Гранулирование материалов

Грануляторы с псевдоожиженным слоем

Для гранулирования в псевдоожиженном слое ис­пользуют аппараты различных конструкций. Грануля­торы с псевдоожиженным слоем различаются формой корпуса и делятся на цилиндрические (рис. VII-24), ко­нические (рис. VII-25) с малым углом раскрытия (до 20°), с большим углом раскрытия: от 30 до 60°

(рис. VII-26), цилиндроконические, прямоугольные (рис. VII-27), квадратные (рис. VII-28). Форма аппара­та определяет его гидродинамические особенности. Так, в цилиндрических аппаратах с углом раскрытия до 20° происходит равномерное по всему сечению псевдоожи­жение, тогда как при большем угле раскрытия стенок корпуса возникает разреженное центральное ядро и образуется более плотный сползающий у стенок слой, т. е. происходит фонтанирование. Известны аппараты с несколькими зонами локального фонтанирования (рис. VII-29). В цилиндро-конических аппаратах, как правило, режим псевдоожижения таков, что в цилинд­рической части слой твердых частиц отсутствует. Аппа­раты прямоугольной формы используют обычно для на­правленного перемещения твердых частиц при пере­крестном токе теплоносителя. Квадратное сечение наи­более удобно для отработки процесса в полупромыш­ленных условиях с последующим использованием полу­ченных данных для конструирования прямоугольных аппаратов большой производительности.

Рис. VII-24. Цилиндрический аппарат с центральной выгрузкой й подачей предварительно перегретого раствора на слой:

} — патрубок для выгрузки продукта; 2— патрубок для ввода жидкости; 3 —* калорифер; 4 — патрубок для ввода теплоносителя; 5 — патрубок для выходя отработанного теплоносителя; 6 — форсунка для жидкости; 7 — корпус аппл* рата.

Рис. VI1-25. Конический аппарат со встроенной топкой и подачей жидкости на слой:

1 — встроенная топка; 2 — газовая горелка; 3 — патрубок для выгрузки гранул; 4 --корпус аппарата; 5 — патрубок для отвода отработанного теплоносителя; 6 — механическая форсунка; 7 — газораспределительная решетка; 8 — патрубос для ввода теплоносителя.

Рис. VII-26. Конический аппарат с фонтанирующим слоем, вводом жидкости снизу и выгрузкой на уровне зеркала слоя:

I —- патрубок для выхода теплрносителя; 2 — патрубок для ввода теплоносителя ля; 3 — форсунка жидкости; 4 — патрубок для вывода продукта.

Рис. VII-27. Прямоугольный аппарат с подачей жидкости на слоіЩ

1 — корпус; 2 — патрубок для ввода теплоносителя; 3 — патрубок для ввод рецикла; 4 — патрубок для выхода отработанного теплоносителя,- 5 — распреде - литель жидкости; € — патрубок для выхода продукта; 7 — газораспределитель-1 ная решетка.

Рис. VI1-29. Конический аппарат с комбинированным вводом жид - фнкатором:

/ — патрубок для выгрузки гранул; 2 — затвор; 3 — конический воздушный классификатор; 4— патрубок для отвода отработанного теплоносителя; 5 — корпус аппарата; 6 — комбинированный узел для подачи жидкости и рецик­ла; 7 — патрубок для ввода теплоносителя.

Рис. VI1-29. Конический аппарат с комбинированным вводом жид­кости и теплоносителя и центральной сепарирующей выгрузкой:

1 — патрубок для выгрузки и ввода воздуха; 2 — патрубок для ввода высоко­температурного теплоносителя; 3 — ввод ожижающего агента; 4— газорас­пределительная .решетка; 5 — корпус аппарата; 6— верхний ввод жидкости в теплоносителя; 7 — отвод отработанного теплоносителя; 8 — інижиий ввод вы­сокотемпературного теплоносителя; 9 — форсунка для жидкости.

