СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗЕРЕН И ГРАНУЛ СЕРЫ
METHOD AND SYSTEM FOR GENERATING SULPHUR SEEDS AND GRANULES

[0004] ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0005] Настоящее изобретение относится к области преобразования расплавленной серы в твердые гранулы серы с использованием зерен серы.
[0006] УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0007] Сера - это важный товар промышленного назначения, наиболее часто получаемый в расплавленной жидкой форме в качестве побочного продукта переработки нефти и газа. Значительную часть жидкой серы отверждают в различных «видах», таких как гранулы, лепешки или комки, для облегчения транспортировки и использования. Эти различные виды получают в промышленном масштабе различными методами. Гранулы получают путем укрупнения «зерен» (seeds, т.н. «зародышей») в гранулирующем барабане; лепешки формируют путем помещения капель серы на непрерывную ленту из нержавеющей стали; а серу в виде комков (серу комовую, prills) производят путем капания жидкой серы в ванну с охлаждающей водой. В то время как лепешки и комовую серу получают путем отверждения отдельных капель серы, для получения гранул требуются «зерна» (зародыши) для инициации процесса укрупнения.
[0008] Критерии для оценки продуктов серы были сформулированы Канадским институтом исследования серы (SUDIC). Согласно этим критериям, как правило, форма и распределение частиц по размерам для различных видов серы, являются следующими: в целом сферическая форма с диаметром между 2 мм и 6 мм. Продукты серы квалифицируются как «высококачественный продукт» или «стандартный продукт» в зависимости от формы, распределения частиц по размерам, содержания влаги и ломкости. Гранулы и лепешки серы соответствуют критериям высококачественного продукта во всех отношениях. Влажная комовая сера не соответствуют критериям высококачественного продукта по влажности и квалифицируется как «стандартный продукт». Термином «зерно серы» в этой области техники обозначают частицу серы, которая требует дальнейшего укрупнения для того, чтобы стать гранулой серы и получить максимальную промышленную ценность. Зерном серы обычно считается частица с диаметром меньше 2 мм.
[0009] Указанные три промышленных способа получения указанных видов серы также отличаются способом, которым отводится тепло для того, чтобы вызвать слияние серы и охлаждение твердых частиц. При барабанной грануляции серу охлаждают путем передачи тепла в атмосферу внутри барабана, температуру в котором регулируют путем испарения водяных капель, распыляемых внутрь барабана. Лепешки охлаждают путем распыления воды на нижнюю сторону ленты из нержавеющей стали, которая, в свою очередь, охлаждается испарением в охлаждающей башне. Влажную комовую серу охлаждают путем отдачи тепла ванне с водой, которая, в свою очередь, охлаждается испарением в охлаждающей башне.
[00010] В патенте США №4,213,924 (Shirley) предложен способ получения гранул серы в вращающемся барабане, имеющем подъемные насадки для подъема зерен, которые затем падают с этих подъемных насадок в виде завес, которые (завесы) затем покрываются брызгами жидкой серы. Выходящий из барабана продукт просеивают, и зерна, которые не были в достаточной мере увеличены, возвращают с помощью конвейеров и либо охлаждают, либо нагревают перед повторной подачей во входной конец барабана. В этом патенте также предлагается измельчать продукт слишком большого размера, выходящий из гранулирующего барабана, и возвращать измельченный продукт в барабан в качестве зерна или повторно используемого материала. Недостатком измельчения является то, что создается пыль, которая может высвобождаться в окружающую среду. Эта пыль может быть взрывоопасной или вредной для здоровья. Кроме того, измельченный продукт не является однородным по размеру и сферическим по форме.
[00011] В прошлом предлагалось использовать вентиляторы для обеспечения циркуляции воздуха через падающие завесы для улучшения охлаждения. Более холодный серный продукт имеет тенденцию быть менее ломким и менее подверженным спеканию или слипанию при хранении. Однако балансировка вентиляторов может нарушаться из-за серы, которая накапливается на лопастях.
[00012] В патенте США №4,272,234 (Tse) предложен способ получения зерен серы в гранулирующем барабане путем повышения температуры вращающейся насыпи частиц серы на короткий период времени. Согласно этому патенту сера, распыляемая на падающие частицы в некоторой зоне барабана, не затвердевает немедленно, а остается мягкой или пластичной на поверхности частиц, а когда частицы переворачиваются в насыпи, абразивное действие других частиц может приводить к отламыванию небольших кусочков мягкого покрытия, имеющих диаметр в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 1,0 мм.
[00013] В патенте США №4,507,335 (Mathur) предложен способ получения зерен серы в гранулирующем барабане в заданных контролируемых условиях, при которых капли жидкой серы, находящиеся на наружных краях тонкой плоской струи, затвердевают в зерна раньше контакта с падающей завесой твердых частиц серы. В патенте США №5,435,945 (de Paoli) предложен способ получения зерен серы в гранулирующем барабане путем пересечения струи расплавленной серы струей воды или путем создания струи капель серы, которые имеют возможность затвердевать в атмосфере внутри гранулирующего барабана.
[00014] Недостатком получения зерен в гранулирующем барабане является то, что условия, требуемые для оптимального производства гранул в барабане, не совпадают с условиями, требуемыми для оптимального производства зерен. Это обычно приводит к необходимости управления системой и осуществления мониторинга квалифицированным специалистом.
[00015] В патенте США №7,638,076 (Koten) предлагается, в числе прочего, способ, в котором расплавленную серу пропускают через встроенное сито, поддон с нагревающим каналом, впрыскивающий канал для доставки в зону водяного охлаждения с получением твердых комков и последующее пропускание этих комков через неподвижный дуговой грохот и вибрационное сито.
