Способ получения гранулированных материалов

Техническое решение относится к области способов получения гранулированных материалов из расплавов и растворов и может найти применение в химической и других отраслях промышленности, в том числе в производстве гранулотола.

Известен способ получения гранулированных материалов [1] диспергированием жидкости в свободный объем или нейтральную среду путем образования и кристаллизации капель жидкости при охлаждении их в воздухе, масле и т.п.Недостатком данного способа гранулирования является низкая производительность процесса, заполнение усадочных раковин в гранулах жидкостью, что требует затем длительной и трудоемкой операции по удалению влаги или жидкости из гранулированного материала.

Известен способ получения гранулированных материалов [2] подачей расплава аммиачной селитры в виде капель из отверстий разбрызгивателя-корзины в поток воздуха. При падении вниз капли омываются потоком холодного воздуха и застывают, формируясь в гранулы. Выходящие из гранулятора гранулы имеют температуру 70-90°С и поступают в холодильник кипящего слоя, где они охлаждаются до температуры 50-60°С и затем направляются в упаковочное отделение. Недостатками данного способа гранулирования являются высокая материалоемкость оборудования, значительные затраты энергии на охлаждение гранулированного продукта.

Известен способ получения гранулированного тротила [3], заключающийся в выливании расплавленного продукта через капиллярные трубки в холодную воду. Капиллярные трубки нагреты до температуры, несколько превышающей температуру плавления тротила. Струи расплавленного тротила впускают между двумя струями воды в сосуд с холодной водой. Образовавшиеся гранулы отжимают на вакуум-фильтре и сушат в тоннельных сушилках. К недостаткам данного способа можно отнести следующие: образование усадочных раковин в гранулах, которые заполнены водой, что требует значительных энергетических затрат и длительной сушки получаемого продукта; высокая влажность готового гранулированного материала.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ гранулирования расплавов [4], включающий подачу расплава продукта в жидкую инертную среду в виде струй, истекающих из калиброванных отверстий, с установленными в них иглами. Охлаждение и кристаллизация капель расплава продукта происходит в инертной среде, температура плавления которой ниже температуры плавления гранулированного материала, дальнейшее охлаждение гранул продукта до температуры (20-30)°С проводят в инертной жидкости, при этом плотность инертной жидкости выше плотности инертной среды и меньше плотности гранулированного материала. Основным недостатком данного способа является необходимость сушки полученного гранулированного продукта.

Предлагаемое техническое решение направлено на создание способа получения гранулированных материалов, который был бы свободен от отмеченных выше недостатков, при реализации которого было бы повышено качество получаемого гранулированного продукта и производительность процесса гранулирования расплава, а также снижена себестоимость получаемого продукта. Задача решается за счет охлаждения капель расплава продукта и образующихся гранул при контакте с газожидкостной средой и дальнейшего охлаждения гранул в псевдоожиженном слое. Это достигается тем, что в предлагаемом способе получения гранулированных материалов, расплав продукта подается в газовую среду в виде струй, истекающих из калиброванных отверстий, с установленными в них иглами. При контакте с газовой средой струи расплава разрушаются на капли. Дальнейшее охлаждение полученных капель и гранул продукта происходит в газожидкостной среде, движущейся навстречу им. Температура поступающей газожидкостной среды составляет (10-30)°С. Средняя скорость газожидкостной среды изменяется от 0,5 до 0,8 скорости витания мелких гранул продукта. Полученные гранулы окончательно охлаждаются воздухом до температуры (20-40)°С в псевдоожиженном слое гранулированного продукта при скорости воздуха от 3 до 5 скорости начала псевдоожижения гранул продукта.

Использование газожидкостной среды, располагающейся между каплями расплавленного продукта и псевдоожиженным слоем гранулированного материала, дает возможность уменьшить объем усадочных раковин, образующихся в гранулах, и исключает попадание в них влаги.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем. В охлажденную газообразную среду подают расплавленный продукт, например, тринитротолуол в виде струй, истекающих из отверстий. Струи расплава при контакте с газообразной средой разрушаются на капли. Затем капли охлаждаются в движущейся навстречу им газожидкостной среде, температура которой ниже температуры плавления гранулированного материала и составляет (10-30)°С, и затвердевают, превращаясь в гранулы, при этом усадочные раковины, образующиеся в гранулах, заполняются газом (воздухом). Далее полученные гранулы охлаждаются до температуры (20-40)°С в псевдоожиженном слое гранулированного продукта. Средняя скорость газожидкостной среды в рабочей зоне составляет от 0,5 до 0,8 скорости витания мелких гранул продукта. Скорость воздуха при псевдоожижении гранулированного материала составляет от 3 до 5 скорости начала псевдоожижения гранул.

Пример способа получения гранулированных материалов. Способ осуществляется следующим образом. В емкостной аппарат подают охлажденный до температуры (10-30)°С газ (воздух) и распыляют в него охлажденную до температуры (10-20)°С жидкость, например, воду. Затем через калиброванные отверстия, в которых установлены иглы, в газовую среду подают расплав тринитротолуола, температура которого составляет (90-95)°С. Струи расплава тринитротолуола, стекающие по иглам, разрушаются на капли и поступают в газожидкостную среду, в которой капли кристаллизуются и превращаются в гранулы. Гранулы падают в движущийся им навстречу газожидкостной поток, температура которого составляет (10-30)°С и скорость от 0,5 до 0,8 скорости витания мелких гранул продукта. Далее гранулы поступают в псевдоожиженный слой гранулированного материала, скорость воздуха в котором составляет от 3 до 5 скорости начала псевдоожижения гранул продукта, охлаждаются до температуры (20-40)°С и отправляются на фасовку. Ожижение гранул осуществляется воздухом, охлажденным до температуры (10-20)°С.

Использование предлагаемого способа получения гранулированных материалов обеспечивает, по сравнению с существующими способами, повышение качества продукта за счет получения сухого сыпучего материала требуемого дисперсного состава, увеличение производительности процесса, вследствие исключения из технологического процесса операции сушки гранулированного продукта, снижение себестоимости продукции в результате уменьшения количества энергии, затрачиваемой во время процесса получения гранулированного материала. Способ может быть использован при получении гранулированных материалов из тринитротолуола и динитротолуола в производстве промышленных взрывчатых веществ.

Список литературы, используемый при составлении заявки:

1. Классен П.В., Гришаев И.Г. Основы техники гранулирования. - М.: Химия, 1982. - С. 41.

2. Кочетков В.Н. Гранулирование минеральных удобрений. - М: Химия, 1975. - С. 204.

3. Патент Англии №755695, С02В 27, 1956 г.

4. Патент РФ №2553912, В01J 2/00, В01J 13/02, С06В 21/00, 2015 г.