Особое место занимают многокамерные гранулято­ры. Принципиальные схемы секционирования для них такие же, как и для обычных аппаратов с псевдоожи­женным слоем [26]. Специфическим отличием является распределение по камерам гранулируемого вещества. В некоторых аппаратах гранулирование ведут в одной камере, а в остальных — вспомогательные операции (сушку, смешение, охлаждение и т. п.), в других — в не­скольких камерах. В последнем случае, как показали исследования, [142], дисперсия размеров гранул про­дукта значительно меньше, чем в односекционном гра­нуляторе, но не менее дисперсии размеров частиц рецик­ла. Минимальная дисперсия достигается при увеличении времени пребывания материала в каждой последующей
секции, число которых, при среднеквадратичной точно­сти поддержания нагрузок порядка 5%, целесообразно выбирать более трех.

Предложены грануляторы, в разных камерах кото­рых гранулируют различные вещества или одно веще­ство, но при разных режимах. Так, для получения двух­слойных гранул мочевины-аммофоса предложено [36] в первой секции прямоугольного аппарата (рис. VII-30) гранулирование вести из плава мочевины. Гранулы-яд­ра перетекают во вторую секцию, в которой опыляются пульпой аммофоса, при сушке последней образуются двухслойные гранулы. В работе >[ 108] предложено в первой секции получать мелкие гранулы нитроаммо­фоски, а во второй доводить их до товарного размера, изменяя режим гранулирования.

Многоступенчатая установка (рис. VII-31) с верти­кальным расположением камер и гранулированием в одной из них описана в работе [130]. Жидкость распы - ливают на псевдоожиженный слой верхней секции, про-

Рис. VI1-31. Двухсекционный цилиндрический аппарат для гранули­рования и охлаждения:

1 — патрубок для выгрузки гранул; 2 — корпус зоны охлаждения; 3 — перего - родка между зонами; 4 — корпус зоны гранулирования; 5 — распределитель жидкости; 6 — циклон; 7 — патрубок для выхода отработанного сушильного агента; 5 — переточная труба; 9 — топка; 10— циклон; //— трубопровод для возврата пыли из циклона в зону охлаждения; 12 — вентилятор.

Рис. VI1-33. Аппарат с вихревым слоем:

а — профиль щелевого аппарата (блок-ячейки); / — корпус; 2— решетка; б — щелевой аппарат с подачей жидкости в нижнюю часть слоя; / — форсунка для жидкости; 2—патрубок для подвода ожижающего агента; 3 — патрубок для выгрузки гранул; 4 — корпус аппарата прямоугольного сечения; 5 — коллектор для отвода отработанного теплоносителя.

дуваемый дымовыми газами, полученными в топке. От­работанный сушильный агент через циклон выходит в атмосферу, а пыль возвращается в верхнюю камеру. Гранулы по переточной трубе, обрез которой находится на поверхности слоя, попадают в нижнюю секцию, про­дуваемую холодным воздухом. Охлажденные гранулы выгружают из аппарата, а отработанный воздух посту­пает в циклон, где очищается от пыли и затем направ­ляется в топку. Пыль возвращают в нижнюю секцию. Такая конструкция аппарата позволяет уменьшить рас­ход воздуха, сократить теплопотери и габариты аппара­та. Однако регулирование процесса более сложно, чем в двух отдельных аппаратах, а возвращаемая в слой зоны охлаждения пыль накапливается в аппарате.

Форма корпуса гранулятора определяется во многом возможностью масштабного перехода от лабораторных к промышленным установкам.

Как уже отмечалось, один из способов увеличения производительности — это создание прямоугольных ап-

Паратов. Другой способ—сохранение конфигурации ап­парата, но с изменением соотношения его размеров, т. е. поперечные и вертикальные размеры остаются не­изменными, но аппарат значительно удлиняется и за­мыкается в кольцо (рис. VII-32). Влажный материал подается через тангенциально расположенные в слое пневматические форсунки, продукт выгружается через центральную трубу. Предусмотрено регулирование вы­соты слоя. Недостатком конструкции является труд­ность равномерного распределения газа по кольцевой щели значительной протяженности.

