Ресурсосберегающая и экологически безопасная технология процесса капсулирования твердофазных и жидкофазных продуктов (1091175), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Гранулирование в псевдоожиженном слоеДанныйметод относитсяк группе процессов гранулированиякристаллизацией на поверхности частиц [5]. Раствор (плав, пульпа)впрыскивается внутрь кипящего слоя, создаваемого потоком сушильного илиохлаждающего агента, проходящего через газораспределительную решетку,и слоем частиц гранулируемого продукта или предварительно полученныхгранул. При этом на частицы наносится тонкий слой диспергируемогораствора или плава, который кристаллизуется на поверхности гранул при ихохлаждении и сушке в потоке теплоносителя [17, 27].Накачествополучаемогопродуктавлияетструктурапсевдоожиженного слоя – порозность, интенсивность перемешивания,степень однородности и т.д.
и коллоидные свойства распыляемой жидкости(плава) – вязкость, поверхностное натяжение, сродство (смачиваемость) кповерхности гранулы [28].16Недостатками метода гранулирования в псевдоожиженном слоеявляются необходимость тщательного контроля целого ряда технологическихпараметров и пылеочистка газового потока [3, 5, 28].При описании процесса гранулирования в псевдоожиженном слоеотдельным вопросом является расчет гранулометрического состава продукта.Его можно оценить [17] путем совместного решения уравнения скоростироста отдельной частицы и распределения по времени пребывания частиц ваппарате или основываясь на материальном балансе, учитывающем массу иразмер образующихся и выгружаемых частиц.
При рассмотрении тепловогобаланса учитывают тепломассобмен внутри капилляро-пористого тела(внутренняя задача) и тепломассобмен поверхности влажного тела исушильного агента (внешняя задача). Среднее время пребывания гранул вслое рассчитывают из кинетических уравнений, далее находят массу ивысоту неподвижного слоя и высоту рабочей части аппарата [17, 30].1.2.2. Гранулирование расплавов (растворов, суспензий) на охлаждаемыхповерхностяхДанный процесс заключается в нанесении расплава (раствора,суспензии), истекающего в капельном режиме из диспергатора, наохлаждаемуюповерхностьгранулятораспоследующимсрезаниемкристаллизованных гранул с поверхности гранулятора, их дополнительнымвысушиванием и кондиционированием.
Среди диспергирующих устройствнаиболееперспективнымиявляютсяротационныедиспергаторы,позволяющие получать монодисперсные капли без образования «спутников».Таким способом гранулируют серу, смолы, нафталин, парафин,ядохимикаты, удобрения и др. вещества [1, 3, 5, 6, 17].Достоинство процесса - возможность его проведения без контактапродуктасхладоагентоминеобходимостиочисткиотработанногоохлаждающего агента от мелкодисперсных частиц гранулируемого вещества[3, 6]. Также известны технологии применением обдува гранул потоком17газообразного (чаще всего, воздуха) [3, 33, 34], жидкого или паро (газо)капельногохладоагента[3].Недостатокданногоспособа-малаяпроизводительность [6].Процесс осуществляется на грануляторах различной конструкции:ленточных, валковых (барабанных), дисковых или ротационных [5, 6, 35].Математическое описание процесса подробно рассмотрено в [6], гдесформулированасистемауравнений:переносатеплавфазахвкристаллизующейся грануле, уравнение переноса тепла в стенке аппарата,заданы условия начала фазового превращения, на границе усадочнойполости, фазового и полиморфных превращений.На основании предложенного математического описания произведенрасчет процесса: изменение во времени температуры в кристаллизующейсяна охлаждаемой поверхности капле и положений межфазной границы прикристаллизации капли в различные моменты времени [6].1.2.3.
Гранулированиерасплавов,растворов,суспензийипорошковокатыванием и агломерациейГранулированиеокатываниемосуществляетсяприпослойномнанесении частиц порошка на гранулы в присутствии жидкой фазы связующего. Процесс проводится обычно в барабанных, тарельчатых иленточных грануляторах [17, 36].Такимспособомгранулируютминеральныеудобрения,фармацевтические препараты, металлы и сплавы и др. [2, 17, 23, 24].Для проведения окатывания целесообразно использовать аппаратыбарабанного или тарельчатого типа. При этом, тарельчатые грануляторыпозволяют добиться более высокого качества покрытия [3]; также, ониэкономически более эффективны при производительности процесса до 10 т/ч[17, 37, 38].