[00016] Существует необходимость в способе и системе, которые обеспечивали бы более эффективный процесс получения зерен серы, которые можно укрупнять до гранул серы. Желательно было бы также иметь возможность регулировать распределение по размерам и скорость получения зерен так, чтобы соответствовать непосредственно требованиям, предъявляемым к укрупнению, с тем чтобы обеспечить возможность производства гранул серы в однопроходном непрерывном процессе укрупнения в гранулирующем барабане с достаточно высокой скоростью производства, тем самым по существу устранив необходимость просеивания выходящего из барабана продукта и возвращения продукта, имеющего слишком малый размер, конвейерами обратно на входной конец барабана. Также существует необходимость в увеличении скорости, с которой гранулы охлаждаются в барабане, для достижения более высокого качества продукта и больших объемов выпуска.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[00017] Зерна серы можно получать путем размещения распылителей для разбрызгивания серы над охлаждающей или формирующей емкостью, причем распылители распыляют жидкую расплавленную серу в охлаждающую жидкость, такую как вода, находящуюся в этой охлаждающей емкости. Твердые зерна серы образуются в охлаждающей жидкости, по мере того как капли жидкой серы затвердевают и осаждаются в охлаждающей емкости. Зерна серы могут быть в целом сферической формы. Охлаждающая емкость может представлять собой емкость со спиральным обезвоживателем, имеющую наклонное дно и винтовой конвейер, и в этом случае винтовой конвейер может транспортировать зерна со дна емкости в гранулирующий барабан, используемый для укрупнения зерен до гранул серы. В других вариантах реализации ленточный конвейер или цепной конвейер либо другой механизм может транспортировать зерна серы в гранулирующий барабан. Охлаждающая емкость может также использоваться для улавливания и удаления серной пыли из суспензии серной пыли и воды, возвращаемой из гранулирующего барабана. Серная пыль в охлаждающей емкости может улавливаться в результате контакта с каплями расплавленной серы, опускающимися в столбе охлаждающей жидкости, так что частицы пыли становятся включенными в каплю, тем самым преобразовываясь в по существу сферическое зерно.
[00018] Однопроходный процесс укрупнения можно осуществлять в гранулирующем барабане при отсутствии необходимости использования сита и возвратного конвейера, что позволяет выполнить систему с возможностью размещения на передвижных опорах или скользящей платформе. Этот процесс позволяет осуществлять динамические изменения расходов, температур и давлений для увеличения или уменьшения производства гранул без необходимости выключения системы. Гранулирующий барабан может быть оборудован двумя или более рядами сегментированных подъемных насадок. Ряды подъемных пластин могут быть расположены на разных уровнях. Подъемные пластины могут иметь разные длины. Подъемные пластины могут быть расположены у внутренней поверхности гранулирующего барабана на прямых, не параллельных осевой линии или оси вращения гранулирующего барабана (создавая общий винтовой эффект), позволяя насыпи серы перемещаться к выходному концу с постепенно увеличивающейся скоростью.
[00019] Подъемные пластины могут быть прикреплены с помощью поясных элементов, которые расположены между подъемными пластинами и внутренней поверхностью барабана. Толщина поясных элементов обеспечивает некоторое расстояние между подъемными пластинами и внутренней поверхностью гранулирующего барабана и позволяет более крупным зернам серы перемещаться между подъемными насадками и внутренней поверхностью барабана, во время вращения барабана, так что воздействие на них струи серы, обеспечивающей укрупнение частиц, может быть сведено к минимуму.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[00020] Более полное понимание может быть получено из нижеследующего подробного описания вариантов реализации, которые показаны на чертежах и приведены лишь в целях иллюстрации и поэтому не являются ограничивающими.
[00021] Фиг.1 - схематическое изображение примерной схемы размещения распылителей для получения зерен серы и охлаждающей емкости, оборудованной винтовым конвейером, в составе грануляционной системы, включающей гранулирующий барабан, мокрый скруббер с циклоном, воздушный вентилятор, ленточный конвейер и линии для воздуха, жидкой серы и воды.
[00022] Фиг.2A - изометрический вид генерирующей зерна серы системы со множеством генерирующих зерна серы распылителей, расположенных на двух распределителях жидкой серы, емкостью со спиральным обезвоживателем с убранной верхней крышкой и с внутренним винтовым конвейером.
[00023] Фиг.2B - вид сверху системы из Фиг.2А.
[00024] Фиг.2C - вид с торца системы из Фиг.2А.
[00025] Фиг.2D - вид сбоку системы из Фиг.2А.
[00026] Фиг.2Е - изометрический вид десяти генерирующих зерна серы распылителей, прикрепленных с помощью шлангов к двум распределителям жидкой серы.
[00027] Фиг.2F - подробный вид генерирующего зерна серы распылителя из Фиг.2E.
[00028] Фиг.3A - изометрический вид генерирующей зерна серы системы, расположенной в гранулирующей барабанной системе.
[00029] Фиг.3B - вид сверху системы из Фиг.3A.
[00030] Фиг.3C - вид с торца системы из Фиг.3A.
[00031] Фиг.3D - вид сбоку системы из Фиг.3A.
[00032] Фиг.4A - изометрический вид части внутренней поверхности гранулирующего барабана, имеющего множество рядов сегментированных подъемных пластин, некоторые из которых расположены на разных уровнях, и поясных элементов, размещенных между внутренней поверхностью гранулирующего барабана и подъемными пластинами.
