Устройство для получения гранул из расплава

 

Использование: гранулирование расплавов различных материалов, в частности серы, неорганических удобрений, полимеров. Сущность: корпус устройства содержит два гранулятора. Первый гранулятор, содержащий формователь струи хладагента в виде пластины и экрана, установленного с возможностью перемещения, размещен в верхней части корпуса. Второй гранулятор в виде наклонного конуса с пульпопроводом и барботером размещен в нижней части корпуса, а средство ввода расплава материала выполнено в виде лотка с щелевым отверстием. Образующиеся на выходах формователей плоские струи хладагента и расплава, падая вниз, пересекаются под острым углом, при этом происходит разбрызгивание струи расплава на капли. Затем капли расплава попадают во второй гранулятор, где крупные капли распадаются на более мелкие. Устройство повышает производительность, надежность и позволяет уменьшить габариты. 1 ил.

Изобретение относится к гранулированию расплавов различных материалов, в частности серы, неорганических удобрений, полимеров, и может быть использовано в химической и смежной с ней отрасли промышленности.

Известны устройства для гранулирования серы, в которых используется воздушное охлаждение. Широкое распространение получили польские установки воздушного гранулирования (ПВГ), разработанные для технологии "Полиш Прилл" (В. Р. Грунвальд. Технология газовой серы). Установка снабжена средствами для ввода расплава серы в верхнюю часть грануляционной башни, средствами для диспергирования жидкой серы, которые могут быть форсуночными, центробежными и др. Одно из используемых для диспергирования устройств состоит из двух труб, приваренных одна к другой в виде опрокинутой буквы Т. Вертикальная труба постоянно наполнена серой на высоту до 1 м, что создает необходимый гидростатический напор. Горизонтальная труба с отверстиями 0,8 мм является собственно разбрызгивателем. Капли жидкой серы по мере прохождения по высоте башни охлаждаются восходящим потоком воздуха и застывают. Готовые гранулы из нижней части башни попадают на транспортерную ленту.

Недостатком этой установки является наличие очень мелких фракций гранул, уносимых воздушным потоком из башни, и опасность взрыва пыли, оседающей на стенках башни.

Другим недостатком являются значительные капитальные затраты при изготовлении.

Известны устройства гранулирования материалов из расплава, в которых используются жидкие хладагенты. Охлаждение капель расплава в жидких средах позволяет уменьшить необходимую для их полного затвердевания высоту падения и создать компактные и малогабаритные грануляционные установки. Хорошо себя зарекомендовала установка формования серы методом Съюпел (В. Р. Грунвальд, Технология газовой серы). Установка содержит корпус, средства для ввода расплава материала и жидкого хладагента, разбрызгиватель в виде форсунок, средства вывода гранул и хладагента. Жидкая сера перекачивается насосом в гранулятор по кольцевому трубопроводу и разбрызгивается форсунками. Гранулообразование осуществляется в турбулентном потоке воды, которая вводится в снабженный мешалкой гранулятор под напором. Гранулированная сера вместе с водой выносится через шлюзовой затвор в коническом дне гранулятора.

Недостатком установки является возможность налипания серы на элементах форсунок, что вызывает необходимость остановки для проведения ремонтных работ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство по авт. св. СССР N 897273 для гранулирования расплава, преимущественно серы, содержащее корпус, установленный в верхней части грануляционной колонны над уровнем жидкости, горизонтальную плоскую решетку, расположенную в верхней части корпуса, патрубок для подвода расплава, расположенный над решеткой, вертикальные стержни с заостренными нижними концами. Стержни проходят через отверстия в решетке, укреплены на пластине, через которую соединены с механизмом возвратно-поступательного движения стержней. Устройство содержит также коллектор и соединенные с ним вертикальные трубы для подвода охлаждающего агента. Трубы проходят через отверстия, выполненные в пластине и решетке. Решетка снабжена средством для нагрева. Расплав через входной патрубок поступает на решетку, попадает в отверстия решетки и стекает по движущимся стержням сплошными равномерными струями в охлаждающую жидкость, находящуюся в грануляционной колонне, где дробится на капли и застывает, образуя гранулы.