Масштабный переход удобно осуществлять и для аппаратов с вихревым слоем. В них ожижающий агент, подаваемый через щель тангенциально в слой, обеспе­чивает продвижение материала вверх по стенке (рис. VII-33,a). Опускается материал по противополож­ной пологой стенке; при этом создаются переменные по высоте аппарата скорости, что позволяет приводить во взвешенное состояние полидисперсные материалы. В работе [118] для осуществления масштабного перехо­да предложено создавать блоки из секций определенных размеров. На рис. VII-33,6 приведена конструкция ап­парата, представляющего собой щелевой расширяю-, щийся желоб, в который раствор подводится снизу.) Принцип блочного моделирования заложен также в ап­парате, схема которого представлена на рис. VII-34.

Помимо формы корпуса, грануляторы с псевдоожи­женным слоем различаются местом расположения и конструкцией распределителя жидкости, питателя твер­дой фазы, устройства для выгрузки продукта, а также способом подвода тепла. Жидкость подают сверху на зеркало псевдоожиженного слоя (см. рис. VII-24, VII-25, VII-27, VII-29, VII-31 и VII-35), в слой по направлению

? выгрузкой с ожижающим агентом:

I I — ВВОДЫ ДЛЯ жидкости; 2 — вводы для

j ожижающего агента; 3 — патрубок для ^ выхода отработанного теплоносителя и продукта.

к газораспределительной решетке и горизонтально (см. рис. VII-28, VII-30 и VII-32), а также снизу (см. рис. VII-26, VII-29). При работе в режиме фонтаниро­вания жидкость подается в разбавленную фазу.

Распыливание жидкости над слоем пневмоспособом, из-за взаимодействия двух противоположно направлен­ных потоков, приводит либо к подавлению псевдоожи­жения, либо к значительному уносу мелкой фракции из аппарата. Однако при правильно выбранном конструк­тивном оформлении такой способ подачи жидкости ока­зывается весьма эффективным, поскольку происходит волнообразное искривление поверхности слоя, при кото­ром резко увеличивается площадь контакта двух встреч­ных потоков и тем самым интенсифицируются процессы тепло - и массообмена [86, 87]. Такой способ подачи жидкости успешно используется при гранулировании из растворов, содержащих большое количество влаги [12, 87] (рис. VII-35).

Если влагосодержание отработанного сушильного агента позволяет получать продукт требуемого качест­ва, то наиболее рациональна подача жидкости в псев­доожиженный слой. При такой подаче снижается унос и создаются благоприятные условия для развития факе­ла и значительной поверхности орошения. При подаче в слой хорошее диспергирование жидкости возможно только при наличии свободного пространства, позво­ляющего развиваться жидкостной струе. Это простран­ство образуется при истечении распиливающего агента, создающего в псевдоожиженном слое газовый факел. Чем больше расход жидкости, тем больше должен быть объем факела, а следовательно и его длина.

При подаче жидкости в слой снизу длина факела, а следовательно, и производительность форсунки ограни­чены высотой слоя. Поэтому при переходе на большие аппараты и сохранении той же высоты слоя необходимо устанавливать много форсунок ограниченной произво­дительности, что усложнит конструкцию и эксплуата­цию гранулятора.

Для подачи жидкости в слой наиболее целесообраз­но устанавливать форсунки на боковой стенке грануля­тора, чтобы расположение факела жидкости было го­ризонтальным. Найдено [91], что оптимальная высота слоя над соплом Яр горизонтальной форсунки опреде-

Рис. VI1-35. Конический аппарат с боковой выгрузкой из нижней части слоя, с подачей жидкости на слой и двухпоточной подачей теплоносителя:

/ — ввод низкотемпературного теплоносителя; 2 — патрубок для пиевмоподачи рецикла; 3 — зона распиливания; 4— ввод жидкости и высокотемпературного теплоносителя; 5 — патрубок для отвода отработанного теплоносителя; 6 — корпус; 7 — патрубок для выгрузки гранул.