[00033] Фиг.4B - вид, подобный виду из Фиг.4A, но с одним рядом сегментированных подъемных пластин вблизи удерживающего кольца на одном конце гранулирующего барабана.
[00034] Фиг.4C - подробный вид части подъемных пластин и поясных элементов из Фиг.4B.
[00035] Фиг.4D - изометрический подробный вид трех наборов поясных элементов, где каждый поясной элемент поддерживает ряд из трех подъемных пластин, и один ряд подъемных пластин параллелен оси вращения гранулирующего барабана, а два из трех рядов подъемных насадок не параллельны оси вращения гранулирующего барабана.
[00036] Фиг.5 - схематичный подробный вид в поперечном разрезе гранулирующего барабана, показывающий зазор между подъемными пластинами и гранулирующим барабаном, созданный поясными элементами, позволяющий большей части более мелких частиц получать необходимое увеличение с помощью распылителей серы, а большей части более крупных частиц - перемещаться сквозь этот зазор и избегать увеличения распылителями серы.
[00037] Фиг.6 - изометрический вид части внутренней поверхности гранулирующего барабана, имеющего множество рядов сегментированных подъемных пластин, некоторые из которых расположены на разных уровнях, поясных элементов, прикрепленных между внутренней поверхностью гранулирующего барабана и подъемными пластинами, распределитель жидкой серы (распылители серы не показаны) и распределитель воды с распылителями воды.
[00038] Фиг.7 - схематичный вид сбоку в разрезе альтернативного варианта реализации входного конца гранулирующего барабана; в этом сегменте гранулирующего барабана нет подъемных пластин, а имеется мембрана, прикрепленная с помощью прикрепляющих мембрану полос к внутренней поверхности гранулирующего барабана вблизи удерживающего кольца.
[00039] Фиг.7А - вид в поперечном разрезе гранулирующего барабана из Фиг.7, показывающий мембрану, прикрепленную к внутренней поверхности гранулирующего барабана с помощью прикрепляющих мембрану полос, и зерна серы, падающие в насыпь зерен.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[00040] Как показано на Фиг.1, генерирующая зерна серы система 5 содержит генерирующие зерна серы распылители 2 (показанные подробно на Фиг.2Е и 2F) и охлаждающую или формирующую емкость 4. Охлаждающая емкость 4 может представлять собой емкость со спиральным обезвоживателем, имеющую наклонное дно и винтовой конвейер или шнек 20, как показано на Фиг.2A-2D. Другие конфигурации охлаждающей емкости тоже являются возможными. Как показано на Фиг.1, жидкую серу нагнетают через подающую жидкую серу линию 14 с помощью насоса 22 для жидкой серы. Жидкая сера может поступать из подающей жидкую серу линии 14 в линию 26 для преобразуемой в зерна жидкой серы для доставки жидкой серы в охлаждающую емкость 4 через генерирующие зерна серы распылители 2 в форме брызг (или капель). Охлаждающая емкость 4 содержит жидкость, такую как вода, для охлаждения и отверждения брызг расплавленной серы. Другие жидкости, текучие среды или охлаждающие средства тоже являются возможными. Зерна серы, формируемые взаимодействием брызг расплавленной серы с жидкостью, оседают в охлаждающей емкости 4. Зерна серы, производимые системой 5, могут быть сферическими по форме, обычно между 0,1 и 0,2 мм в диаметре, и требуют дополнительного укрупнения для удовлетворения размерных требований Канадского института переработки серы, с тем чтобы получить максимальную промышленную ценность.
[00041] Зерна серы, получаемые в охлаждающей емкости 4, могут транспортироваться в гранулирующий барабан 6 винтовым конвейером или шнеком 20 или другими транспортирующими средствами, такими как ленточный конвейер или цепной конвейер. Шнек 20 может проходить выше уровня охлаждающей среды в охлаждающей емкости 4 для обеспечения возможности для увлеченной охлаждающей среды стекать обратно в охлаждающую емкость 4. Обезвоживание зерен серы может сводить к минимуму вероятность их слипания друг с другом в гранулирующем барабане 6.
[00042] Подающая жидкую серу линия 14 подает жидкую серу в гранулирующий барабан 6 для увеличения зерен серы до гранул. Подающая воздух линия 16 подает воздух в гранулирующий барабан 6, причем воздух может сначала втягиваться через крышку 76 охлаждающей емкости, расположенную над охлаждающей емкостью 4, с тем чтобы собирать все пары, которые могут выделяться с поверхности охлаждающей жидкости. Подающая воду линия 18 соединена с насосом 24 для воды и фильтром 40 для воды для подачи воды в гранулирующий барабан 6.
[00043] Подающая жидкую серу линия 14 может содержать измерительные устройства (27, 28, 32) и запорный клапан 30. Измерительные устройства, датчики или индикаторы (27, 28, 32) могут измерять температуру, давление и/или расход. Измерительное устройство 32, расположенное ниже по течению пересечения линии 26 для преобразуемой в зерна жидкой серы с подающей жидкую серу линией 14, может осуществлять мониторинг условий избыточного и недостаточного давления, которые могут вызвать аварийную остановку системы. Для всех измерительных устройств, датчиков или индикаторов, показанных на Фиг.1, даже хотя может быть показано одно устройство, это одно устройство может представлять более одного устройства, например, отдельные устройства для измерения температуры, давления, расхода и/или других условий. Выходные сигналы всех измерительных устройств, показанных на Фиг.1, могут запрашиваться управляющей системой, такой как ЭВМ, процессор, логическая схема управления или микропроцессор (не показаны). Управляющая система может отображать измеренную величину, регулировать управляющие процессом клапаны и насосы, запускать систему и выключать систему. Подающая жидкую серу линия 14 и линия 26 для преобразуемой в зерна жидкой серы могут обогреваться паровой рубашкой для поддержания жидкой серы в жидком состоянии для ее передачи. Пар могут подавать к паровым рубашкам с помощью подающей пар линии 34. Конденсат, производимый в результате отдачи тепла паром, может проходить в линию 34А для конденсата через конденсатоотводчик 34B стандартной конструкции.
