有機產品的造粒裝置的製作方法

2023-10-18 01:55:44

專利名稱：有機產品的造粒裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型提供了一種用於生產顆粒狀有機產品的造粒裝置，尤其提供 了一種適用於加工熱敏性有機產品顆粒的造粒裝置。
背景技術：
在化工行業，顆粒化是許多固體產品的市場需求，其原因是加工成顆 粒狀的產品相比粉狀產品，具有比表面積小、抗吸潮、抗吸氧、不易結塊、 粉塵少的優點，並且包裝、貯存、運輸和使用都比較方便。
很多顆粒狀有機產品的製備都是將合成出的液體產品先加工成粉末， 再經造粒、乾燥等工藝完成，其中比較常用的造粒裝置包括噴霧造粒機、
擠出造粒機、流化床等。例如，中國專利96193425. 5公開了一種通過流化 床噴射成粒作用製造粒狀物的方法和設備，通過安裝多個可使噴射流彼此 構成交角的噴嘴，達到提高物料流通量的效果；中國專利03235517. 3中公 幵了一種流化床噴霧造粒機，在流化床上方安裝向下噴霧的壓力霧化噴嘴， 使霧炬覆蓋面積增大，從而減少了噴嘴數量。這些在先公開的技術方案中， 中國專利96193425. 5所記載的造粒裝置是功能單一的加工裝置，為得到具 有良好流動性的顆粒產品，在實際生產中通常還需要配合乾燥裝置，不僅 延長了粒化加工的時間，而且，因為很多有機物質有熱敏性，長時間的受 熱以及處理工序的增加也會影響產品的品質。中國專利03235517. 3所記載 的造粒裝置雖然在致力於改進造粒過程中的缺陷，但霧化器朝下安裝在流 化床的上方，既不利於料液的霧化，也減少了料液的乾燥空間。
可以說，目前的造粒裝置對於很多有機產品的粒化還存在不能令人滿
意的地方。以常用的食品添加劑山梨酸鉀為例，現在市場上最常見的顆粒 狀山梨酸鉀是通過擠出粒化與流化床乾燥工序組合生產得到的柱狀產物，
中國專利200410066923. 3中也公開了一種生產山梨酸鉀顆粒的工藝，將合 成出的山梨酸鉀溶液先經噴霧乾燥製成合適溼度的粉末，然後擠出成柱狀 顆粒，還需再次經過流化床乾燥。該生產工藝中，造粒、乾燥過程存在加 工時間長，不僅工藝繁瑣，而且物料反覆受熱，也容易導致山梨酸鉀的最 終成型產品品質下降。對於其它一些熱敏性有機產品的粒化加工也存在同 樣的問題。
另外，擠出造粒生產的有機產品通常是柱狀顆粒，這種柱狀有機產品 相比於基本為球狀顆粒產品，孔體積偏大、密度小，長期貯存後產品會易 於變色導致質量變劣，性能指標難以達到商業上令人滿意的效果。

實用新型內容
本實用新型是針對現有技術的不足，提供了一種適用於有機產品的造 粒裝置，將噴霧乾燥裝置和流化床裝置組合為一體，使有機產品料液經該 加工裝置可一次完成粒化和乾燥，不僅縮短了造粒時間，節省能耗，提高 加工效率，更利於保持有機產品的性質和質量。
本實用新型提供了一種有機產品的造粒裝置，該造粒裝置具有造粒室，
且其頂部形成廢氣出口，底部形成產品顆粒出口；該造粒室下部的側壁開
設有至少一個熱空氣進口與空氣源相通，造粒室中設置有流化床分布板和 至少一個進料管；該流化床分布板為向造粒室軸向中心傾斜設置的多孔篩
板，其外緣固定於造粒室內壁且高於熱空氣進口，內緣固定於產品顆粒出 口的周緣，使來自熱空氣進口的氣體只能通過該板的篩孔進入造粒室；進 料管由內管和外管套設組成，並向上穿過流化床分布板而伸入造粒室，該 進料管的內管為料液輸送管，外管為噴動氣體進氣管，該進料管頂端形成 可同時向造粒室噴射料液和氣體的二流體噴嘴，且噴嘴方向朝上。
