Jakie czynniki decydują o wymiarowaniu granulatora warstwy pierścieniowej dla swobodnie płynącego, niskopylącego granulatu w chemii?
Wymiarowanie granulatora warstwy pierścieniowej jest całościowym procesem inżynierii procesowej. Właściwości produktu, pożądana jakość granulatu, prowadzenie procesu i techniczne warunki ramowe muszą być przy tym wzajemnie dopasowane. W centrum stoi utworzenie stabilnej, cienkiej warstwy pierścieniowej, w której aglomeracja, zagęszczanie i suszenie przebiegają w sposób kontrolowany.
Istotnym czynnikiem wpływu jest mechanika procesu. Warstwa pierścieniowa powstaje przez wysokie obroty rotora i siły odśrodkowe, które dociskają produkt do ściany zbiornika. Ważne są przy tym liczba Froude'a, prędkość obwodowa, czas przebywania i jednostkowe wprowadzanie energii. Wielkości te decydują o tym, jak intensywnie materiał jest poruszany, zagęszczany i budowany w niskopylący granulat.
Liczba Froude'a odnosi się przy tym do obrotowych mieszalników swobodnego spadku, bębnowych i rzutowych oraz do układów z poziomo łożyskowanym mieszadłem. Przy mieszalnikach pionowych z wymuszonym przemieszczaniem nie jest ona kryterium doboru ani skalowania. Miarodajne jest tam to, że zasada mieszania pozostaje taka sama we wszystkich wielkościach, a przemieszczanie obejmuje całą komorę mieszania niezależnie od stopnia napełnienia; przenoszalność zabezpiecza się w centrum prób z produktem oryginalnym.
Również właściwości materiału wyjściowego odgrywają dużą rolę. Rozkład wielkości cząstek, udział drobny, gęstość nasypowa, wilgoć, higroskopijność, kleistość i wrażliwość termiczna wyraźnie wpływają na zachowanie procesowe. Dochodzą do tego ścieralność i agresywność chemiczna, które oddziałują bezpośrednio na dobór materiałów, uszczelnienia i łożyskowanie.
Pożądany produkt końcowy musi być również jasno zdefiniowany. Decydujące są rozkład uziarnienia, gęstość nasypowa, wytrzymałość ziarna, wilgotność resztkowa i możliwie niewielki udział pyłu. Dla granulatów swobodnie płynących ważna jest przede wszystkim wąska szerokość pasma uziarnienia, aby produkt dawał się dobrze transportować, magazynować i dozować.
Kolejny obszar wymiarowania dotyczy doprowadzania spoiwa i cieczy. Ilość, stężenie, lepkość, szybkość dozowania i rozmieszczenie dysz decydują o tym, jak równomiernie cząstki są zwilżane i jak stabilnie budowane są aglomeraty. Precyzyjne rozprowadzenie cieczy pomaga uniknąć powstawania grudek i osiągnąć pożądaną strukturę granulatu.
Nie na końcu ważne są prowadzenie temperatury, szczegóły konstrukcyjne i połączenie z całym procesem. Termostatowanie podwójnym płaszczem, geometria narzędzi, moc napędu, podawanie, suszenie, klasyfikacja, odciąg i ochrona przeciwwybuchowa muszą być wzajemnie dopasowane. W praktyce wymiarowanie odbywa się przeważnie poprzez próby laboratoryjne i w centrum prób, zanim parametry zostaną przeniesione na skalę produkcyjną.
W ten sposób amixon® ustawia niezawodnie wielkość i strukturę granulatu w aglomeratorze-mieszalniku warstwy pierścieniowej RMG
Zasada działania: kontrolowana granulacja
Substancje, które mają być granulowane, są wprowadzane w sposób ciągły, przyspieszane do obrotu i prowadzone jako warstwa pierścieniowa przy ścianie. Narzędzia kołkowe intensywnie mieszają, deaglomerują, zagęszczają i transportują tę warstwę. Tworzą się przy tym mostki ciała stałego i mostki cieczowe, z których powstają zarodki granulacji i dalej rosną. Gdy granulaty przekroczą krytyczną wielkość, stają się bardziej kruche i ponownie się rozpadają. Udział drobny jest ponownie przyklejany i zaokrąglany. Przy odpowiedniej pracy powstaje w ten sposób stabilny granulat w wąskich granicach uziarnienia.
Wielkości nastawcze
Sterowanie odbywa się przez prędkość obwodową w zakresie od około 8 do 35 m/s, czas przebywania oraz nanoszenie cieczy lub spoiwa. Również prowadzenie temperatury odgrywa ważną rolę, ponieważ komora mieszania oraz króćce wlotowy i wylotowy mogą być termostatowane podwójnym płaszczem parą lub wodą. Zintegrowany próbnik umożliwia bieżącą kontrolę rozkładu uziarnienia i stabilności granulatu.
Warunki konstrukcyjne dla wąskiego pasma uziarnienia
Komora mieszania jest obrabiana skrawaniem i szczególnie okrągła. Narzędzia kołkowe utrzymują równomierny odstęp od ściany, przez co wspierane jest wąskie pasmo uziarnienia. Narzędzia są hartowane, na życzenie z węglików spiekanych lub w pancerzu ceramicznym. Większe RMG są łożyskowane z tłumieniem drgań i wyważone dynamicznie. Komora mieszania jest zaprojektowana dla strefy ATEX 20. Wielkości sięgają od typu 10 z około 0,4 do 1,7 m³/h do typu 3000 z około 10,1 do 49,5 m³/h.
Wymiarowanie poprzez próby
Rzeczywiste strumienie objętościowe i optymalna praca są specyficzne dla produktu. Dlatego amixon® prowadzi próby wymiarujące z produktem oryginalnym w centrach prób zakładu i przenosi wyniki na docelową wielkość. Dla zastosowań chemicznych dostępne są materiały odporne na korozję aż po Alloy 59, Hastelloy-C22 i nikiel oraz wykonanie dla strefy ATEX 20, inertyzacja i wykonania reaktorowe odporne na ciśnienie i próżnię.
Zabezpieczenie w centrum prób
Przed inwestycją proces jest sprawdzany w centrum prób amixon® z produktem oryginalnym, przy realnych stopniach napełnienia i w przewidzianych warunkach temperatury i ciśnienia. Oceniane są jakość mieszania, łagodność wobec produktu, wprowadzanie energii, zdolność do czyszczenia i powtarzalność. Wyniki są oceniane w sposób udokumentowany i tworzą wiarygodną podstawę decyzji. amixon® może oferować, produkować i serwisować mieszalniki warstwy pierścieniowej oraz aglomeratory-mieszalniki warstwy pierścieniowej typu RMG; ta klasa nie jest jednak dalej rozwijana, ponieważ pracuje z poziomo łożyskowanym wałem mieszającym. Nacisk rozwojowy leży na mieszalnikach precyzyjnych z pionowymi lub nachylonymi wałami mieszającymi.