Рис. VII-36. Механическая форсунка:

/ — тангенциальный ввод жидкости; 2 — распылнвающее сопло.

я

ляется по длине факела Хф из соотношения 1,6^л:ф///р^0,8. Расстояние сопла от газораспредели­тельной решетки должно быть не менее максимального радиуса струи. Предложено [92] форсунки жидкости устанавливать не стационарно на корпусе, а на лопа­стях вращающейся мешалки. Некоторое усложнение конструкции компенсируется равномерным распределе­нием жидкости в слое, что устраняет зоны локального переувлажнения и позволяет увеличить производитель­ность одной форсунки.

Для распыливания жидкости в грануляторах приме­няют форсунки различных конструкций. Основные тре­бования к распылителям: равномерность и стабильность во времени дисперсного состава и плотности орошения, минимальные удельные энергозатраты, надежность в работе, обеспечение требуемого режима гранулообразо - вания. При гранулировании в псевдоожиженном слое размер капель жидкости обычно составляет 0,1—0,8 мм, что успешно достигается применением механических, пневматических или комбинированных форсунок.

Для подачи жидкости на слой применяют механиче­ские (рис. VII-36) и пневматические форсунки, одна из которых с подводом распиливающего агента и тепло­носителя приведена на рис. VII-37. Пневматические форсунки обеспечивают более тонкое распиливание, од­нако с большими энергозатратами. Распиливание меха­нической форсункой сразу в псевдоожиженный слой не­возможно, поскольку скорость выхода жидкости неве­лика (3—6 м/с) и отсутствует свободное пространство в слое, необходимое для распада струи жидкости. Стремление к уменьшению удельных затрат на распи­ливание жидкости в слой привело к идее создания ком­бинированной форсунки, в которой распиливание осу­ществляется под давлением жидкости, подаваемой в свободное пространство слоя, создаваемое при скорости низконапорного обдувающего агента 10—50 м/с (см. рис. VII-38). При необходимости обдувающий агент мо­жет транспортировать твердые частицы и тепло в слой.

В зависимости от места подачи жидкости в слой предъявляют различные требования к плотности оро­шения. Так, при подаче жидкости на слой орошение его поверхности должно быть равномерным по всей площа­ди, тогда как при подаче жидкости внутрь слоя должна обеспечиваться равномерность орошения поверхности факела, а орошение ядра факела должно мальньгм. Удельное орошение слоя при распыливании жид­кости внутрь слоя выше, чем ча поверхности, поскольку пе­ремешивание, обеспечиваемое турбулизацией факелом, в этом случае лучше. Удельное орошение при прочих равных условиях предложено исполь­зовать в качестве масштабно­го фактора [138], т. е. прини­мают, что рост произволитель-

Рис. VI1-37. Пневматическая много­канальная форсунка:

/ — ввод газообразного реагента или тепло­носителя: 2 — ввод жидкости; 3 — ввод рас­пиливающего агента.

кости форсунки пропорционален увеличению поверхно­сти орошения распыливаемым веществом.

Дальнейшие исследования показали [36], что пр использовании веществ, содержащих твердую фазу (на пример, пульп), более правильно оценивать работу фор­сунки по удельной напряженности факела из расчета на жидкую фазу, количество которой для данного рас­творимого вещества при постоянной температуре опре­деляется влажностью пульпы. Так, процесс получения1 двухслойных удобрений идет без образования комков при производительности 360 и 550 кг/ч по пульпе влаж-.. ностью соответственно 40 и 26%. Производительность по влаге в обоих случаях одинакова и равна 145 кг/ч или 560 кг/ч на 1 м2 поверхности факела.

