Смеситель гранулятор принцип работы

Обновлено: 07.07.2024

Смесители-грануляторы с высоким усилием сдвига в производстве твердых лекарственных форм, разработке и масштабировании

Таблетки и капсулы являются наиболее часто используемыми лекарственными формами (ЛФ). Прямое таблетирование и прямое капсулирование, предусматривающие только смешение компонентов ЛФ непосредственно перед таблетированием и капсулированием, – предпочтительные методы производства. Однако в технологическом процессе выпуска твердых ЛФ производители прибегают к стадии влажной грануляции в силу ряда таких причин, как: высокое или низкое процентное содержание активного фармацевтического ингредиента (АФИ) в ЛФ, сегрегация таблеточной массы, плохая текучесть и / или прессуемость, высокая адгезия к прессующему инструменту, технология производства оригинального препарата, необходимость дополнительной обработки АФИ (например, с целью повышения растворимости), ограничения, связанные с материально-технической базой производственного участка, и т. п. Почти полностью вытеснив за несколько последних десятилетий смесители-грануляторы с низким усилием, в аппаратурном оформлении стадии влажной грануляции производственных площадок современных фармацевтических предприятий доминируют смесители-грануляторы с высоким усилием сдвига и грануляторы псевдоожиженного слоя.

В данной публикации мы более подробно рассмотрим отличия грануляции с высоким усилием сдвига от грануляции в псевдоожиженном слое, типы смесителей-грануляторов с высоким усилием сдвига, принцип их работы и подходы к масштабированию технологий производства.

Типы смесителей-грануляторов с высоким усилием сдвига и принцип их работы

В зависимости от положения оси вращения, относительно которой движутся перемешивающие лопасти, смесители-грануляторы с высоким усилием сдвига делятся на два основных класса: горизонтальные (рис. 1) и вертикальные (рис. 2). Принцип работы вертикальных и горизонтальных смесителей-грануляторов с высоким усилием сдвига подобен. Необходимо отметить, что в фармацевтической индустрии гораздо большее распространение получили вертикальные грануляторы. На постсоветском пространстве вертикальные грануляторы, на которых мы остановимся более детально, многим давно знакомы благодаря смесителям-грануляторам СГ-30 и СГ- 60. Эти модели оборудования по дивному стечению обстоятельств очень похожи на Ultima Gral (GEA Pharma Systems AG, Швейцария).

Загруженные в смеситель-гранулятор сухие ингредиенты гомогенизируются при помощи перемешивающих лопастей на невысокой скорости. Собственно грануляция начинается с подачи связующего раствора при постоянном перемешивании гранулируемой массы при более высокой скорости вращения лопастей (n2). Как правило, вскоре после начала подачи связующего раствора включается высокоскоростной чоппер (со скоростью вращения n1), разбивающий агломераты, дополнительно уплотняющий гранулируемую массу и позволяющий более равномерно распределить связующий раствор. После окончания введения связующего раствора гранулируемую массу, как правило, еще какое-то время продолжают подвергать механическому воздействию высокоскоростного чоппера (n1) и перемешивающих лопастей (n2) до достижения желаемой консистенции. После этого отключают чоппер, уменьшают скорость вращения перемешивающих лопастей или устанавливают режим периодического перемешивания (рис. 3).

Сушка гранулята, сочетание смесителей-грануляторов с высоким усилием сдвига и сушки в псевдоожиженном слое

Существуют модели вертикальных смесителей-грануляторов, в которых можно осуществлять и сушку гранулята. С инженерной точки зрения, эта возможность может быть реализована посредством оснащения смесителя-гранулятора рубашкой, отводом для вакуумирования и подачей сухого газа (рис. 4). Известны также примеры использования микроволновых генераторов. Тем не менее сушка гранулята возможна и с использованием другого технологического оборудования, даже если конструкционные особенности смесителя-гранулятора позволяют осуществлять в нем сушку.

Если оборудование не позволяет осуществлять в нем сушку, то гранулированную массу выгружают из смесителя-гранулятора, при необходимости пропускают через калибратор и либо выгружают на стеллажи полочной сушки, либо перемещают в псевдоожиженную сушку. Грануляция в смесителях-грануляторах с высоким усилием сдвига с последующей калибровкой гранулята и сушкой в псевдоожиженном слое получила широкое применение в фарминдустрии. Сушка в псевдоожиженном слое в сравнении с грануляторами с высоким усилием сдвига позволяет эффективно осуществлять сушку при более щадящих режимах, минимизируя деструктивное механическое воздействие перемешивающих лопастей и исключающее импульсное воздействие вакуума.

Сравнение процесса грануляции в смесителях-грануляторах с высоким усилием сдвига и грануляторах псевдоожиженного слоя

Сравнивая эти процессы, необходимо обратить внимание на гораздо большее механическое воздействие в смесителях-грануляторах с высоким усилием сдвига на гранулируемую массу. Воздействие вращающихся перемешивающих лопастей и высокоскоростного чоппера значительно уплотняет гранулируемую массу, обеспечивая более плотный контакт между смоченными связующим раствором частицами. В результате полученный гранулят в сравнении с псевдоожиженным слоем имеет более высокую плотность и относительно низкую пористость. Эти характеристики оказывают влияние на однородность смеси, текучесть, прессуемость, скорость дезинтеграции гранул и растворения АФИ.

