Какие факторы определяют расчёт гранулятора кольцевого слоя для свободно текучих малопылящих гранул в химии?
Расчёт ринг-слой-гранулятора — комплексный технологический процесс. При этом свойства продукта, желаемое качество гранул, ведение процесса и технические граничные условия нужно согласовать друг с другом. В центре внимания находится формирование стабильного, тонкого кольцевого слоя, в котором контролируемо протекают агломерация, уплотнение и сушка.
Существенным фактором влияния является механика процесса. Кольцевой слой возникает благодаря высоким частотам вращения ротора и центробежным силам, прижимающим продукт к стенке ёмкости. Важны при этом число Фруда, окружная скорость, время пребывания и удельное внесение энергии. Эти величины определяют, насколько интенсивно материал перемещается, уплотняется и выстраивается в малопыльные гранулы.
Число Фруда относится при этом к вращающимся гравитационным, барабанным и метательным смесителям, а также к системам с горизонтально установленной мешалкой. Для вертикальных смесителей с принудительным перемешиванием оно не является ни критерием расчёта, ни критерием масштабирования. Определяющим там является то, чтобы принцип смешивания оставался одинаковым для всех типоразмеров и чтобы перемешивание охватывало всё смесительное пространство независимо от степени наполнения; переносимость подтверждается в испытательном центре с оригинальным продуктом.
Также свойства исходного материала играют большую роль. Распределение частиц по размерам, доля мелкой фракции, насыпная плотность, влажность, гигроскопичность, липкость и термическая чувствительность заметно влияют на поведение процесса. К этому добавляются абразивность и химическая агрессивность, напрямую влияющие на выбор материала, уплотнения и опоры.
Желаемый конечный продукт также должен быть чётко определён. Решающими являются распределение зёрен по размерам, насыпная плотность, прочность зерна, остаточная влага и по возможности малая доля пыли. Для свободно текучих гранулятов особенно важен узкий диапазон размеров зерна, чтобы продукт можно было хорошо транспортировать, хранить и дозировать.
Ещё одна область расчёта касается подачи связующего и жидкости. Количество, концентрация, вязкость, скорость подачи и расположение форсунок определяют, насколько равномерно смачиваются частицы и насколько стабильно выстраиваются агломераты. Точное распределение жидкости помогает избежать образования комков и достичь желаемой структуры гранул.
Не в последнюю очередь важны ведение температуры, конструктивные детали и привязка к общему процессу. Термостатирование двойной рубашкой, геометрию инструмента, мощность привода, подачу, сушку, классификацию, отсос и взрывозащиту нужно согласовать друг с другом. На практике расчёт обычно происходит через лабораторные испытания и испытания в испытательном центре, прежде чем параметры переносятся на производственный масштаб.
Так amixon® технологически надёжно настраивает размер и структуру гранул в ринг-слой-смесительном грануляторе RMG
Принцип действия: контролируемая грануляция
Гранулируемые вещества непрерывно вводятся, ускоряются во вращении и направляются вдоль стенки как кольцевой слой. Штифтовые инструменты интенсивно перемешивают, дезагломерируют, уплотняют и транспортируют этот слой. При этом образуются мостики из твёрдого тела и жидкости, из которых возникают и растут зародыши грануляции. Как только гранулы превышают критический размер, они становятся более хрупкими и снова распадаются. Мелкая фракция снова прилипает и округляется. Так при подходящем режиме работы возникает стабильный гранулят в узких границах размера зерна.
Регулируемые величины
Управление происходит через окружную скорость в диапазоне примерно от 8 до 35 м/с, время пребывания, а также подачу жидкости или связующего. Также ведение температуры играет важную роль, поскольку смесительная камера, входной и выходной патрубки термостатируются двойной рубашкой паром или водой. Встроенный пробоотборник обеспечивает текущий контроль распределения зёрен по размерам и стабильности гранул.
Конструктивные предпосылки для узкого диапазона зерна
Смесительная камера обработана резанием и особенно круглая. Штифтовые инструменты поддерживают равномерный зазор до стенки, благодаря чему поддерживается узкий диапазон зерна. Инструменты закалены, по желанию из твёрдого сплава или керамически бронированы. Более крупные RMG установлены с виброгашением и динамически отбалансированы. Смесительная камера рассчитана на зону 20 по ATEX. Типоразмеры охватывают от типа 10 с примерно 0,4–1,7 м³/ч до типа 3000 с примерно 10,1–49,5 м³/ч.
Расчёт через испытания
Фактические объёмные потоки и оптимальный режим работы специфичны для продукта. Поэтому amixon® проводит расчётные испытания с оригинальным продуктом в заводских испытательных центрах и переносит результаты на целевой типоразмер. Для химических применений доступны коррозионностойкие материалы вплоть до Alloy 59, Hastelloy-C22 и никеля, а также исполнение зоны 20 по ATEX, инертизация и реакторные исполнения, стойкие к давлению и вакууму.
Подтверждение в испытательном центре
Перед инвестицией процесс проверяется в испытательном центре amixon® с оригинальным продуктом, реальными степенями наполнения и в предусмотренных условиях температуры и давления. Оцениваются качество смешивания, щадящая обработка продукта, внесение энергии, очищаемость и воспроизводимость. Результаты документируются и обрабатываются, образуя надёжную основу для решения. amixon® может предлагать, изготавливать и обслуживать смесители кольцевого слоя и агломераторы-смесители кольцевого слоя конструкции RMG; однако этот класс далее не разрабатывается, поскольку он работает с горизонтально расположенным смесительным валом. Приоритет разработки лежит на прецизионных смесителях с вертикальными или наклонными смесительными валами.