Следовательно, увеличение производительности гра­нулятора должно сопровождаться повышением произ­водительности каждой форсунки, обусловленным увели-: чением поверхности орошения. Такой подход, как отме­чалось, практически неосуществим при подаче жидкости в слой по вертикали снизу. Поэтому при укрупнении этих аппаратов идут по пути увеличения числа форсунок, что значительно усложняет эксплуатацию аппарата. При подаче жидкости на слой производительность фор-а сунки ограничена площадью зеркала слоя, в то времяд как при горизонтальной подаче в слой поверхность оро - ’ шения может быть гораздо больше. Попутно следует заметить, что допустимые напряженности факела оро-' шения при использовании больших форсунок будут

ниже, чем при использовании небольших форсунок. С увеличением габаритов форсунок появляются зоны, в которых локальная напряженность отличается от средней, что лимитирует общую производительность форсунки.

Надежность форсунки определяется временем ее стабильной работы, возможностью очистки и регулиро­вания режима распыливания. Отказы в работе механи­ческих форсунок вызваны, главным образом, забивани­ем сопла механическими примесями или кристаллиза­цией в нем диспергируемого вещества. С ростом произ­водительности механической форсунки, вызванным уве­личением давления жидкости и диаметра сопла, надеж­ность ее работы возрастает. Нарушение работы пнев­матических форсунок происходит вследствие забивания кристаллами жидкости канала, подводящего распыли - вающий агент. Вблизи устья форсунки, подающей жид­кость в псевдоожиженный слой, образуется зона разре­жения, в которую подсасываются частицы слоя. Причем пыль оседает на горячей поверхности сопла, что приво­дит к изменению режима распыливания. Подобное явле­ние наблюдается при обдуве механических форсунок теплоносителем.

Чтобы устранить зарастание форсунок, последние экранируют от воздействия горячего газа, поддувая в него холодный распыливающий агент (см. рис. VII-37). Однако это увеличивает вероятность кристаллизации жидкости в канале форсунки. Другой путь устранения зарастания — изготовление сопел форсунок из материа­ла, не обладающего адгезионной способностью к грану­лируемому материалу [146]. Конструкция такого сопла для механической форсунки с обдувом приведена на рис. VII-39.

Процесс гранулирования в псев­доожиженном слое ведут как с по­дачей только жидкой фазы, так и с подачей жидкой и твердой фаз. По­следняя может быть одним из ком­понентов продукта (например, мо­чевина в сложносмешанных удоб-

Рис. VII-39. Сопло с вкладышем:

1 — металл; 2 — фторопласт.

рениях [145]), веществом, плавящимся в слое (напри­мер, мирабилит [55]), рециклом, т. е. тем же продуктом в виде мелких гранул или пыли. Твердую фазу подают на слой механическим или пневмоспособом (см. рис. VII-27, VII-32), в слой механическим (см. рис. VI1-30), пневматическим способом (см. рис. VII-35), используя для этого отдельное устройство или специальный узел для одновременной подачи жидкости и твердого компо­нента (см. рис. VII-28, VII-38). Последнее устройство более компактно и позволяет значительно эффективней использовать вводимую в слой твердую фазу, поскольку она сразу же смешивается с жидкой фазой и участву­ет в процессе гранулообразования до отдува из слоя.

Необходимое для гранулообразования количество рецикла не обязательно подавать извне. Изменяя режим гранулирования, можно создать условия для образова­ния мелких частиц в камере с псевдоожиженным слоем или в других камерах того же гранулятора. В послед­нем случае твердую фазу подают через верхний или нижний перетоки (см. рис. VII-30). Возможно дополни­тельное образование мелкой фракции в слое и механи­ческим способом. Так, предложен аппарат [13], в кото­ром распыленный и частично упаренный густой раствор отформовывается на вальцах перед подачей в фонтани­рующий слой (рис. VII-40). Известны также аппараты со встроенным дезинтегратором [24] или струйной мель­ницей (рис. YII-41) [99]. Следует заметить, что пнев­матическое дробление при подаче в слой только сжато­го воздуха при гранулировании не эффективно.