Оборудование для приготовления связующего раствора для грануляции

Формирование гранул из увлажненной массы является ключевым этапом технологического процесса, поэтому нужно обратить особое внимание на потенциальное влияние связующего раствора на воспроизводимость технологических параметров. В качестве растворителя в зависимости от спецификации используемого оборудования можно применять либо воду, либо органические растворители, либо комбинации органических растворителей с водой. В качестве связующего вещества, как правило, используют такие полимеры, как, например, поливинилпирролидон (ПВП), производные целлюлозы (ГПМЦ, ГПЦ, ЭЦ, МЦ), амилозу и амилопектин. Приготовление связующего раствора сводится к растворению полимера и получению раствора с необходимой вязкостью. Воспроизводимость вязкости раствора от серии к серии может зависеть от точности взвешивания полимера и растворителей. Так, например, вязкость полимеров в различных растворителях существенно отличается в зависимости от содержания влаги в полимере и способа приготовления раствора.
Дело в том, что использование диспергатора в отличие, например, от пропеллерной мешалки (рис. 6 и 7) может привести к разрыву полимерной цепочки и уменьшению вязкости связующего раствора. При наличии сомнений относительно пригодности используемого оборудования пролить свет на ситуацию может изучение зависимости вязкости раствора от типа оборудования, скорости и длительности смешивания / диспергирования.

Масштабирование стадии влажной грануляции в смесителях-грануляторах с высоким усилием сдвига

Как правило, компании-производители смесителей-грануляторов с высоким усилием сдвига могут предложить линейку оборудования, включающую лабораторную, пилотную и промышленную установку. Ряд компаний предлагают свои методики по масштабированию технологических режимов.

При разработке рецептуры и режимов грануляции преимущественно учитывают: размер частиц гранулируемого материала, свойства связующего вещества (вязкость раствора, поверхностное натяжение, угол контакта), концентрацию связующего вещества в растворе, соотношение связующего вещества к гранулируемой массе, влажность гранулируемой массы, способ введения связующего вещества, влияние скорости и длительности воздействия перемешивающих лопастей и чоппера.

При масштабировании технологических режимов принимают во внимание изменение геометрических размеров, для масштабирования центробежной скорости – импеллера и чоппера с целью масштабирования их механического воздействия на гранулируемую массу. Помимо этого, для разработки режимов грануляции и их масштабирования часто используют так называемую «конечную точку грануляции» (granulation end-point). На кривой зависимости (потребляемой мощности двигателя вала перемешивающих лопастей от времени грануляции) конечной точке грануляции соответствует значение, близкое к максимуму потребляемой мощности.

Смесители-грануляторы с высоким усилием сдвига – это высокотехнологичное оборудование, представленное на рынке фармацевтического оборудования палитрой моделей от различных производителей. Несмотря на подобный принцип работы, оборудование, предлагаемое разными производителями, а также модели от одного и того же производителя отличаются рядом инженерных изысканий, польза которых в зависимости от продукта и поставленных технологических задач может оказаться разной.

Гранулятор кормов

Гранулятор кормов – основа производства гранул из кормовых культур. Это устройство, в котором происходит прессование подготовленной в смесителе кормовой массы. Параметры гранулятора напрямую сказываются на качестве кормовой гранулы: прежде всего, они влияют на ее плотность, а также на сохранение питательной ценности. Плотность важна для того, чтобы продукт дошел до потребителя в нужном качестве, а процент раскрошенных остатков был минимальным.

Гранулированные корма – перспективный продукт для животноводства из-за их высокой пищевой ценности. В каждой грануле сосредоточен полный набор веществ, необходимых животному или птице. Во-первых, животное поедает гранулу целиком, а не выбирает только наиболее вкусные компоненты. Во-вторых, оно тратит меньше энергии на поедание, имеет возможность тщательно прожевать корм, в итоге он отлично усваиваются организмом. Гранулированные корма обеззараживаются в процессе производства, лучше хранятся и транспортируются, удобны для подачи механическими и пневматическими системами.

Матрица гранулятора – это один из ключевых элементов устройства, стальная деталь со множеством отверстий, через которую под давлением пропускается питательная масса при гранулировании.

Виды грануляторов для производства кормов

Грануляторы для производства кормов разделяются по двум основным признакам:

Тип матрицы

С плоской матрицей – аппарат с плоской дискообразной матрицей, которая является дном цилиндрической пресс-камеры.

С кольцевой матрицей – промышленное оборудование, в котором матрица выполнена в виде быстро вращающегося кольца. В таких устройствах кормосмесь продавливается через отверстия, зажатая в клин между вращающейся матрицей и пресс-вальцом, укрепленным внутри рабочей камеры.

Масштабы производства

Бытовые аппараты– используются в домашних хозяйствах, на мини-производствах. Обычно это аппарат с плоской матрицей с производительностью не более 200 кг в час.