本實用新型的造粒裝置的工作原理是來自進料管內管的產品料液(例 如山梨酸鉀溶液)在進料管外管噴動氣體(壓縮空氣)的作用下在造粒室 內呈霧狀噴霧(向上噴射)，同時，由造粒室下部熱空氣進口通入乾燥的 熱空氣(熱空氣為粒化提供流化動力和乾燥熱源)，該熱空氣以一定的速 度向上通過流化床分布板的篩孔進入造粒室而與呈霧狀的料液接觸，料液 中的水分經熱空氣加熱後汽化，並由熱空氣帶到造粒室頂部，從廢氣口排 出。因為進入造粒室的噴動壓縮空氣速度比熱空氣速度高，從而利於改善 造粒室中整個床層的操作狀態，使整個造粒操作簡單易行。脫去水分的霧 狀小顆粒在流化床分布板上部隨熱空氣不斷劇烈翻動且慢慢長大，形成由 晶體間相互粘附而成的產品顆粒。通過控制有機產品液體進料量及熱空氣
的通入量，可以控制產品顆粒的大小。粒度合格的產品顆粒因重力作用而 落在傾斜的流化床分布板上，由產品出料口排出，送入篩分系統，經篩分 得到粒度範圍較窄的有機產品顆粒，合格產品進行包裝，不合格產品重新 進行造粒。
根據本實用新型的造粒裝置，所述流化床分布板的開孔率為2 ~ 10%，
且各篩孔面積為0.2 35mm2。優選地，形成流化床分布板的多孔篩板中， 篩孔為均勻分布，且每相鄰三個篩孔間的連線基本上形成等邊三角形。
其中，所述流化床分布板設置成向造粒室軸向中心傾斜，優選與水平 方向間的夾角為10-45°，以利於熱空氣與料液的接觸和乾燥顆粒從出料口 的排出。
本實用新型的主要設計特點是將產品料液的輸送管和噴嘴設置於流化 床腔室內，並且在料液輸送管外套設用於提供噴動壓縮空氣的進氣管，物 料流與壓縮熱空氣流分別有各自的通道，僅在進入造粒室時相遇，產品料 液自料液輸送管頂端的二流體噴嘴(也稱雙流體噴嘴)噴出後在同時被噴 出的壓縮氣體作用下呈霧狀分布於造粒室內，促進有機物的粒化和乾燥。 根據本實用新型的優選方案，所述二流體噴嘴為設置於進料管內管頂端、
且開孔率為30 ~ 80%的噴嘴孔板。
優選地，所述進料管的數量為3~18個，且各進料管的噴嘴均勻分布 在一個水平方向的圓周上。該分布可使噴出物料的覆蓋面積大，使用較少 的噴嘴。
根據本實用新型的方案，為利於料液呈霧狀噴出並在造粒室內均勻分 布，優選使所述進料管的外管至少於上部形成螺旋通道，使壓縮氣體經過 螺旋通道噴出時呈高速旋轉，帶動料液在造粒室內做高速旋轉運動。
在實際應用中，本實用新型的造粒裝置的造粒室可以是任何利於料液 噴出後實現高速翻轉和擴散分布的腔室，優選地，造粒室的殼體從上至下 由一個呈圓柱體的第一腔室和一個部分或全部呈倒錐臺型的第二腔室組 成，流化床分布板和進料管均設於第二腔室的下部，或者，第二腔室進一 步由所述倒錐臺和其向下豎直延伸形成的圓柱體構成。
與現有技術中常用的造粒裝置相比，本實用新型的重要特點是將流化床 系統、噴射霧化系統和乾燥系統有機地組合為一體，液體產品經噴嘴噴出 後，在噴動氣體(壓縮氣體)作用下在造粒室中呈霧狀噴霧並分布翻轉， 通過水分的汽化而粒化，進一步通過熱空氣的作用在流化床分布板上成粒 和乾燥，實現噴霧、造粒和乾燥一次完成。利用該裝置可以得到球形度好 的顆粒狀有機產品，包括球狀、橢球狀、塊狀、丸狀、不規則狀等，尤其 利於得到球狀和橢球狀的顆粒產品。本實用新型的造粒裝置不僅能夠生產 出外形美觀、粒度均勻、流動性好的有機產品顆粒，而且結構簡單、操作 方便、乾燥和粒化時間短、霧化能耗低。本實用新型的造粒裝置尤其適用 於加工乾燥熱敏性的有機產品，尤其是生產山梨酸鉀顆粒狀產品，能夠得 到色澤令人滿意的、質量長期穩定的山梨酸鉀顆粒狀產品。