Продукт выгружается из гранулятора с поверхности слоя сбоку (см. рис. VII-26) или по центру аппарата (см. рис. VII-32), а также на уровне газораспредели­тельной решетки сбоку (рис. VII-25, VII-35) или по центру (см. рис. VII-24, VII-29). Боковая выгрузка предпочтительнее, поскольку позволяет уменьшить высо­ту установки и предотвратить контакт горячего тепло­носителя с выгрузной течкой. Нижняя выгрузка обеспе­чивает выход гранул всех размеров, а также неожижае - мых комков, и предотвращает тем самым их оплавление и зарастание газораспределительной решетки. При не­прерывном процессе и выгрузке из нижней части слоя необходима синхронная работа дозаторов жидкости и выгружателя, чтобы избежать изменения высоты слоя.

/ — патрубок для выгрузки гранул с уровня зеркала слоя; 2 — корпус аппара - та; 3 — обечайка, экранирующая зону распылнваиия; 4 — пневматическая фор­сунка жидкости; 6 — ввод теплоносителя в зону распиливания; € — выход от­работанного теплоносителя; 7—вальцы и сетки для формирования гранул; 8 — ввод теплоносителя под слой.

Рис. VII-41. Аппарат со встроенной струйной мельницей:

/ — корпус аппарата; 2 — выгрузной патрубок; 5 —форсунка для жидкости; 4 —патрубок для отвода отработанного теплоносителя; 5 — ввод сжатого воз­духа; 6 — ввод рецикла; 7 — струйная мельница; 8 — топка.

При выгрузке из верхней части слоя высота его под­держивается автоматически. Однако невозможность уда­ления из слоя случайно образовавшихся комков и преи­мущественная выгрузка более мелкой фракции, обу­словленная сепарацией в слое, делают выгрузку с по­верхности слоя менее предпочтительной по сравнению с нижней выгрузкой.

Значительное упрощение технологической схемы гра­нулирования достигается селективной выгрузкой про­дукта из гранулятора. Сепарация частиц происходит в воздушных классификаторах различных конструкций. Принцип действия устройства, изображенного па рис. VII-42, основан на сепарации частиц газовым по­током. В центре газораспределительной решетки имеет­ся отверстие, через которое подается воздух, препятст­вующий поступлению в выгрузочное устройство мелких нетоварных фракций. Для классификации продукта, вы­гружаемого из боковой части слоя, применен сепаратор с выносным коническим конфузором ;[ 145] (см.

Рис. VII-42. Узел ввода жидкости снизу слоя в зоны локального фонтанирования и сепарации продукта:

J — сопло выхода высокотемпературного теплоносителя; 2 — газораспредели­тельная решетка; 3— камера ожижающего агента; 4—теплоизоляция; 5 — ка­мера высокотемпературного теплоносителя; 6 — пневматическая форсунка для Жидкости; 7 —* фракционирующее отборное устройство для выгрузки гранул; 8 — ввод воздуха в отборное устройство.

Рис. VI1-43. Прямоугольный двухсекционный аппарат для гранули-' рования и классификации (АГК):

/ — ввод ожижающего агента в зону гранулирования; 2 — форсунка для жид­кости; 3 — корпус аппарата; 4 — патрубок для отвода отработанного ожижаю­щего агента; 5 — наклонная перегородка с нижним переточным окном; 6 — па­трубок для выгрузки гранул; 7 — ввод ожижающего агента в зону класси - - фикацин.