Промышленный гранулятор комбикорма – пресс, производящий от 500 кг в час, рассчитанный на усиленный режим эксплуатации. В качестве кормового гранулятора для промышленной линии как правило выбирают аппарат с кольцевой матрицей – наиболее надежный вариант с высокой производительностью. Встречаются промышленные прессы с плоской матрицей, самые известные производит фирма Amandus Kahl.

Принцип работы гранулятора комбикорма

В зависимости от модели, принцип работы будет различаться.

Бытовой гранулятор кормов с плоской матрицей состоит из следующих основных узлов

Бункер приема сырья – загружается вручную или с помощью шнекового транспортера.
Дисковая матрица – цельнолитой диск с отверстиями, которые расположены по принципу сот.
Пресс-вальцы или ролики крепятся на ось в центре матрицы. Ось вращается одновременно с пресс-вальцами, они уплотняют и прокатывают массу вниз, в отверстия матрицы, расположенные прямо под ними.
Подрезной нож – располагается сразу под диском с внешней стороны и обрезает выходящие из отверстий гранулы через равные промежутки времени для получения нужной длины.
Электродвигатель.
Патрубок для выгрузки продукта.

Как работает бытовой гранулятор кормов? Довольно просто: сырье загружается сверху в приемный бункер и равными частями опадает вниз в прессовочную камеру. Предполагается, что кормосмесь уже прошла полную предварительную подготовку. Дисковая матрица является дном пресс-камеры, в центре ее установлена ось с несколькими пресс-вальцами. Их количество может варьироваться от 2 до 4 на различных моделях. Вальцы имеют рифленую поверхность, которая полностью покрывает отверстия матрицы под ними.

Есть 2 основных вида исполнения таких устройств: когда вокруг оси вращаются либо вальцы, либо сама матрица.

В первом случае ролики прокатываются по всей окружности, продавливая материал через каждое отверстие.

Во втором случае в камере статично закреплено 2 прокатывающихся ролика, а матрица сама подгоняет под них материал и свободные отверстия.

Гранулы выдавливаются со внешней стороны и обрезаются ножом через равные промежутки времени. В отличие от промышленных прессов, бытовые грануляторы для производства кормов не нагревают смесь до высоких температур, поэтому гранулы не требуют охлаждения в специальной колонне. В связи с этим они имеют малую плотность и более короткий срок хранения. Такой продукт обычно изготавливается фермерами для того, чтобы быстро использовать их в собственном хозяйстве или обеспечить кормом соседей.

Объем продукции, выпускаемый за час, зависит от диаметра диска и мощности всего устройства.

Как работает гранулятор с круглой матрицей?

Грануляторы с круглой матрицей (ОГМ, ДГ и другие разновидности) отличаются высокой производительностью и наилучшим качеством прессования (при правильной настройке).

Устройство состоит из следующих основных частей

Шнековый дозатор;
Смеситель с функцией подачи пара;
Пресс-камера.

Сырье из приемного бункера поступает в шнековый дозатор, который продвигает массу далее к смесителю. Попадая в смеситель, сырье обдается паром и промешивается при помощи лопастной мешалки. Лопасти также подвигают пропаренную массу к следующему этапу: прессовочной камере.

В пресс-камере на высокой скорости вращается кольцевая матрица, внутри которой установлены пресс-вальцы. Сырье попадает в клинообразное пространство между прокатывающимися вальцами и поверхностью матрицы, образуется высокое давление, и материал прокатывается вальцом через отверстия. Гранулы обламываются при столкновении со статичным ножом, установленным снаружи матрицы. На выходе они имеют температуру до 80 С , поэтому требуют принудительного охлаждения. Продукт сразу же попадает на конвейер или в ковши нории, которые переносят их в колонну охлаждения.

Модель ОГМ известна с советского времени, и до сих пор является наиболее надежным оборудованием для производства гранулированных кормов. Производительность таких аппаратов достигает 4 и более тонн в час.

Как работает гранулятор кормов: видео

Эффективность кормового гранулятора

Основной показатель эффективности гранулирования – это объем мелкой фракции, который отсеивается через вибросито, установленное под колонной охлаждения. При качественной работе объем отсеиваемых частиц не должен превышать 5% от общей массы продукта. КПД пресса рассчитывается как отношение массы целых кормовых гранул к полной массе продукта. Эта величина отражает прочность гранул: если они хорошо спрессованы и охлаждены, то они не крошатся.

Это важный показатель для продукта на продажу:

Гранулы должны выжить при транспортировке;
Их могут не раз пересыпать по различным бункерам;
Крепкие гранулы с малой пористостью лучше хранятся, более устойчивы к воздействию влажности и газам.

При производстве комбикорма важно правильно отрегулировать подачу пара в смеситель. Чрезмерная влажность массы может привести к тому, что вода будет испаряться после охлаждения гранул, что сделает их ломкими, пористыми.

Другие очевидные показатели эффективности гранулятора – это его производительность и расход энергии.

