ПРОЦЕССЫ ГРАНУЛИРОВАНИЯ в РОМЫШЛЕННОСТИ

ГРАНУЛИРОВАНИЕ ПОРОШКОВ, РАСТВОРОВ И СУСПЕНЗИИ В ДИСПЕРСНЫХ ПОТОКАХ

Стремление увеличить поверхность взаимодействующих фаз приводит ко все более широкому использованию жид ких и твердых веществ в диспергированном виде, а стрем­ление к организации непрерывных процессов — к обра­зованию дисперсных потоков. Дисперсные системы — это двух - или трехфазные системы, где одна или две фазы дис­пергированы в сплошной фазе.

Обычно дисперсные системы используются в тех слу­чаях, когда скорость процесса пропорциональна величине фазового контакта. К процессам гранулирования в дисперс­ных потоках относится гранулирование из растворов, сус­пензий и пульп, сопровождающееся сушкой материала. Потоки, как и дисперсные системы, состоят из псевдосплош - ной дисперсионной среды и макродискретной дисперсной фазы, но их отличает движение либо среды, либо фазы, ли­бо их взаимное движение.

3. Р. Горбис [14] предлагает классификацию грубодис­персных систем (размеры частиц более 1 мкм) последующим признакам: дисперсионной среде; дискретной фазе; степени проточности системы; процессам в дисперсной системе; концентрации; направлению взаимного движения компонен­тов системы относительно друг друга и поверхности нагре­ва; силам, наложенным на систему или ее части; области применения дисперсных систем.

Рассмотрим коротко основные группы и классы, имею­щие практическое значение для проведения процессов гра­нулирования.

В соответствии с двумя первыми признаками выделим системы, в которых дисперсионная среда — газ, а диск­ретная — твердые или жидкие частицы. По степени про­точности все дисперсные системы делятся на четыре основ­ных класса, отличающихся друг от друга по степени пере­мещения (подвижности) относительно стенок устройства

дисперсной системы в целом или ее частей: неподвижные, полупроточные, псевдоожиженные и сквозные (проточ­ные). Неподвижные слои в процессах гранулирования не используются. Полупроточные системы образуются при окатывании в различных аппаратах. Широко применяют-

ся в процессах гранулирования псевдоожиженные и сквоз­ные дисперсные системы. Ниже будут подробно рассмот­рены важнейшие из этих систем, нашедшие промышленное применение, — распылительная сушка и кипящий слой, но прежде рассмотрим сквозные потоки в общем и их пере­ходы в псевдоожиженные слои.

Сквозными (проточными) называются системы с непре­рывным и одновременным (однократным) проходом через аппарат как сплошной, так и дискретной среды (3; 14). Для процессов гранулирования наибольшее значение имеют восходящий прямоток газа и твердых частиц; нисходя­
щий прямоток; противоток газа и твердых частиц; перекре­стный ток газа и твердых частиц.

В работе [50] предложена обобщенная фазовая диаграм­ма, отражающая гидродинамику сквозных дисперсных потоков (рис. 46). По оси абсцисс обобщенной диаграммы от­ложена скорость газа относительно стенок аппарата, по оси ординат — перепад давления на единицу высоты слоя. Перемещение вдоль оси абсцисс от точки начала отсчета (где скорость равна нулю) соответствует увеличению ско­рости газа: вправо — восходящего потока; влево — нис­ходящего. Перемещение вдоль оси ординат вверх от на­чала отсчета соответствует возрастанию перепада Ap/AL, а вниз — росту отрицательного значения этого отношения. Линии постоянной массовой скорости обозначены Wlt W2 и W. it стрелки на них показывают направление движения твердых частиц (вверх или вниз).

Крестообразная область диаграммы, ограниченная пунк­тиром, имеет нормальную шкалу, остальная— логариф­мическую. Диаграмма занимает три квадранта, из них верх­ний правый характеризует области восходящего прямото­ка и противотока газа и твердых частиц, верхний и нижний левые квадранты соответствуют областям нисходящего прямотока. В дальнейшем область существования псев­доожиженного слоя, располагающаяся в правом верхнем квадранте, будет рассмотрена более подробно.

В этом же квадранте располагается область пневмотран­спорта: если вводить твердые частицы в поток, то перепад давления возрастет. При уменьшении скорости газа ско­рость твердых частиц также понизится, a Ap/AL сначала понизится (вследствие уменьшения трения газового по­тока о стенки аппарата), а затем снова возрастет с увели­чением количества твердых частиц. Понижение скорости газа приводит к поршневому режиму.