[00044] Насос 22 для жидкой серы обеспечивает подачу жидкой серы при заданном расходе на распылители 2 для генерации зерен серы, которые расположены в охлаждающей емкости 4 и, следовательно, снаружи гранулирующего барабана 6, и распылители (не показаны) для наращивания зерен серы внутри гранулирующего барабана 6. Насос 22 для жидкой серы может представлять собой шестеренный насос вытесняющего действия, обычно оборудованный датчиком температуры и клапаном сброса давления. Другие типы насосов тоже являются возможными. Расход жидкой серы, подаваемой к гранулирующему барабану, может измеряться измерительным устройством 28, а расход жидкой серы в линии 26 для преобразуемой в зерна жидкой серы может представлять собой разность между расходом, измеренным измерительным устройством 27, и расходом, измеренным измерительным устройством 28. Расходом жидкой серы к гранулирующему барабану можно управлять путем изменения скорости электродвигателя насоса для жидкой серы с использованием привода с регулируемой частотой. Скорость может задаваться управляющей системой в соответствии с расходом, измеряемым измерительным устройством 27.
[00045] Давление жидкой серы в подающей жидкую серу линии 14 может быть большим, так что увеличение давления насосом 22 для жидкой серы является не обязательным. Насос 22 для жидкой серы может быть обогнут обходной линией, и насос 22 для жидкой серы выключается управляющей системой, если расход жидкой серы соответствует требованиям и ток в электродвигателе насоса для жидкой серы остается ниже заданной величины в течение заданного периода времени. Когда насос 22 для жидкой серы находится в выключенном состоянии, расходом жидкой серы в линии 26 для преобразуемой в зерна жидкой серы можно управлять с помощью управляющего расходом клапана 180, расположенного в линии 26 для преобразуемой в зерна жидкой серы, а расходом жидкой серы, текущей к гранулирующему барабану 6, могут управлять с помощью управляющего расходом клапана 181, расположенного на подающей жидкую серу линии 14 ниже по течению пересечения этой линии с линией 26 для преобразуемой в зерна жидкой серы. Управляющая система может переводить насос 22 для жидкой серы во включенное состояние, если расход жидкой серы остается ниже по меньшей мере одной предварительно определенной заданной величины в течение заданного периода времени. Когда насос 22 для жидкой серы включен, управление расходом жидкой серы, текущей к генерирующим зерна серы распылителям 2, расположенным снаружи гранулирующего барабана 6, и к увеличивающим зерна серы распылителям, расположенным внутри гранулирующего барабана 6, осуществляют с помощью регулятора частоты электроэнергии насоса для жидкой серы.
[00046] Гранулирующий барабан 6 укрупняет зерна серы, полученные из охлаждающей емкости, до гранул путем увеличения диаметров этих зерен серы несколькими покрытиями из отвердевшей жидкой серы. Гранулирующий барабан 6 может быть наклонен под некоторым углом, так что высота выходного конца меньше, чем высота входного конца. Угол наклона может составлять от 0 до 5 градусов, хотя и другие углы являются возможными. Расход, температура и давление жидкой серы, перемещающейся к гранулирующему барабану 6, могут подвергаться мониторингу и управлению. Давление жидкой серы может служить инструментом диагностики. Температура жидкой серы и температура гранул серы могут помогать управляющей системе определять требуемый расход охлаждающей воды, перемещающейся к гранулирующему барабану 6, и соответствующий объем отходов, выталкиваемых вытяжным вентилятором 36. Гранулирующий барабан 6 может приводиться во вращение электродвигателем с переменной скоростью вращения, с тем чтобы позволить оператору изменять скорость вращения гранулирующего барабана 6. Величины крутящих моментов гранулирующего барабана могут быть определены по показаниям тока электродвигателя для информирования оператора о любом значительном изменении в нагрузке. Гранулирующий барабан 6 может быть оборудован автоматическим выключателем, реагирующим на скорость вращения, который выключает систему в случае, если гранулирующий барабан прекращает вращаться.
[00047] Ленточный конвейер 10 транспортирует готовые гранулы к расположенным ниже средствам хранения и манипуляции. Ленточный конвейер 10 может быть оборудован по меньшей мере одним измерительным устройством, в том числе детектором движения, детектором отклонения от заданного положения, а также ручным тросом аварийного отключения. Система может быть выключена на основании сигналов от любого измерительного устройства ленточного конвейера. Температура гранул серы на ленточном конвейере 10 может подвергаться мониторингу с помощью измерительного устройства 182, которое может представлять собой прибор для измерения инфракрасного излучения. Температура гранул серы может приниматься управляющей системой для управления расходами воды, перемещающейся к гранулирующему барабану 6, и отходов, извлекаемых вытяжным вентилятором 36.