Выбор гранулятора кормов

Чтобы правильно выбрать гранулятор кормов, Вы должны заранее рассчитать мощность будущего производства. Поскольку этот аппарат является ключевым для всей линии гранулирования, то не стоит экономить на его приобретении. Для промышленной линии важна не только эффективность пресса, но и доступность запасных частей к нему – прежде всего это матрицы и пресс вальцы. Поэтому рискованно заказывать оборудование из-за рубежа: при учете внешнеполитической обстановки, поставки запчастей могут прерываться, а стоимость их может резко возрасти.

Гранулятор для производства кормов не является стандартной покупкой. Надежные производители грануляторов в России предлагают полный сервис по подбору аппарата нужной мощности, его настройке, выводу на необходимую мощность при работе с кормовыми смесями. Важную роль играет матрица: качество стали, длина рабочего канала (или степень сжатия), качество внутренней шлифовки отверстий.

Бытовые пеллетайзеры обычно не специализируются по типу сырья. Одни и те же устройства могут использоваться для гранулирования кормов и пеллет. Мини – грануляторы приобретают хозяева для частных нужд, поскольку полученные на них гранулы комбикорма имеют краткий срок хранения и ломаются при транспортировке и частом пересыпании. Производить пеллеты на мини-грануляторах вообще не рекомендуется, т.к. гранулы получаются очень низкого качества

Где купить гранулятор кормов в России?

Компания АЛБ Групп – надежный российский производитель грануляторов из Нижегородской области. Наши промышленные пресс-грануляторы ОГМ 0.8 и 1.5 имеют отличные отзывы от производителей комбинированных кормов и пеллет. Мы предлагаем аппараты с производительностью от 500 до 7000 и более кг гранул в час.

Преимущества грануляторов кормов ОГМ от АЛБ Групп

Использование матриц General Dies (Италия) и GRAF (Германия);
Усиленные рабочие узлы с высоким ресурсом, которые отлично справляются даже с трудногранулируемыми материалами;
Собственный конструкторский отдел с большим опытом производства грануляторов под конкретное сырье;
Мы поставляем запчасти в максимально краткие сроки, поэтому ваше производство никогда не будет простаивать;
Наладчики АЛБ Групп установят и введут пресс в эксплуатацию в любом регионе России и СНГ. Они проведут обучение Вашего персонала.

Также у нас вы можете заказать бытовые мини-грануляторы для организации небольшого комбикормового производства. Мини-грануляторы от АЛБ Групп производятся с профессиональными матрицами из нержавеющей стали улучшенной закалки. Технология сверхточной лазерной резки обеспечивает выверенную конструкцию рабочей камеры без перекосов. Это обеспечивает стабильную производительность и долговечность бытового гранулятора.

Преимущества мини-грануляторов комбикорма от АЛБ Групп:

Технология лазерной резки обеспечивает выверенную конструкцию;
Профессиональные матрицы из закаленной стали с качественной шлифовкой отверстий;
Большой выбор по мощности и производительности.

Приемы и методы процессов гранулирования

Описания грануляторов для гранулирования и смешивания сыпучих материалов, увлажненных порошков и паст. Производство комплексных удобрений на основе аммиачной селитры и карбамида. Упрочнение связей между частицами сушкой, охлаждением и полимеризацией.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	11.03.2015
Размер файла	1,7 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

ТОО «Евразийская проектная компания» ,11%,' ' ^

Договор Д1110-190969-014284 Том 3, Книга 1

МИНИСТЕРТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Карагандинский государственный технический университет

по дисциплине: «Прикладная механика»

Выполнил Тусупбекова М.Ж. шифр: 180

Проверила: Кудайбергенова М.Е.

1. Смесители - грануляторы

1.1 Грануляторы тарельчатые для гранулирования сыпучих материалов

1.1.1 Гранулирование в дисковых (тарельчатых) грануляторах

1.1.2 Производство комплексных удобрений на основе аммиачной селитры и карбамида

1.2 Смесители - грануляторы периодического действия для гранулирования и смешивания сыпучих материалов

1.3 Смесители-грануляторы непрерывного действия для гранулирования и смешивания сыпучих материалов тип "Р"

1.4 Грануляторы формования шнековые тип "ФШ" для гранулирования увлажненных порошков и паст

1.5 Грануляторы формования роторные тип "ФР" для гранулирования увлажненных порошков и паст

1.6 Расчет гранулятора с псевдоожиженным слоем

2. Охрана труда и техника безопасности при проведении геологоразведочных работ

2.1 Общие положения

2.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов при производстве работ

2.3 Мероприятия по устранению опасных и вредных производственных факторов

Список использованной литературы

Гранулированные материалы обладают хорошей текучестью, не зависают в емкостях, не слеживаются, занимают меньший объем, в меньшей степени смерзаются, не пылят при перегрузке, легче дозируются.

Правильно выбранные для конкретных условий способы гранулирования в основном обеспечивают получение готового продукта с заданными качественными показателями. В случае ужесточения требований к ним следует изыскивать приемы и методы совершенствования известных процессов гранулирования, создания новых более эффективных способов с целью достижения необходимого улучшения качества готового продукта.