■

рис. VII-28). Гранулы поступают в сепаратор через до­затор. Псевдоожиженный слой создается продувкой хо­лодным воздухом. Из сепаратора мелкая фракция отду­вается обратно в гранулятор, а товарная фракция на уровне газораспределительной решетки сепаратора от­бирается выгружателем. Оригинально решена конструк­ция аппарата, в котором процессы гранулирования и классификации совмещены [143] (рис. VI1-43). Аппарат прямоугольной формы имеет внутри наклоненную в сто­рону выгрузки перегородку, отделяющую зоны гранули­рования и классификации. Перетекая через окно в ниж­ней части перегородки из зоны гранулирования, грану­лы проходят вдоль аппарата, отделяются от мелкой фракции и выходят в противоположном конце зоны классификации. Мелкая фракция выдувается в сепара - ционную зону, откуда в результате резкого снижения! скорости ожижающего агента попадает в зону грану-'
лирования и в ней оседает. Аппарат со встроенным се­паратором позволяет уменьшить габариты всей уста­новки и упростить конструкцию загрузочных узлов.

Гранулятор круглого сечения со встроенным двух­секционным классификатором изображен на рис. VH-44. Гранулы из зоны гранулирования I через кольцевую перегородку отдуваются в зону II, где скорость ожи­жающего агента меньше, что позволяет отдувать из нее в зону 111 более мелкий продукт. В зоне III происходит разделение гранул и пыли, уносимой с отработанным ожижающим агентом. Гранулы различных размеров выгружаются через патрубки на уровне решетки каж­дой зоны. Конструкция гранулятора-классйфикатора позволяет уменьшить габариты аппарата и обеспечить хорошее разделение на четыре фракции продуктов, склонных к налипанию. Недостатком аппарата являет­ся необходимость одновременного регулирования трех потоков ожижающего агента.

Рис. VI1-45. Аппарат с инертным слоем и двухиоточной подачей теп­лоносителя:

/ — ввод теплоносителя под слой; 2 — кольца Рашига; 3— выход отработанно­го теплоносителя; 4 — патрубок для подачи теплоносителя иа диспергируемую жидкость; 5 — корпус аппарата; 6 — псевдоожиженный слой инертного мате­риала; 7 — газораспределительная решетка; 8 — пневматическая форсунка.

Рис. V1I-46. Аппарат с теплообмен­ником в псевдоожиженном слое:

/ — ввод ожижающего агента; 2 — патрубок для выгрузки гранул; 3 — теплообменник; 4 — корпус аппарата; 5 — патрубок для отвода от­работанного теплоносителя; 6 — форсунки ДЛЯ жидкости; 7 — шиек для загрузки рецикла.

Рассматривая различные способы выгрузки из гра­нуляторов с псевдоожиженным слоем, следует отметить также выгрузку продукта вместе с ожижающим аген­том, применяемую в аппаратах с инертным слоем (рис. VII-34, VII-45) [98, 118, 130].

Способ подвода тепла в гранулятор с псевдоожи­женным слоем зависит от специфических особенностей продукта. Наиболее распространен подвод тепла с ожи­жающим агентом, нагреваемым в выносной (см. рис. VII-24) или встроенной (см. рис. VII-25) топке. Применяют также перегрев жидкости (рис. VII-24), теплообменники, расположенные в слое (рис. VII-46), тепло физико-химических реакций, проходящих в слое. В последнем случае специальной многоканальной фор­сункой (см. рис. VII-37) подают реагенты, смешиваемые в слое [61], что уменьшает теплопотери. Однако такой процесс целесообразен только при малом влагосъеме. Кроме того, многопоточная подача реагентов усложняет конструкцию узла загрузки, а наличие в отходящих га­зах непрореагировавших компонентов требует установ­ки узла утилизации.

При проведении непрерывного процесса в слое на­ходится готовый продукт, свойства которого часто огра­ничивают допустимый тепловой потенциал ожижающе­го агента. Для предотвращения перегрева материала слоя применяют подвод тепла с распыливающим агентом, отдающим тепло в первую очередь жидкой фазе (см. рис. VII-29, VII-35, VII-40, VII-45). Иногда высокотем­пературным теплоносителем является не распыливаю - щий агент, а обдувающий распылитель жидкости [86, 145]. В последнем случае используют низконапорный газ, что значительно упрощает его нагрев.