[00048] Подающая воду линия 18 подает охлаждающую воду в гранулирующий барабан 6. Вода, доставляемая в гранулирующий барабан 6, распыляется через распылители воды для обеспечения желаемого охлаждения испарением. Подающая воду к зернам серы линия 38 отделяется от подающей воду линии 18 и подает добавочную воду в охлаждающую емкость 4. Насос 24 для воды может представлять собой многоступенчатый центробежный насос, способный обеспечивать большое давление нагнетания. Линия возврата с клапаном сброса давления, проходящая от выхода насоса к входу насоса, может быть использована для защиты подающей воду линии 18 от избыточного давления. Другие типы насосов тоже являются возможными. Измеряющее расход устройство 183 на выходной стороне насоса 24 для воды может сообщать о потреблении воды системой. Измерительные устройства (184, 185), расположенные на подающей воду линии 18, могут быть использованы для измерения давления, температуры и/или расхода в целях мониторинга и управления. Добавочная вода, перемещающаяся в охлаждающую емкость 4 через подающую воду к зернам серы линию 38, может быть необходима для компенсации испарения нагревающейся технической воды в мокром скруббере 8 и компенсации экспорта воды зернами серы в гранулирующий барабан 6. Расходом добавочной воды можно управлять с помощью управляющего клапана 180А, расположенного на подающей воду к зернам серы линии 38, в зависимости от уровня воды, измеряемого измеряющим уровень воды устройством 187, расположенным в охлаждающей емкости 4. Измерительное устройство 188 может быть расположено на линии 26 для преобразуемой в зерна жидкой серы для мониторинга давления и температуры в целях диагностики и/или управления.
[00049] Желаемый расход воды, перемещающейся к гранулирующему барабану 6, может определяться на основании нескольких входных сигналов и сравниваться с расходом, измеренным измеряющим расход устройством 183 на выходной стороне насоса 24 для воды, расположенного на подающей воду линии 18. Выходной сигнал измеряющего расход устройства 183 может использоваться управляющей системой для управления позицией управляющего расходом клапана 186, расположенного на подающей воду линии 18, подтверждения расхода воды, перемещающейся к гранулирующему барабану 6, и определения того, достаточен ли такой расход для запуска гранулирующего барабана 6. Желаемый расход воды, перемещающейся к гранулирующему барабану 6, может быть точно оценен по количеству тепла, высвобождаемого процессом затвердевания серы. Вычисленный таким способом расход воды может быть ошибочным, поскольку вода, вводимая в гранулирующий барабан 6 в виде увлеченной влаги в потоке зерен серы, может быть не учтена. В этом случае управляющий расходом клапан 186 в подающей воду линии 18 можно регулировать вручную, если это необходимо.
[00050] Воздух, подаваемый через подающую воздух линию 16, втягивается в гранулирующий барабан 6 и постепенно становится все более горячим и влажным по мере того, как он проходит через гранулирующий барабан, в результате передачи тепла от гранул серы водяным брызгам, которая приводит к образованию водяного пара. Мокрый скруббер 8 стандартных конструкции и принципа работы улавливает и удаляет серную пыль и серный туман, присутствующие в отходах гранулирующего барабана, перемещающихся из гранулирующего барабана по линии 58 для отходов гранулирующего барабана. Техническую воду охлаждающей емкости 4, перетекающую поверх перегородки 46 охлаждающей емкости, могут перекачивать через ведущую к мокрому скрубберу линию 12 с помощью подающего в мокрый скруббер насоса 44 в мокрый скруббер 8. Измерительное устройство 48 на ведущей к мокрому скрубберу линии 12 может измерять температуру, давление и/или расход.
[00051] Техническая вода с частицами серной пыли, собранными в циклоне 64 мокрого скруббера 8, течет через выходную линию 52 циклона к подающему в охлаждающую емкость насосу 42, который закачивает эту суспензию обратно в охлаждающую емкость 4, где частицы серной пыли вовлекаются в капли серы, формирующие зерна серы. Серная пыль в охлаждающей емкости может улавливаться контактом с каплями расплавленной серы, перемещающимися вниз в столбе охлаждающей жидкости, так что частицы пыли становятся включенными в эти капли, тем самым преобразовываясь в по существу сферическое зерно. Также возможно, чтобы частицы серной пыли осаждались в некоторой другой емкости или системе. Баланс между водой, входящей в мокрый скруббер 8, и водой, выходящей из мокрого скруббера 8, может поддерживаться путем управления уровнем воды в нижней части циклона 64. Измерительное устройство 50, расположенное на выходной линии 52 циклона, может осуществлять мониторинг уровня воды. Уровень воды может поддерживаться путем управления скоростью вращения электродвигателя подающего в охлаждающую емкость насоса 42 с помощью регулятора частоты электроэнергии. Измерительное устройство 54, расположенное на выходной линии 52 циклона на выходной стороне подающего в охлаждающую емкость насоса 42, может измерять температуру и давление. Ожидается, что все тепло, передаваемое текучей среде в охлаждающей емкости 4 в результате генерации зерен серы, может отводиться путем испарения в мокром скруббере, так что температура текучей среды в выходной линии 52 циклона может быть ниже, чем температура текучей среды в ведущей к мокрому скрубберу линии 12. Выходная линия 52 циклона может включать теплообменник (не показан) для дополнительного охлаждения текучей среды, возвращающейся в охлаждающую емкость 4. Тепло, поглощаемое теплообменником, может отводиться с использованием подходящего охлаждающего устройства, такого как охлаждающая башня или воздушный охладитель.