Направления развития техники гранулирования непосредственно связаны с общими тенденциями совершенствования технологии того или иного продукта. Исходя из особенностей развития технологии конкретного производства, отдают предпочтение тем или иным методам гранулирования. Иными словами то, что может быть перспективным для гранулирования полимерных материалов, неприемлемо, например, для гранулирования минеральных удобрений и т.д. Тем не менее, в настоящее время имеются общие принципы подхода к выбору наиболее целесообразных методов гранулирования в зависимости от агрегативного состояния и физических свойств исходных веществ. Так, для гранулирования пластичных порошкообразных и пастообразных материалов более пригодны методы формования и экструдирования. Для непластичных несыпучих материалов могут быть рекомендованы методы гранулирования прессованием или окатыванием с одновременным пластифицированием смеси жидкостью. При гранулировании из пульп, суспензий или растворов предпочтителен метод распыливания их на поверхность частиц скатывающегося, падающего, вращающегося или псевдосжиженного слоя с одновременной сушкой продукта до требуемой влажности.

1. Смесители - грануляторы

Смесители - грануляторы предназначены для получения гомогенных смесей и гранулированных продуктов с повышенным требованием к гранулометрическому составу, форме, плотности и т.д. Диапазон использования - от приготовления простых сухих смесей до сложных красящих композиций; от введения жидких и пастообразных компонентов в порошковую основу с уничтожением комков до влажной грануляции. Гранулятор - смеситель используется для получения высококачественных полуфабрикатов и конечных продуктов в химической, строительной и других отраслях промышленности, связанных с переработкой сыпучих материалов.

1.1 Грануляторы тарельчатые для гранулирования сыпучих материалов

Грануляторы предназначены для получения гранул из порошкообразных материалов с добавлением жидкофазного связующего.

Грануляторы могут использоваться во всех производствах связанных с переработкой и выпуском сыпучих продуктов, как малотоннажных 0,5- 1,0 т/ч., так и крупнотоннажных - до 15 т/ч, где нет жёстких требований к гранулометрическому составу. Гранулы обычно имеют шарообразную форму, средний диаметр которых может колебаться в диапазоне от 3 до 20 мм

Гранулятор включает опорно-поворотную раму, на которой размещены тарель с плоским днищем и электромеханический привод вращения тарели. Тарель закрыта крышкой, на которой установлены коллекторы для подвода связующего и сжатого воздуха, форсунки для введения связующего, устройства для очистки днища и борта тарели от налипшего продукта, технологические штуцера и люки. Форсунки помещены в шаровые шарниры для обеспечения подачи связующей жидкости в любую точку движущегося слоя, что обеспечивает возможность регулирования размера получаемых гранул. Конструктивным каналом управления процессом гранулирования, основу которого составляет регулирование времени пребывания и степени классификации частиц, является изменение угла наклона тарели в диапазоне 45-75 град. Для этой цели гранулятор снабжен устройством изменения угла наклона, имеющим индивидуальный привод. Для плавного регулирования скорости вращения тарели пульт управления комплектуется частотным преобразователем.

Диаметр тарели, мм.

Высота борта, мм.

Гранулятор «Т» 100Гранулятор «Т» 250 Гранулятор «Т» 300

Размеры и формы гранул

Глина бентонитовая Трепел Сульфат калия

Мел Пыль металлургическая Окись цинка

1.1.1 Гранулирование в дисковых (тарельчатых) грануляторах

В настоящее время дисковые грануляторы находят все более широкое применение для гранулирования сложных, сложно-смешанных и простых минеральных удобрений. Возросший интерес к дисковым грануляторам объясняется рядом их преимуществ, к которым относятся:

· значительная однородность гранулометрического состава на выходе из аппарата и снижение подачи ретура благодаря сегрегации гранул по размерам на поверхности диска. При этом гранулы получаются большой прочности и близкие по форме к сферическим;

· удобство наблюдения и управления процессом гранулирования, что позволяет оперативно устранять возможные отклонения от заданного режима; относительно невысокая стоимость аппаратуры, простота и надежность ее в работе;

· возможность гранулирования трудно и хорошо растворимых удобрений при небольшом содержании жидкой фазы, а также полное гранулирование дозируемой смеси;

· совмещение процессов гранулирования и сепарации частиц.

Дисковые грануляторы обладают также некоторыми недостатками. Важнейшие из них:

· большая чувствительность к содержанию жидкой фазы в гранулируемой смеси и, как следствие этого, узкие пределы рабочих режимов;

· значительные колебания технологического режима и выхода продукта заданного размера в связи с узким диапазоном устойчивых рабочих режимов в сочетании с воздействием на процесс большого числа случайных возмущений;

· зависимость производительности гранулятора от диаметра тарелки (поскольку с увеличением диаметра гранулятора значительно усложняется его конструкция).

Небольшое время пребывания материала в аппарате, а также конструктивные особенности дискового гранулятора затрудняют использование последнего в качестве химического реактора.