Барабанные грануляторы используются, если в процессетребуется организовать перенос тепла и массы в больших количествах. Ихприменение экономически обосновано для производительностей 10-30 т/ч18(технико-экономические исследования обоих процессов подробно изложеныв [3, 6, 39]). Также стоит заметить, что тарельчатые грануляторы – этосамоорганизующаяся система,в которой при вращении под действиемфизических сил гранулы самостоятельно распределяются по радиусу тарели:самые мелкие перемещаются к периферии, крупные – к центру тарели.
Такимобразом, при правильной организации отбора продукта исключаетсянеобходимость рассева гранул.Механизм гранулообразования и качество продукта зависят отсоотношения твердой и жидкой фаз [5, 17, 40]. При этом возможно:контактное(адсорбционное)смачивание;смачиваниепогружением(пропиткой); смачивание при растекании [17]. При малом количествесвязующего агломерация затруднена, и преобладает процесс разрушениячастиц с их последующим наслоением. С увеличением количества жидкойфазы заполняются трещины и поры, образуется жидкостная сетка вагломерате твердых частиц.
Формование идет под действием капиллярныхсил сцепления, действующих по поверхности гранул [17]. Важен итемпературный режим проведения процесса [3, 17]. Так, при гранулированиипорошка моноклинного тетрафторида урана в тарельчатом гранулятореустановлено, что максимальный выход гранул целевой фракции получен привведении связующего в количестве 4-6% от массы исходного порошка. Запределами данного интервала (менее 3% и более 12%) происходитухудшение свойств продукта [40].Применяют также тарельчатые грануляторы.
Они представляют собойнаклонную тарель (диаметром от 0,2 до 6 м) с плоским днищем, закрытуюкрышкой,уголнаклонакоторой можнорегулировать.Накрышкеустанавливаются форсунки для подачи связующего, смотровые люки,штуцеры, устройства очистки тарели от налипшего продукта и т.д. [15, 17]. Втарельчатые грануляторы могут монтироваться устройства классификацииполученного продукта [5].19Теоретические основы расчета процессов гранулирования порошковпредставлены в работах [31, 41-43]. Скорость роста гранул берутпостоянной,пропорциональнойповерхностигранулируемогослоя,отношению расходов гранул и порошка, уменьшающейся по линейному илиэскпоненциальному законам, находящейся в зависимости отразмеровгранул, ядра и распределения жидкой фазы между ядром и оболочкой.Скорость роста оценивают [4], полагая, что толщина наносимой на ядрогранулообразованияжидкойпленкиопределяетсяудерживающейспособностью, при этом подтверждается факт уменьшения линейнойскорости роста гранул с увеличением продолжительности гранулирования, а,следовательно, степени превращения.1.2.4.
Гранулирование порошков прессованием1.2.4.1. Гранулирование порошков прессованием в проходящем потокеГранулирование прессованием осуществляется под действием силдавления, создаваемых рабочими органами грануляторов, в качестве которыхмогут применяться валковые и вальцевые прессы, вальцы и специальныеэкструдеры с получением гранул в виде брикетов, плиток и т.д. Получаемыйпродукт (плитки, прессовки) часто подвергается дальнейшему дроблению ирассеву.
В результате продукт имеет неправильную форму и требуетдоработки [5, 17].Удержание порошка в виде агрегатов может происходитькак с использованием связующего, так и без него.Процесс прессования лимитируется предельной скоростью подачиматериала, при которой порошок переходит в зоне уплотнения вовзвешенное состояние. Также может рассчитываться интервал скоростей, т.е.максимально и минимально допустимые скорости вращения валков [17].Главное достоинство такого способа гранулирования – высокаяпроизводительность при небольших размерах гранулятора. К недостаткамможноотнестинеобходимостьприменениябольшогоколичествавспомогательного оборудования – сит, дробилок, транспортеров и т.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