[00052] Измерительное устройство 56 на линии 58 для отходов гранулирующего барабана, идущей к мокрому скрубберу 8, может измерять температуру. Измерительное устройство 60 в выходной воздушной линии 62 циклона, соединенной с вытяжным вентилятором 36, может измерять температуру. Разность давлений на мокром скруббере 8 тоже может подвергаться измерению. Вытяжной вентилятор 36 перемещает воздух через систему с расходом, которым управляют с помощью регулятора частоты электроэнергии, соединенного с электродвигателем этого вытяжного вентилятора. Вытяжной вентилятор 36 может быть защищен автоматическим выключателем, реагирующим на вибрацию. Расход отходов, требуемый для поддержания желаемой температуры серного изделия, может зависеть от нескольких параметров, к числу которых относятся температура окружающей среды по сухому термометру, влажность окружающей среды, температура жидкой серы, расход жидкой серы, температура серного изделия, расход и температура воды, температура и влажность отходов гранулирующего барабана. Влажность отходов гранулирующего барабана может быть определена на основании нескольких входных сигналов, поскольку непосредственное измерение может быть недостоверным в условиях высоких температуры и влажности. Регулятором частоты вращения, относящийся к вытяжному вентилятору 36, можно управлять вручную для компенсации погрешности определения влажности.
[00053] Перейдем к рассмотрению Фиг.2A-2D, на которых показана генерирующая зерна серы система 5 с охлаждающей емкостью 4. В этом варианте реализации охлаждающая емкость 4 представляет собой емкость со спиральным обезвоживателем, содержащую винтовой конвейер или шнек 20. Емкости со спиральным обезвоживателем могут быть приобретены, помимо прочих, у компании «Metso Corporation» (Хельсинки, Финляндия). Охлаждающая емкость 4 расположена на опорной конструкции или подставке 80А охлаждающей емкости для облегчения транспортировки в нужное место и быстрой подготовки к работе. Охлаждающая емкость 4 наполнена охлаждающей жидкостью 72, такой как вода. Другие жидкости, текучие среды и охлаждающие средства тоже являются возможными. Температура охлаждающей жидкости 72 может составлять 65-75°C или приблизительно 70°C, хотя другие температуры тоже являются возможными. Высоту перегородки 46 охлаждающей емкости 4 можно регулировать для изменения глубины водяного столба для капель жидкой серы, отверждаемых в охлаждающей емкости 4. Предполагается, что вода будет перетекать через перегородку 46, поскольку вода может подвергаться непрерывной циркуляции.
[00054] Крышка или верх 76 (показан или показана на Фиг.3A) охлаждающей емкости, расположенная или расположенный поверх охлаждающей емкости 4, снята или снят. Первый и второй распределители (70А, 70B) жидкой серы, расположенные с охлаждающей емкостью 4, находятся в сообщении посредством текучей среды с генерирующими зерна серы распылителями 2 и показаны подробно на Фиг.2Е и 2F. Продолжим рассмотрение Фиг.2A-2D. Предполагается, что охлаждающая емкость 4 может быть достаточно глубокой, так что капли жидкой серы могут затвердевать до достижения ими нижней части охлаждающей емкости. Глубина охлаждающей емкости может составлять 96 дюймов (2,4 метра) на более низком конце и 31 дюйм (0,8 метра) на более высоком конце; ширина охлаждающей емкости может составлять 78 дюймов (2 метра) на более широком конце и 24 дюйма (0,6 метров) на более узком конце; хотя другие глубина и ширина тоже являются возможными.
[00055] Выходная линия 52 циклона, показанная на Фиг.1, транспортирует смесь воды и частиц серы из гранулирующего барабана 6 и мокрого скруббера 8 внутрь охлаждающей емкости 4, как показано на Фиг.2А, 2B и 2D. Охлаждающая емкость 4 может быть использована как для генерации зерен из серы, доставляемой генерирующими зерна серы распылителями 2, так и для удаления серной пыли, доставляемой выходной линией 52 циклона, способами, описанными выше со ссылкой на Фиг.1. Также возможно, чтобы процесс удаления серной пыли и процесс генерации зерен серы были отделены друг от друга. Поток жидкости в охлаждающей емкости 4 в целом направлен справа налево на Фиг.2А и 2D. На Фиг.2B распылители, генерирующие зерна серы 2, соединены с возможностью сообщения посредством текучей среды к первому распределителю 70А жидкой серы и второму распределителю 70B жидкой серы. На Фиг.2D линия 26 для преобразуемой в зерна жидкой серы, показанная на Фиг.1, показана присоединенной ко второму распределителю 70B жидкой серы.
[00056] На Фиг.2E десять генерирующих зерна серы распылителей 2 прикреплены к первому распределителю 70A жидкой серы и второму распределителю 70B жидкой серы с помощью десяти трубок или шлангов 74. Трубка 74 может быть теплоизолирована. Другие прикрепляющие средства тоже являются возможными, в том числе прикрепление распылителей 2, генерирующих зерна серы непосредственно к первому и второму распределителям (70A, 70B) жидкой серы. Входной трубопровод 71 распределителей жидкой серы может быть соединен с возможностью сообщения посредством текучей среды с линией 26 для преобразуемой в зерна жидкой серы, показанной на Фиг.1. Генерирующие зерна серы распылители 2 могут быть направлены или расположены под некоторым углом относительно горизонтали в сторону охлаждающей жидкости 72, находящейся в охлаждающей емкости 4, например наклонены вниз под углом 45° к горизонтали, хотя возможны и другие углы. Генерирующие зерна серы распылители 2 выполнены с возможностью их поворота на разные углы. Генерирующие зерна серы распылители 2 могут быть расположены на некотором расстоянии от охлаждающей жидкости 72, находящейся в охлаждающей емкости 4. Расстояние может составлять 12 дюймов (30,5 см), хотя другие расстояния тоже являются возможными. Генерирующие зерна серы распылители могут быть расположены на расстоянии друг от друга приблизительно 12,4 дюйма (314 мм), хотя другие расстояния тоже являются возможными. Генерирующие зерна серы распылители 2 могут представлять собой стандартные распылители жидкостей, например, такие, которые могут быть приобретены, помимо прочих, у компании «Spraying Systems Company» (Кэрол Стрим, Иллинойс).