Образование гранул на дисковых грануляторах, как и в барабанных, происходит при увлажнении исходного сырья и одновременной обкатке его на днище гранулятора. Под действием сил трения, тяжести и центробежной силы материал плотно прилегает к днищу и борту гранулятора, что предотвращает его скольжение. Образовавшиеся агломераты поднимаются на некоторую высоту вместе с вращающейся тарелкой, а затем (когда сила тяжести преодолевает силу трения) скатываются вниз по поверхности слоя мелкодисперсного вещества под углом естественного откоса. При этом сырье в процессе движения послойно накатывается на гранулы и уплотняется (как бы втирается в поверхность гранулы). Отсюда следует, что производительность гранулятора зависит от длины траектории движения гранулы по поверхности порошкообразного материала в тарелке гранулятора. Длина траектории пропорциональна диаметру тарелки. Однако увеличение диаметра тарелки приводит к значительному увеличению габаритов и усложнению конструкции гранулятора и поэтому не является наиболее удачным решением проблемы. Более целесообразным решением является увеличение полезной поверхности диска. Увеличивая скорость вращения диска и уменьшая угол его наклона, можно поднимать гранулируемый материал на большую высоту, в результате чего сокращается мертвое пространство в верхнем секторе диска. Для увеличения используемой площади тарелки предложены грануляторы, имеющие несколько коаксиальных бортиков равной высоты. Исходные компоненты в виде порошка подаются на поверхность зоны, ограниченной первым бортиком и окатываются там, постепенно пересыпаясь в смежную зону. Так, пересыпаясь из одной кольцевой зоны в другую и окатываясь в них, гранулы достигают своих конечных размеров.

Процесс гранулирования в тарельчатом грануляторе зависит от многих параметров: физико-химических свойств и влажности гранулируемого материала, угла наклона, скорости вращения и высоты борта тарелки, точности дозирования, места подачи исходного материала и влаги на тарелку, дисперсности капель увлажняющего раствора и площади смачивания гранулируемого материала на тарелке, скорости подачи исходных материалов в гранулятор и т. д. Гранулирование практически начинается с момента подачи на тарелку сыпучего материала и жидкой фазы. Существенное влияние на процесс гранулообразования оказывает влажность смеси.

Минимум на кривой d_ср=f(W) характеризует переход от одного механизма гранулообразования -- равномерного накатывания материала -- к другому -- образованию гранул путем агломерации и накатывания. Приведенная зависимость показывает, что в одних и тех же условиях гранулирования можно получать гранулы различной структуры, но одинакового размера при двух значениях влажности (W). При этом крутой подъем ветвей кривой d_cp=f(W) свидетельствует о значительном влиянии влажности гранулируемого материала на размер гранул, а точность поддержания этого параметра -- на степень однородности продукта. Процесс гранулирования наименее чувствителен к изменению влажности материала лишь в области точки минимума; колебание влажности в пределах ± 1 % не нарушает стабильной работы аппарата и не изменяет однородности готового продукта. Поэтому оптимальным считают тот режим гранулирования, при котором влажность, обеспечивающая получение гранул заданного размера, соответствует точке минимума на кривой d_cp=f(W).

Для обеспечения стабильности процесса в режимах, не отвечающих точке минимума на кривой d_cp=f(W), требуется очень высокая точность (±0,1%) дозирования увлажняющего раствора.

Из приведенных кривых видно, что с возрастанием W до определенного значения средний диаметр гранулированного продукта увеличивается. Таким образом, путем уменьшения скорости движения тарелки при постоянном угле наклона можно значительно расширить диапазон размеров гранул. Исследования влияния окружной скорости движения тарелки на характеристику точки минимума кривой d_cp=f(W) в интервале W = 0,5--0,7 м/с показали, что с возрастанием скорости движения средний минимальный диаметр получаемых гранул также несколько увеличивается при практически неизменном значении соответствующей влажности. Следовательно, изменение скорости движения тарелки в указанных пределах не нарушает работы гранулятора в оптимальном режиме. Это делает параметр W наиболее удобным для практического регулирования процесса.

Наиболее низкой прочностью обладают гранулы, полученные в режимах гранулирования левой ветви кривой d_cp=f(W) Наиболее прочные на истирание и удар получаются гранулы при влажности, отвечающей (и несколько выше) точке минимума на кривой d_cp=f(W). При изменении № от 6 до 12% гранулы уплотняются. Несмотря на увеличение влажности гранул, их пористость уменьшается, что, по-видимому, способствует повышению механической прочности гранул. Дальнейшее увеличение W приводит к возрастанию пористости сухих гранул и, как следствие, к снижению их прочности на истирание и удар. Прочность гранул на раздавливание при этом, наоборот, резко возрастает. Очевидно, на указанную характеристику в большей степени влияет расход связующей добавки или пористость гранул. Следовательно, чтобы получить гранулы с более высокой прочностью на раздавливание, чем это соответствует оптимальному увлажнению, необходимо повысить концентрацию связующего раствора. Видно, что характер механических свойств гранул в значительной степени определяется влажностью получаемых гранул. При гранулировании в режимах правой ветви кривой d_cp=f(W) наиболее прочные гранулы получаются при малых углах наклона чаши, когда продолжительность процесса велика; при гранулировании в режимах левой ветви этой кривой наиболее прочные гранулы отвечают более высоким значениям а.