Недостатком устройства является возможность налипания серы на концы движущихся стержней, что вызывает необходимость остановки работы для очистки стержней, и связанное с этим уменьшение надежности, а также производительности.

Другим недостатком является усложнение конструкции и связанное с этим дальнейшее уменьшение надежности из-за наличия механизма возвратно-поступательного движения стержней и из-за наличия движущихся элементов в области расплава.

Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности при уменьшении габаритов устройства.

Для этого в устройстве для получения гранул из расплава, содержащем корпус, средства для ввода расплава материала и средства для ввода жидкого хладагента, в верхней части корпуса размещен первый гранулятор, содержащий формирователь струи хладагента, состоящий из наклонной пластины, установленной под острым углом к вертикали и снабженной экраном, установленным с возможностью перемещения, и формирователь струи расплава в виде лотка с щелевым отверстием, при этом основание лотка установлено под тупым углом к вертикали, а в нижней части корпуса размещен второй гранулятор, содержащий барботер в виде труб, в которых выполнены отверстия, основание второго гранулятора выполнено в виде наклонного конуса с пульпопроводом.

Устройство включает также средства подачи воздуха в барботер.

На чертеже представлен общий вид устройства.

Устройство включает корпус 1, в котором размещен первый гранулятор, содержащий формирователь струи хладагента, состоящий из наклонной пластины 2 с экраном 3, установленным с возможностью перемещения. Первый гранулятор содержит также формирователь струи расплава в виде лотка 4, в котором выполнено щелевое отверстие для выхода расплава. В представленном на чертеже варианте устройства наклонная пластина образует острый угол с вертикалью, а основание лотка 4 тупой угол. Если поменять наклонную пластину 2 и лоток 4 местами (формирователь струи расплава переместить слева направо, а формирователь струи хладагента справа налево), то соответственно изменятся и углы наклона: у наклонной пластины 2 будет тупой угол с вертикалью, а у основания лотка острый. В нижней части корпуса размещен второй гранулятор, состоящий из камер 5 и 6, разделенных перегородкой 7. В камере 5 размещен барботер 8 в виде труб, в которых выполнены отверстия. Барботер соединен с патрубком подачи воздуха 9. В нижней части камеры 5 второго гранулятора расположен пульпопровод 10. Средство для ввода хладагента в рабочую зону первого гранулятора выполнено в виде конической емкости 11, в которой размещены кольцевые трубы 12 с соплами 13 для подачи хладагента и кольцевая труба 14 с отверстиями для подачи воздуха. В нижней части конической емкости 11 выполнено прямоугольное сопло 15, направленное в сторону наклонной пластины 2. Ввод хладагента во второй гранулятор осуществляется трубопроводом 16 подпитки. Возврат хладагента в первый гранулятор из камеры 6 осуществляется трубопроводом 17.

Устройство работает следующим образом.

Хладагент по кольцевой трубе 12 и соплу 13 подают в коническую емкость 11, где, разгоняясь, он попадает через прямоугольное сопло 15 на наклонную пластину 2, расположенную под углом 30^о к вертикали. На наклонной пластине 2 формируется ровная плоская струя хладагента, которая выравнивается защитным экраном 3. В эту струю подают плоскую струю расплава, вытекающую из щелевого отверстия 5 в лотке 4. Температура лотка равна температуре расплава и поддерживается нагревателем. В области встречи струй происходит разбрызгивание струи расплава на капли. Затем капли расплава и хладагент попадают в нижний гранулятор, где размещен барботер. Крупные капли расплава, встречаясь с пузырьками воздуха, распадаются на более мелкие. Здесь же происходит охлаждение капель расплава и превращение их в гранулы. Для улучшения режима барботирования подаваемый хладагент через сопла 15 насыщается воздухом через кольцевую трубу 14 с отверстиями. Охлажденные гранулы опускаются на дно камеры 5, где смываются из трубопровода 16 и выводятся из корпуса через пульпопровод 10. Избыточный хладагент попадает в зону отстоя, переливаясь через перегородку 7 между камерами 5 и 6, где мелкие гранулы (диаметром менее 0,5 мм) отсеиваются. Хладагент через трубопровод 17 и кольцевую трубу 12 возвращается в верхний гранулятор.