圖1顯示本實用新型造粒裝置的一個具體結構示意圖。
圖2顯示本實用新型造粒裝置的另一個具體結構示意圖。
圖3顯示本實用新型造粒裝置中進料管噴嘴分布的實施例示意圖。
圖4A示意了本實用新型造粒裝置中進料管結構示意圖。
圖4B示意了進料管的I部外管結構的局部剖視示意圖。
圖5示意了本實用新型造粒裝置中流化床分布板及篩孔分布示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例進一步說明本實用新型造粒裝置的設計方 案和所能產生的有益效果，以幫助閱讀者更好理解本實用新型的特徵，但 不能視為對本實用新型可實施範圍的任何限定。
實施例1
圖1顯示了本實用新型造粒裝置的一個具體實施方案。該造粒裝置具有 造粒室1，其上下封頭並設置廢氣出口 2和產品顆粒出口 6。如圖1所示， 該造粒室1從上至下是由圓柱體的第一腔室11、倒錐臺體與圓柱體結合的 第二腔室12組成的一個大腔室。第二腔室12下部設置有流化床分布板5， 其上分布有多個篩孔51 (參看圖5)。該造粒室1下部還設置有至少3-18 個進料管3，該實施例中，進料管3從造粒室1底部向上穿過流化床分布板 5伸入造粒室1。造粒室第二腔室12的圓柱體側壁開設了多個熱空氣進口 4， 該造粒室側壁適當位置還可開設人孔7。
結合圖4A所示，進料管3由噴動壓縮氣體進氣管(外管)31和料液輸 送管(內管)32套設而成，進氣管31和料液輸送管32為各自獨立的通道， 分別與壓縮氣源和料液罐相連通。參看圖4B，進料管3的頂端設置二流體 噴嘴，本實施例中為設於內管32出口端的噴嘴孔板33，開孔率30~80%， 噴動氣體進氣管31接近出口的位置為螺旋通道311，該螺旋通道的設計目 的是使壓縮氣體在其內呈高速旋轉狀態，噴出後可帶動內管噴出的料液做 高速旋轉而在造粒室中形成翻轉和分布，所以可以使整個外管31都呈螺旋
通道，也可以如圖4B所示，僅在上端的一段氣道形成螺旋通道311。
根據造粒室的規模和粒化需要，進料管3的數量為3 18個，它們在腔 室內均勻分布，並且，如圖3所示意，在水平方向上，進料管3的噴嘴均 勻分布在一個圓周上(圖3示意了3個噴嘴的分布)，優選在同一個平面， 且噴嘴的噴射方向朝上。
結合圖5所示，流化床分布板5為一個多孔篩板，外緣52固定於第二 腔室12下部的內壁，內緣53固定於產品顆粒出口 6的周緣，整個流化床 分布板在腔室中呈外緣高、內緣低的傾斜設置，其與水平方向形成傾斜角 a ,且外緣的固定位置高於熱空氣進口 4，使來自熱空氣進口 4的氣體只能 通過該分布板的篩孔51進入腔室。如圖5所示，該流化床分布板5上均勻 幵設並分布有多個篩孔51，篩孔的開孔率為2~10%，篩孔孔道為方形或圓 柱形，且相鄰最近的三個篩孔51之間的連線均基本上形成等邊三角形。