Максимально прочные гранулы получаются при сочетании высокой степени увлажнения и малых углов наклона тарелки, когда расход связующей добавки на единицу исходного Материала и время гранулирования наиболее велики.

Увеличение скорости движения тарелки гранулятора позволяет существенно повысить прочность гранул на раздавливание и в значительно меньшей степени -- на истирание. При этом пористость гранул и их прочность (при испытании на удар) после сушки практически не изменяются.

1.1.2 Производство комплексных удобрений на основе аммиачной селитры и карбамида

Гранулирование и классификация аммиачной селитры и ее смеси с аммонизированным суперфосфатом эффективно протекает в тарельчатых грануляторах. Продукт состава 30--4,4--0, 30--10--0 и 25--25--0 состоит из прочных сферических гранул. Кратность ретура меньше, чем при гранулировании того же продукта во вращающемся барабане и шнековом грануляторе. Производительность гранулятора диаметром 4,2 м составляет 15--18 т/ч. Наиболее удовлетворительно образование гранул идет при отношении N : Р₂О₅ в продукте более 1. В целом процесс гранулирования протекает хуже, чем в грануляторах барабанного типа. В течение последних лет ТVА проводила испытания процесса гранулирования удобрений с высоким содержанием азота в тарельчатом грануляторе. Испытания показали, что для гранулирования продуктов, не требующих аммонизации, таких как нитрат аммония или карбамид, удобнее использовать тарельчатый гранулятор вместо барабанного или глиномялки, поскольку в нем достигается лучшая классификация и снижается процент ретура.

Основным недостатком тарельчатого гранулятора является то, что он в обычном использовании непригоден для одновременного ведения процессов аммонизации и гранулирования. Поэтому обычно процесс аммонизации осуществляют предварительно в соответствующей аппаратуре. При этом за счет тепла реакции испаряется значительное количество влаги. При определенном конструктивном оформлении (наличие колокола) возможно проведение процесса гранулирования двойных (NР) удобрений в тарельчатом грануляторе с одновременным осуществлением процессов смешения исходных компонентов, их аммонизации, гранулирования и сушки за счет теплоты нейтрализации. При гранулировании простого или двойного суперфосфата с добавлением раствора нитрата аммония (80--85% NH₄NO₃) или азотной кислоты (23--45%), или концентрированной серной кислоты и аммонизацией кислот газообразным аммиаком получают сложные удобрения марки 13--13--0, 20--20--0.

Производство сложно-смешанных медленнорастворимых удобрений без сушки. По этой технологии исходные компоненты -- двойной суперфосфат (нейтрализованный, высушенный и содержащий 43% усв. Р₂О₅), сульфат калия и смесь мочевиноформальдегидной смолы с водой в соотношении 1 :1 и вода непрерывна подаются на тарелку гранулятора. Из гранулятора выходит материал, содержащий продукт конденсации карбамида с кротоновым альдегидом, который направляется без сушки на расфасовку и затарку. Он содержит 12,7% N; 12,6% Р₂О₅ (общ.); 10,2% Р₂О₅ (уcв.); 9,8% Р₂О₅(водораств.); 17,7% К₂О; 3,4% влаги. Аналогичные удобрения могут быть получены по несколько иной технологии. Карбамид, сульфат калия, двойной суперфосфат, Аl -- фосфат непрерывно подаются в смеситель. Полученная смесь обрызгивается 0,5%-ным водным раствором полиакриловой кислоты (5% от массы смеси). В зависимости от марки и состава удобрения норма раствора может быть увеличена до 15%. Затей смесь через дозатор подается в тарельчатый гранулятор, имеющий кольцевые каналы; одновременно со смесью вводится 3% раствора жидкого стекла (плотность 1,038). Образовавшиеся гранулы размером 2--4 мм после выхода из внутренней зоны гранулятора обрабатываются в первом канале 93%-ной серной, кислотой, расход которой составляет --3% от массы смеси. Во втором канале; гранулы нейтрализуются тонкоизмельченным обожженным доломитом. На основе вышеприведенных исходных компонентов получают гранулированные удобрений марки 12--12--18.

Производство сложно-смешанных удобрений, содержащих азот в медленноусвояемой форме. Простой или двойной суперфосфат, сульфат калия и аммония, карбамид непрерывно подаются в тарельчатый гранулятор. Гранулируемая смесь опрыскивается

24%-ным раствором муравьиного альдегида-- НСНО, подкисленным до рН=1, в результате чего происходит конденсация карбамида с НСНО. Процесс конденсации регулируется путем изменения рН добавлением кислот к одному или нескольким компонентам или использования кислых компонентов. Производство удобрений на основе смеси карбамида и сульфата аммония. По этому методу в расплав карбамида вводится не более 20% кристаллического сульфата аммония с размером частиц менее 0,5 мм. Расплав карбамида приготовляется плавлением его гранул, содержащих примерно 1 % воды, в обогреваемом паром плавильном аппарате. Кристаллический сульфат аммония получается как побочный продукт металлургического производства (из коксового газа). При гранулировании смеси, состоящей из 20% (NH₄)₂SO₄ и 80% СО(NH₂)₂, получается продукт с содержанием 40% N и 4,5% 5. При этом размер гранул равен 2,4--3,4 мм; гранулы после кондиционирования опудривающими добавками сохраняют хорошие физико-химические свойства во время хранения. Описанный метод гранулирования дает лучшие результаты, чем метод с введением кристаллического (NH₄)₂SO₄.