[00057] Размер отверстия и угол распыления генерирующих зерна серы распылителей 2 могут быть выбраны/сконфигурированы для оптимального производства зерен серы. Подразумевается, что эквивалентный диаметр отверстия может составлять 4,4 мм, хотя другие эквивалентные диаметры отверстий тоже являются возможными, например, от 1,4 до 5,8 мм. Подразумевается, что угол распыления может составлять 65°, хотя другие углы из диапазона от 25° до 90° тоже являются возможными. Генерирующий зерна серы распылитель 2 может соответствовать плоскому веерному распылителю модели 6550, который может быть приобретен у компании «Spraying Systems Company», хотя другие типы и производители являются возможными. Давление серы, при котором работает генерирующий зерна серы распылитель 2, варьируется в зависимости от количества, типа и размера генерирующих зерна серы распылителей 2, которые требуются для обеспечения требуемого расхода. Это давление может находиться в диапазоне от 5 до 200 фунтов/кв. дюйм (34,47-1378,80 кПа).
[00058] Генерирующие зерна серы распылители 2 могут быть выбраны с плоским веерным факелом (расходящимся, параллельным и/или отклоненным), коническим факелом (в виде полого или сплошного конуса) или отклоненным факелом, хотя другие типы факелов тоже являются возможными. Различные распылительные наконечники могут быть установлены для изменения формы факела и распределения капель по размерам. Также подразумевается, что каждый из генерирующих зерна серы распылителей 2, прикрепленных к первому и второму распределителям (70A, 70B) жидкой серы, может иметь отличные от других отверстие, угол распыления, угол отклонения от горизонтали и/или другие характеристики. Хотя десять генерирующих зерна серы распылителей 2 показаны на Фиг.2E, подразумевается, что другие количества генерирующих зерна серы распылителей 2 могут быть использованы, например, из диапазона от четырех до шестнадцати.
[00059] Давление и/или расход жидкой серы, перемещающейся через генерирующие зерна серы распылители, могут регулироваться управляющей системой для увеличения или уменьшения размера частиц и количества производимых зерен серы. Размер отверстия генерирующего зерна серы распылителя, угол распыления и/или другие характеристики могут тоже подбираться для изменения размера зерен серы и объема выпуска.
[00060] Подразумевается, что десять (10) генерирующих зерна серы распылителей, таких, что показаны на Фиг.2E, могут быть использованы с расстояниями между ними 314 мм (12,4 дюйма) и наклоном 45° вниз относительно горизонтали. Другие конфигурации и расстояния тоже являются возможными. Каждый генерирующий зерна серы распылитель может иметь плоскую форму распыления с углом распыления 65°, отверстие с эквивалентным диаметром 4,4 мм и давление жидкой серы 45 фунтов/кв. дюйм (310,23 кПа). Другие конфигурации, давления и размеры тоже являются возможными. Генерирующий зерна серы распылитель модели 6550 компании «Spraying Systems Company» имеет указанные угол распыления и размер. Подразумевается, что при производстве зерен с помощью плоского веерного распылителя модели 6550, ориентированного на 45° вниз от горизонтали, и при давлении жидкой серы 15 фунтов/кв. дюйм (103,41 кПа) приблизительно 97,7% (по массе) зерен серы будут меньше 2,36 мм, а приблизительно 98,4% (по массе) зерен серы будут больше 0,3 мм, так что 96% (по массе) зерен серы могут иметь размер из диапазона от 0,3 до 2,36 мм. Подразумевается, что при давлении жидкой серы 45 фунтов/кв. дюйм (310,20 кПа) распределение размеров зерен серы может быть следующим: 98% (по массе) зерен серы - менее 2,0 мм, 98% (по массе) зерен серы - более 0,15 мм, так что 96% (по массе) зерен серы могут иметь размер из диапазона от 0,15 до 2,0 мм. Другие распределения и размеры тоже являются возможными.
[00061] Распылители серы, используемые для укрупнения зерен серы в гранулирующем барабане, могут обеспечивать плоские струи с расходящимися или параллельными краями. Распылители серы могут быть использованы на распределителе жидкой серы так, что струи соседних распылителей могут перекрываться для обеспечения равномерного покрытия падающих завес в осевом направлении. Струя может иметь углы распыления от 15° до 110°. Распылитель, производящий плоскую струю с параллельными краями, может обеспечивать равномерную объемную плотность капель на всей струе. Тонкая прямоугольная струя может обеспечивать равномерное покрытие с минимальным перекрытием между соседними распылителями. Плоская струя с параллельными краями может обеспечиваться распылителем отражательного типа. Струя с каплями среднего размера формируется жидкостью, текущей из круглого отверстия поверх отражающей поверхности. Углы распыления могут составлять от 15° до 150°. Распылитель может иметь конструкцию с большим свободным проходом через круглое отверстие, который уменьшает засорение. Малые углы распыления обеспечивают сильный удар, в то время как большие углы распыления обеспечивают меньший удар.