Введение в слой высокотемпературного теплоносите­ля приводит все же к локальному перегреву места вво­да, где материал плавится и образует наросты. Для предотвращения этого явления предложено подрешеточ­ное пространство разбить на камеры горячего и холод­ного газа, экранирующего газораспределительную ре­шетку от воздействия высоких температур (см. рис. VII-42). Другой способ предусматривает отжатие слоя от горячей газораспределительной решетки ожи­жающим агентом в цилиндро-коническом корпусе. При введении горячего газа сбоку слоя (см. рис. VI1-28) специальных мероприятий, предотвращающих местный перегрев, не требуется, поскольку псевдоожиженный слой вблизи боковой стенки гораздо более подвижен, чем около решетки, где возможно образование застой­ных зон.

Дополнительный ввод теплоносителя совместно с жидкой фазой непосредственно в псевдоожиженный слой не всегда позволяет увеличить производительность гранулятора. Так, при гранулировании гигроскопичных веществ с увеличением разности температур сушильно­го агента и слоя возрастает относительное влагосодер - жание газовой фазы, что приводит к увлажнению про­дукта. Для увеличения производительности гранулятора при постоянной влагонапряженности в объеме слоя потоки теплоносителя разделяют: 60—70% тепла пода­ют в верхнюю зону аппарата, где испаряется основное количество влаги (рис. VII-29, VII-35, VII-40). Отрабо­танный сушильный агент, насыщенный влагой, практи­чески не контактирует с гранулами слоя, а следователь­но, не влияет на их влажность, и производительность аппарата лимитируется, главным образом, количеством влаги, испаренной в самом слое. Дополнительная сушка над слоем позволяет увеличить производительность, од­нако образование мелкой фракции продукта в надслое - вом пространстве приводит к значительному уносу пы­ли, причем, контактируя с отработанным сушильным агентом, последняя может увлажняться и налипать в газоходах и очистительных устройствах. Это явление усложняет эксплуатацию таких аппаратов.

Описанные конструкции грануляторов с псевдоожи­женным слоем и их отдельных узлов не исчерпывают всего многообразия технических решений этих аппара­тов. Однако из изложенного виден принципиальный подход к конструированию таких грануляторов. В зави­симости от режимов гранулирования, требований к сырью и продукту, возможностей данного производства можно использовать тот или иной тип или, комбинируя известные элементы, создавать новые аппараты. При этом следует иметь в виду, что широко освещенные в работах [26, 55, 118] общие принципы конструиро­вания аппаратов с псевдоожиженным слоем (выбор и, расчет узлов подвода и отвода ожижающего агента, га­зораспределения, сепарации и т. п.) справедливы и для грануляторов.

Грануляторы с псевдоожиженным слоем обладают рядом преимуществ: развитая поверхность фазового

контакта; высокая интенсивность процессов тепло - и массообмена; высокая удельная производительность, небольшие размеры аппарата и капитальные затраты на его изготовление и монтаж; высокое качество грану­лированного продукта; возможность непрерывного веде­ния процесса при его полной автоматизации и механи-' зации; совмещение процессов обезвоживания (охлажде­ния) и гранулирования, что упрощает схему производ­ства.

К недостаткам аппаратов с псевдоожиженным слоем следует отнести: повышенные энергозатраты, связанные с нагнетанием сушильного агента; необходимость точной дозировки жидкой фазы, что значительно затрудняет работу на многотоннажных производствах; малый ин­тервал режимов устойчивой работы, что приводит к полной остановке аппарата при нарушении технологи­ческого режима.

Анализ преимуществ и недостатков гранулятора дан­ного типа применительно к конкретным условиям позво­лит выявить целесообразность его использования.