Накопленный опыт работы и результаты исследований процесса (частично рассмотренные выше) в грануляторах с тарелками различного диаметра показывают, что для обеспечения оптимальных условий гранулирования важнейшее значение имеют режим; увлажнения и выбранная влажность материала (которая зависит от свойств гранулируемой смеси, среднего размера и ситового состава ее частиц и других факторов), а также время пребывания материала на тарелке и условий работы гранулятора (конструкция тарелок, угол па-клона, частота вращения и др.).

1.2 Смесители - грануляторы периодического действия для гранулирования и смешивания сыпучих материалов

Основным узлом смесителей - грануляторов "ТЛ", обеспечивающим технологический эффект, является высокооборотный ротор, помещенный в наклонную вращающуюся камеру. Сложное турбулентное движение материала обеспечивает кратковременность процесса от нескольких секунд до 3-5 минут. Гранулы обычно имеют шарообразную форму или вид крупки со средним диаметром 0,8 -1,5 мм. Гранулы можно получать узкого диапазона размеров = D ср. ± 0,4 мм, с выходом товарных фракций до 80 %. Количество загружаемого материала и длительность процесса зависит от свойств продукта.

ТЛ - 020 и ТЛ - 035 предназначены для отработки технологий и наработки опытных партий. Загрузка продукта в камеру осуществляется через лючок в крышке или непосредственно в камеру при поднятой крышке. Крышка камеры поднимается и опускается от индивидуального привода поворотом соответствующего переключателя. Выгрузка продукта производится через лючок или из снятой камеры. Камера -- быстросъемная -- крепится с помощью специальных замков. Частота вращения регулируется. Можно производить реверсивный процесс: гранулирование -- дробление, что особенно важно при работе с ограниченным количеством продукта или его высокой стоимостью. Загрузка продукта в смесители -- грануляторы ТЛ - 080, ТЛ - 100, ТЛ - 150 осуществляется через штуцер при закрытой камере. Количество загружаемого зависит от свойств продукта.

В смесителе -- грануляторе ТЛ - 080 выгрузка обеспечивается: поворотом камеры гранулирования на угол до 75 градусов при поднятой крышке, а в смесителе- грануляторе ТЛ - 100 и ТЛ - 150 -- через центральное отверстие в днище камеры гранулирования открываемого и закрываемого с помощью донного клапана. Поднятие крышки, поворот камеры и поворот донного клапана производиться с помощью гидропривода.

Технические характеристики высокоскоростного смесителя-гранулятора

К работе с настоящим оборудование допускаются лица, имеющие опыт работы с производственным оборудованием, а также прошедшие местный инструктаж по технике безопасности.

КОМПЛЕКТАЦИЯ

А) Основные составляющие смесителя-гранулятора:

система смешивания
система измельчения
смесительный бункер
блок управления с сенсорным экраном для работы в автоматическом режиме.

Вал трансмиссии системы смешивания и измельчения надежно герметизирован во избежание засорения подшипников и предотвращения попадания смазки в сырье. Смесительный бункер расположен непосредственно в корпусе смесителя-гранулятора, выполнен из нержавеющей стали, имеет конусовидную форму благоприятную для смешивания и чистки.

Б) Машина укомплектована перистальтическим насосом и пистолетом-распылителем.

В) В нижней части смесительного бункера находится пневматический клапан для выгрузки материала. Конструкция пневмосистемы предусматривает беспрепятственную проверку содержимого клапана и, при необходимости, его очистку.

Г) Пневматическое уплотнение в зоне крышка/бункер препятствует проникновению загрязнения в смесительный бункер.

Д) Крышка емкости поднимается пневмоцилиндром

Е) При открытой крышке бункера смесителя запуск систем смешивания и грануляции невозможен

Назначение высокоскоростного смесителя-гранулятора

Высокоскоростной смеситель-гранулятор серии GHL является высокопродуктивной универсальной машиной для сухого и влажного смешивания и грануляции. Широко применяется в фармацевтической, химической и пищевой отраслях промышленности, а также в косметологии и при производстве продуктов из металлосодержащих порошков.

Принцип работы высокоскоростного смесителя-гранулятора

Порошкообразное сырье и связующее вещество перемешиваются в цилиндре с образованием однородной влажной массы. Высокоэффективная система лопаток смесителя (трехлопастная мешалка) обеспечивают его постепенное и надежное перемешивание.

После прохождения по высокоскоростному измельчителю, материал преобразуется в однородные гранулы. Котел отполирован изнутри, благодаря чему достигается ровное и постепенное продвижение продукта без препятствия.

Если используемый порошок сильно различается по плотности или имеет резкое различие по размеру частиц, миксирование и грануляция может быть произведена в срок до 15 минут. Среднее время миксирования и грануляции составляет 12 минут.

Читайте также: