Гранулирование

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО РАЗМЕРАМ. ПРИ ГРАНУЛИРОВАНИИ

При любом методе гранулирования образуется полидисперс - ный состав частиц, часто не укладывающийся в заданный диа­пазон размеров гранул. Для получения продукта требуемой дисперсности процесс гранулирования дополняют процессом классификации образующихся частиц по размерам. Это позво­ляет не только получать продукт заданного качества, но и при одновременном проведении сепарации и гранулирования изме­нять условия гранулообразования.

7.1. Пневмоклассификация в псевдоожиженном слое

Как отмечалось в разд. 4.2, особенностью псевдоожиженно­го слоя является классификация частиц в различных зонах слоя, поэтому процессы гранулирования в нем, как правило, со­провождаются разделением частиц по размерам. Это явление существенно сказывается на характере процесса гранулирова­ния и его следует учитывать при расчете гранулометрического состава готового продукта. Сепарация в зоне орошения приво­дит к преимущественному росту отдельных гранул и увеличе­нию неравномерности гранулометрического состава слоя. Для получения однородных по размерам гранул применяют селек­тивную выгрузку их из аппарата с возвратом мелких частиц в зону орошения [99]. Разделение частиц по размерам при вы­грузке их из гранулятора можно осуществлять в специальной зоне классификации с псевдоожиженным слоем [90].

При идеальной сепарации частиц по границе разделения размер всех гранул, выходящих из гранулятора, превышает раз­мер граничного зерна, а размер гранул, возвращаемых в зону гранулирования, т. е. циркулирующих внутри аппарата, меньше
этогц размера. Последние гранулы можно рассматривать как ретур

При мем, что эквивалентный диаметр частиц в зоне грану­лирования изменяется по экспоненциальному закону. Тогда ин­тегральная функция распределения гранул, выводимых из зоны гранулирования, будет иметь вид

F (d) => 1 — (d/cf0) 3 Iqu+(,~k>cm1/(7л)

d0 — средний размер частиц ретура; d — средний размер гранул слоя; Q„ — количество материала, циркулирующего между зонами классификации и гра­нулирования (внутренний ретур); Q«— количество исходного гранулируемо­го сухого материала; К — коэффициент гранулообразования.

Содержание в материале, поступающем на классификацию, частиц размером менее граничного (drp) определяется из выра­жения (7.1) при d=drp.

Количество циркулирующего материала

Qu = (Qm + QuIC (drp)

или

Qu=Q«F (dtp) / [ 1 — F (drp) ]. (7.2)

Решая совместно уравнения (7.1) и (7.2), определим грану­лометрический состав продукта, выходящего из зоны гранулиро­вания. Из зоны классификации выходит продукт размером бо­лее drp. Его гранулометрический состав рассчитывают по фор­муле

F(dr р) = [F(d) —F(drp))/[1 - F (drP) ]. (7.3)

Схема потоков в классификаторе-грануляторе изображена на рис. 7.1. Исходный продукт в виде пульпы или расплава подают форсункой в зону гранулирования (слева), отделенную от зоны классификации наклонной пе­регородкой с переточными отверстиями. Ожижающий агент подают в каж­дую зону раздельно в соответствии с режимом псевдоожижения. По мере увеличения объема слоя в зоне гранулирования продукт перетекает в зону классификации, сужающуюся по высоте. В ее надслоевом пространстве про­исходит эффективное разделение полидисперсиой гранулированной смеси. Верхний продукт выдувается из зоны классификации в общий надслоевой объем аппарата и в результате уменьшения скорости ожижающего агента оседает в зоне гранулирования, где принимает участие в гранулообразова - нии. Нижний продукт, т. е. частицы, достигшие требуемого размера, выво­дятся из аппарата.

Рнс. 7.1. Схема потоков в грануляторе-
классификаторе с псевдоожиженным
слоем:

<ЭЦ, QM. Q — количество циркулирующего, по­ступающего и уносимого материала; ат, Щ — скорости псевдоожижающего агента в зонах гранулирования и классификации

Количество циркулирующего между зонами материала Qn определяет ретурность процесса гранулирования и является частью материала, выбра­сываемого из плотной фазы слоя зоны классификации QBuoP. Количество ре­тура, возвращаемого в зону гранулирования: /

Qu=2Qp«, ' (7-4)

* =1

где QPi — количество і-й фракции в ретуре, определяемое через содержание данной фракции в зоне гранулирования |, по уравнению

ОС

Qri = li I (7.5)

счі

где v4i — начальная скорость вылета частиц размером из плотной фазы слоя зоны классификации, соответствующая пути их подъема г=Нкадсл - Частицы, вылетающие с большей начальной скоростью, попадают в ре­тур. Частицы, начальная скорость которых меньше о.,,, возвращаются в слон. Расход і-й фракции с готовым продуктом:

вчі

Qr. пі = Si / (^ч) dtv (7.6)

0

После подстановки (7.5) в (7.4) получим общее количество циркулиру­ющего между зонами продукта, являющегося внутренним ретуром процесса гранулирования. Количество готового продукта

ОО

Qr. п = Фвыбр — Сц = J" / (ич) — <3ц. (7.7)

О

Расчетные кривые распределения гранул аммиачной селит­ры по размерам, полученные по методике, изложенной выше (с использованием зависимостей, описанных в разд. 4.2), сопо­ставлены с экспериментальными данными, полученными при исследовании гранулятора-классификатора [21]. Удовлетвори­тельное соответствие экспериментальных и расчетных данных подтверждает правомерность использования данного метода для расчета гранулометрического состава продукта, получаемо­го при одновременном гранулировании и классификации в псев­доожиженном слое.