本實施例中，造粒室第一腔室11的內徑D1為1500-3000mm，第二腔室 的最小內徑D2為800-2000mm，造粒室1的總高度h為3000 ~ 5000mm，第 一腔室高度hl為800~ 1500mm,第二腔室的倒錐臺體高度h2為1500 ~ 3500mm;進料管3的外管徑D3為10 ~ 26mm，內管徑D4為2-8nim，進料管 噴嘴孔板33與腔室內壁間的距離Ll為400 ~ 750mm;流化床分布板5的傾 斜角a為10 ~ 45° ，進料管3伸入流化床分布板上部的高度L2為30 ~ 60mm。
圖2為本實用新型造粒裝置的另一結構示意圖，可以看到其與圖1的區 別在於增加了第二腔室下部圓柱體的高度，從而使造粒室的內腔增加。
實施例2
以山梨酸鉀顆粒加工為例，該造粒裝置結構如圖1。各部分的具體尺寸 如下
h二3100mm， 、 = 1100mm， D產2600mm， h2=1500mm，底端直徑D產1600鵬； 進料管3內管32直徑D4二4腿，外管31直徑D3=16mm;進料管3及噴嘴的數
量為6個，均勻分布在同一個圓周線上且基本上等高，進料管3伸入流化 床分布板7上部的高度是L2=36mm，各噴嘴孔板33與腔室內壁間的距離為 L^400mm，噴嘴孔板33上的開孔率為30%。流化床分布板5為多孔篩板， 傾斜角a為大約25、開孔率為約5%，孔道基本為圓柱形，直徑為3mm。
濃度為50. 2%的山梨酸鉀水溶液以1000L/h的速度由進料管內管32及 噴嘴孔板33向上噴射進入造粒室l，壓縮空氣(噴動氣體)經過進料管外 管31噴出，且由於螺旋通道311的作用而以高速旋轉運動狀態噴出，帶動 從噴嘴孔板33噴出的溶液在造粒室1中呈霧狀噴霧。同時，被乾燥至140 。C的熱空氣從熱空氣進口 4以12000mVh的速度通入，熱空氣在造粒室內向 上通過流化床分布板5與呈霧狀的山梨酸鉀溶液接觸，山梨酸鉀溶液中的 水分經熱空氣加熱後汽化，並被熱空氣帶到造粒室頂部，由廢氣口2排出。 脫去水分的山梨酸鉀霧狀小顆粒在溫度穩定在70 9(TC之間的流化床分布 板5上隨熱空氣不斷劇烈翻動且慢慢長大，形成由晶體間相互粘附而成的 山梨酸鉀顆粒。
通過控制進出料平衡、熱空氣量的大小及造粒室內物料的高度來控制 山梨酸鉀顆粒的大小，粒度合格的山梨酸鉀顆粒因重力作用而落在傾斜25° 的流化床分布板5上，當流化床分布板上的物料達到物料高度(可從造粒 室旁人孔7觀察物料高度)要求時，連續由出料口 6排出，經篩分得到含 水分0.3%、純度含量99.7%、平均粒徑1.6mm的山梨酸鉀顆粒成品。
實施例3
以山梨酸鉀顆粒加工為例，該造粒裝置結構如圖2，各部分的具體尺寸 中，第二腔室12高度hfl800讓，流化床分布板5的傾斜角a為大約30°， 其餘與實施例2相同。
本實施例中，噴入造粒室的山梨酸鉀水溶液的濃度為61.0%，且以 1100L/h的速度由進料管內管32進入;被千燥至142 °C的熱空氣以12500mVh
的速度由熱空氣進口 4通入；按照實施例2記載的工藝得到水分含量小於0.5%、純度含量99.8%、平均顆粒粒徑1.9mm的山梨酸鉀顆粒成品。
本實用新型設備加工的顆粒狀山梨酸鉀球形度好，平均粒徑在0.5 — lO.Omm範圍內，且可以根據市場需要調節控制尺寸，24個月內色澤保持良 好，透光率幾乎不下降。