Устройство смонтировано на жестком каркасе из толстостенных труб диаметром 64 мм. Высота устройства 5 м, в основании его квадрат со стороной 1 м. В конической емкости 11 размещен трубопровод подачи хладагента, изготовленный в виде кольца из трубы диаметром 64 мм с соплами в количестве 8 штук из труб диаметром 42 мм. Кольцевой трубопровод с отверстиями подачи воздуха изготовлен из трубы диаметром 30 мм, направленные вниз отверстия имеют диаметр 5 мм. К нижней части корпуса через фланцевое соединение присоединено прямоугольное сопло 15 с выходным отверстием 650х20 мм. Сопло выполнено под углом 30^о к вертикали. Под соплом на расстоянии 100 мм расположена наклонная стальная пластина 2 под углом 30^о к вертикали, на стальную пластину наклеена пластина из оргстекла. Пластина имеет размеры 1200х800 мм. Перед пластиной 2 на шарнире размещен подвижный стальной экран 3 размером 1000х800 мм, на который также наклеена пластина из органического стекла. Покрытие из органического стекла служит для выравнивания и формирования плоской и равномерной по ширине струи хладагента. Перед экраном на расстоянии 250 мм размещен на направляющих опорах лоток 4, изготовленный из стали 1Х18Н10Т, шириной 700 мм, длиной 770 мм. Днище лотка выполнено под углом 14^о к горизонтали, щелевое отверстие 5 мм высотой и шириной 700 мм, температура лотка регулируется нагревателем с терморегулятором. Нижний гранулятор, служащий для вторичной грануляции крупных капель расплава и охлаждения гранул, содержит барботер 8, изготовленный из труб диаметром 32 мм. На высоте 3 м перед лотком 4 расположена плавильная емкость объемом 5 м³ с изотермической оболочкой, электрическим нагревателем мощностью 50 кВт и регулятором температуры ВРТ-3. Корпус изготовлен из листовой стали СТ 3. Все узлы устройства изготовлены из стали СТ 45, кроме лотка подачи расплава. Нагреватели изготовлены из нихромовой проволоки диаметром 1 мм, пропущенной в керамические трубки.

Особенностью предлагаемого устройства для получения гранул из расплава является то, что его конструкция обеспечивает проведение процесса разделения струи расплава на капли без использования специальных приспособлений для разбрызгивания и без соприкосновения с деталями установки. Таким образом, исключается налипание материала расплава на элементах конструкции, что увеличивает время безостановочной работы устройства.

Преимуществом устройства перед известными аналогичными устройствами, в частности прототипом, является более простая конструкция, которая обеспечивает проведение процесса без использования движущихся деталей в рабочей зоне, а также меньшие габариты и, следовательно, более высокая его надежность.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ ИЗ РАСПЛАВА, содержащее корпус, размещенный в его верхней части гранулятор и средства ввода расплава и жидкого хладагента, отличающееся тем, что оно снабжено размещенным в нижней части корпуса вторым гранулятором в виде наклонного конуса с пульпопроводом и барботером в виде труб с отверстиями, первый гранулятор выполнен с формирователем струи хладагента в виде наклонной пластины и экрана, установленного с возможностью перемещения, а средство ввода расплава материала выполнено в виде лотка с щелевым отверстием.

РИСУНКИ

Рисунок 1