипящий слой про.-. дукта, влажность которого 30 -. 103.

Температура вводимого воздуха 400б00 С при линейной скорости около

1 м/c-, при которой не происходит

1025444

8 псевдоожижение. 11ешалка вращается с частотой 80 - 120 об/мин.

Конечный продукт - коричневЫе частицы продолговатой формы, сравнимые с нареэанньэл табаком, избавленные от меркаптановых и других реаген- 5 тов, деэодорированные, с содержанием воды ниже 10 Ф и калорической ценностью на уровне хлебных эерн., Дегидратация хлоркаучука.

Сырье — белая, очень легкая, круп- о нозернистая масса, после .сжатия 43 руке слабо связанная, содержание воды бо-. ° лее 75%. Хасса черезвычайно склонна к каналообразованию и является материалом, в которого разница между по- 35 роговой скоростью псевдоожижения. и скоростью уноса частиц очень мала.

Температура воздуха под решеткой

150 С линейная скорость воздуха меньше О, 2 м/с-" при частоте вращения . 2О

30 об/мин. Температура перерабатынаемого продукта при выводе 65 - 70 С, влажность на выходе ниже Î,ЗЪ.

Дегидратация бентонитов.

Продукты относятся к группе гиц« ратированных силикатов алюминия.

Перерабатываете образцы представляют собой негомогенный материал с. частицами разной величины 0,1 - 20 мм.

Руды обогащают необходимым количест.вом ионов Ma+ ° .Образцы перерабатыва- ЗО ют необогащенными, частично механи- чески обогащенными и приготовленными в виде пасты и суспеиэии; Начальная влажность продуктов 40 - 60 %. Температура продукта в течение процесса 35 не должна превысить 90 С.

Дегидратацию проводят воздухом при 200 С, температура продукта .в ус« тановке максимально 65 С, линейная скорость воздуха около 1 м/с-, частота 4g вращения 60 об/мин. исходные влажности в пределах требований процессанйже 1ОЪ.

Дегидратация вакцин на основе твердого вещества иэ вакцин нли иэ искус-45 ственного носителя.

Вакцины успешно перерабатывают при следующих рабочих условияХ теМпература газа под решеткой 60 - 70 С, линейная скорость газа в пределах

0,2 - 0,28 м/c ", температура продук-Зо та в последних фазах процесса .ниже .

38 С, время нахождения материала в установке 25-40 мин, частота вращения 120 об/мин.

: Установка (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1, который расширяется в нап-.. равлении вверх. В суженной части корпус 1 разделен искривленной перфорированной перегородкой (или другим видом искривленной решетки 2 на верх- 60 нюю рабочую зону и нижнюю секцию для подачи ожижающих и рабочих сред. Эта нижняя секция может быть расчленена на отдельные камеры .7 - 9, находящиеся на всей длине установки, служащей gg для самостоятельной подачи указанных . сред с различными свойствами. Непосредственно над перегородкой 2 помещена смесительная система, состоящая из вращающегося вала 3 и иэ ряда укрепленных на нем лопаток 4 ° Вал 3 проходит. через торцовые стены корйуса 1 и снабжен приводом с изменяемой скоростью, вращения. В крьвже корпуса 1 вмонтированы патрубки 5 и 10 для подачи перерабатываемых материалов, в боковых стенках верхней секции корпуса 1 помещены патрубки 14 для отвода ожижающего агента и рабочей среды, проходящих через перерабатываемый материал, а также продуктов горения. Патрубок 6 для выпуска готового продукта вмонтирован на задней торцовой стенке корпуса, нижняя секция корпуса или же ее отдельные камеры 7 — 9 снабжены патрубками 11

13 для подачи ожижающих агентов и рабочих сред. Патрубки 14 могут быть присоединены к циклонам или фильтрам.

Корпус 1 аппарата должен быть в верхней части расширен настолько, чтобы площадь крышки была в 3 - 5 раэ больше площади перегородки 2.

Смесительная система может в случае необходимости состоять иэ нескольких валов с лопатками, размещенными друг околО друга в направлении более про..тяженной оси корпуса 1. Лопатки 4 могут быть снабжены гребковыми эластичными насадками. Перегородка 2 может быть образована в виде цилиндрического сектора. Часть перегородки 2 на стороне выхода газового продукта мо жет быть неперфорирована,благодаря чему создается зона успокоения. Патрубки 5 и 10 для подачи перерабатываемых материалов могут быть также помещены на боковых стенах корпу ñа 1 или могут иметь приводы в пере1 ji

:городке 2 (не показаны). (Во время самого процесса установка работает так, что вещество для переработки подводитСя патрубком 5, если, берется несколько материалов, оно подается через патрубок 10 или через другие приводные патрубки в боковой стене корпуса 1 или в перегородке 2, и одновременно в возникающий слой твердых частиц иэ нижней части корпуса 1 нагнетаются ожижающий агент и рабочая среда. Под .действием мешалки 4 слой твердого вещества гомогеИиэируется или разъединяется. Под действием мешалки вся псевдоожижаемая система свободно движущихся частиц передвигается в направлении к выходу иэ установки. Скорость движения выбирается в зависимости от вре-: мени нахождения в установке, необходимого для данного типа переработки и материала.

В течение. движения через установку свободно движущиеся частицы в раз

1025444

:Составитель И. Кацовска я, I

Редактор A.. МотыльТехред Т.Маточка Корректор В.Гирняк

Заказ 4448/б Тираж 537 Подписное

ВНИИПИ Государственного коМитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 фиЛиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. ПРоектная, 4

9 ных зонах, ограниченных шириной ка» мер 7 9, могут подвергатьая неодинаковому виду переработки.

Поток ожижающего.агента и рабочей среды, проходящий через слой перерабатываемого материала, переходит в расширенную часть корпуса 1, где теряет скорость, и позтому большинст-. во отторгнутых частиц перерабатывае-. мого материала падает обратно в слой..

Потом выступает через патрубок 14 10 из установки вместе с самыми мелкозернистыми уносами в циклоновые отделители или фильтры.

Предлагаемые способ и установка могут быть использованы в фармацевтической и пищевой промышпенности, в производстве удобрений, цемента, пластмасс и т. п.

Признано изобретением по результа. там экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Чехословацкой Социалистической РеСпубЛики.