權利要求1、一種有機產品的造粒裝置，該造粒裝置具有造粒室，且其頂部形成廢氣出口，底部形成產品顆粒出口；其特徵在於，該造粒室下部的側壁開設有至少一個熱空氣進口與空氣源相通，造粒室中設置有流化床分布板和至少一個進料管；該流化床分布板為向造粒室軸向中心傾斜設置的多孔篩板，其外緣固定於造粒室內壁且高於熱空氣進口，內緣固定於產品顆粒出口的周緣，使來自熱空氣進口的氣體只能通過該板的篩孔進入造粒室；進料管由內管和外管套設組成，並向上穿過流化床分布板而伸入造粒室，該進料管的內管為料液輸送管，外管為噴動氣體進氣管，該進料管頂端形成可同時向造粒室噴射料液和氣體的二流體噴嘴，且噴嘴方向朝上。
2、 根據權利要求l所述的有機產品的造粒裝置，其特徵在於，所述流 化床分布板的開孔率為2 ~ 10%，且各篩孔面積為0.2 ~ 35mm2。
3、 根據權利要求1或2所述的有機產品的造粒裝置，其特徵在於，所 述流化床分布板設置成向造粒室軸向中心傾斜且與水平方向的夾角為10 ~ 45°。
4、 根據權利要求2所述的有機產品的造粒裝置，其特徵在於，形成流 化床分布板的多孔篩板中，篩孔為均勻分布，且每相鄰三個篩孔間的連線 基本上形成等邊三角形。
5、 根據權利要求l所述的有機產品的造粒裝置，其特徵在於，所述二 流體噴嘴為設置於進料管內管頂端、且開孔率為30~80%的噴嘴孔板。
6、 根據權利要求l所述的有機產品的造粒裝置，其特徵在於，所述進 料管的數量為3-18個，且各進料管的噴嘴基本均勻分布在同一個水平方 向的圓周上。
7、 根據權利要求1或5或6所述的有機產品的造粒裝置，其特徵在於， 所述進料管的外管至少於上部形成螺旋通道。
8、 根據權利要求l所述的有機產品的造粒裝置，其特徵在於，該造粒 室的殼體從上至下由一個呈圓柱體的第一腔室和一個部分或全部呈倒錐臺 型的第二腔室組成，流化床分布板和進料管均設於第二腔室的下部。
9、 根據權利要求8所述的有機產品的造粒裝置，其特徵在於，造粒室 總高度h為3000-5000mm，且，第一腔室的內徑Dl為1500 ~ 3000mm， 高度hl為800 ~ 1500 mm，第二腔室的最小內徑D2為800 ~ 2000腿。
10、 根據權利要求9所述的有機產品的造粒裝置，其特徵在於，第二 腔室內設置3-18個進料管，其噴嘴基本上均勻分布在同一個水平方向的 圓周上，且噴嘴與腔室內壁間的水平距離L1為400 750mm;進料管的外 管直徑D3為10 - 26mm,內管直徑D4為2 ~ 8mm,進料管穿過流化床分 布板的高度L2為30 60mm。
專利摘要本實用新型提供了適用於加工球形度好的有機產品顆粒的造粒裝置，該裝置的造粒室中同時設置有流化床和噴射霧化系統，流化床的分布板為具有一定傾斜角度的多孔篩板；噴射霧化系統為設置有二流體噴嘴的進料管，該進料管由內管和外管套設組成，並穿過流化床分布板而伸入造粒室，該進料管的內管為料液輸送管，外管為噴動氣體進氣管，該進料管頂端形成可同時向造粒室內噴射料液和氣體的二流體噴嘴。本實用新型將流化床、噴射霧化系統和乾燥系統有機地組合為一體，能夠生產球形度好、粒度均勻、密度大、流動性好的顆粒狀有機產品，而且結構簡單、操作方便、霧化能耗低，尤其適用於加工顆粒狀山梨酸鉀產品。
文檔編號B01J2/02GK201189461SQ200820079288
公開日2009年2月4日 申請日期2008年3月11日 優先權日2008年3月11日
發明者伊國勇, 劉紅偉, 秦慶平, 谷文彬, 趙洪濱 申請人:山東金能煤炭氣化有限公司;山東瑞普生化有限公司;中國石油大學(北京)