[00062] На Фиг.3A-3D охлаждающая емкость 4 сообщается с гранулирующим барабаном 6 посредством текучей среды; мокрый скруббер 8 и циклон 64 сообщаются с гранулирующим барабаном 6 посредством текучей среды; вытяжной вентилятор 36 сообщается с циклоном 64 посредством текучей среды. Охлаждающая емкость 4 расположена на опорной конструкции или подставке 80A охлаждающей емкости, гранулирующий барабан 6 расположен на опорной конструкции или подставке 80B гранулирующего барабана, а циклон 64 и мокрый скруббер 8 расположены на опорной конструкции или подставке 80С циклона - для облегчения транспортировки в нужное место и быстрой подготовки к работе. Крышка 76 расположена на охлаждающей емкости 4, так что генерирующие зерна серы распылители 2 не видны. Винтовой конвейер 20 может перемещать зерна серы в гранулирующий барабан 6, имеющий первую камеру повышенного давления или первый проход 78A и вторую камеру повышенного давления или второй проход 78B. Линия 58 для отходов гранулирующего барабана, показанная на Фиг.1, перемещает смесь воздуха, водяного пара и частиц серы в мокрый скруббер 8, который улавливает и удаляет серную пыль в текучую среду, выходящую из мокрого скруббера по выходной линии 52 циклона. Гранулирующий барабан 6 имеет диаметр приблизительно 10 футов (3 м) и длину приблизительно 30 футов (9 м), хотя другие размеры являются возможными. Гранулы серы, выходящие из гранулирующего барабана 6, падают на ленточный конвейер 10, показанный на Фиг.3A, 3B и 3C.
1
4
[00063] Перейдем к рассмотрению Фиг.4A, на которой показан гранулирующий барабан 6 без первой камеры 78A повышенного давления. Первое удерживающее кольцо 82 сводит к минимуму утечки из гранулирующего барабана 6, а еще одно такое же второе удерживающее кольцо может быть расположено на противоположном конце гранулирующего барабана 6. Первое удерживающее кольцо 82 может иметь высоту 5 дюймов (12,7 см), хотя другие высоты являются возможными. Первый ряд подъемных пластин 88 расположен у внутренней поверхности 98 гранулирующего барабана 6. Первый ряд поясных элементов (84A, 84B) может быть расположен между первым рядом подъемных пластин 88 и внутренней поверхностью 98 гранулирующего барабана. Может иметься сегментированный первый ряд поясных элементов (84A, 84B), расположенный вдоль внутренней поверхности 98 гранулирующего барабана. Первый набор поясных элементов (84A, 84B) сегментирован в том отношении, что каждый сегмент короче длины окружности внутренней поверхности гранулирующего барабана. Каждый поясной элемент (84A, 84B) может иметь длину дуги, равную приблизительно / длины внутренней окружности гранулирующего барабана 6, так что покрывает 90° из 360° окружности. Однако другие длины тоже являются возможными. Сегментация поясных элементов обеспечивает простоту сборки, технического обслуживания и транспортировки.
[00064] Каждый сегментированный ряд поясных элементов (84A, 84B) может поддерживать некоторое количество подъемных пластин 88, например от 1 до 20, причем 14 является предпочтительным количеством. Поясной элемент 84A может быть прикреплен к гранулирующему барабану 6 по меньшей мере в двух местах, таких как первая соединительная точка 85A и вторая соединительная точка 85B. Как показано на Фиг.4A, поясной элемент 84A, предпочтительно, прикреплен к гранулирующему барабану 6 в четырех местах: первой соединительной точке 85A, второй соединительной точке 85B, третьей соединительной точке 85C и четвертой соединительной точке (закрыта подъемной насадкой 88A). Подразумевается, что каждая соединительная точка, такая как первая соединительная точка 85A и вторая соединительная точка 85B, может иметь болт, приваренный к внутренней поверхности гранулирующего барабана 6, проходящий радиально внутрь гранулирующего барабана 6 и проходящий сквозь отверстие в поясном элементе (84A, 84B). Гайка может быть использована для прикрепления поясного элемента (84A, 84B) к гранулирующему барабану в каждой соединительной точке (85A, 85B).
[00065] Фиг.4B и 4C показывают соединительные точки поясных элементов с внутренней поверхностью гранулирующего барабана. Фиг.4B подобна Фиг.4A за исключением того, что первые подъемные пластины 88 гранулирующего барабана 6A расположены так, что один их конец находится вблизи первого удерживающего кольца 82A. Удерживающие кольца (82, 82A) могут иметь длину, по меньшей мере равную длине подъемных пластин (88, 90, 92, 94, 96). Поясной элемент 84A на Фиг.4B соединен с внутренней поверхностью гранулирующего барабана 6A в первой соединительной точке (закрыта подъемной насадкой 88B), второй соединительной точке 85B, третьей соединительной точке 85С и четвертой соединительной точке 85D. Как показано на Фиг.4C, вторая соединительная точка 85B поясного элемента 84А имеет два отверстия 85B1 и два отверстия 85В2. Болты (не показаны) расположены на прямой 87, проходящей через отверстия 85B2. Болты (не показаны) также проходят сквозь два отверстия 93B в поясном элементе 84B и два отверстия 95А в поясном элементе 86А на прямой 87. Первый ряд подъемных пластин 88 не находится на одном уровне со вторым рядом подъемных пластин 90. Два отверстия 95B в поясном элементе 86А позволяют привести первый ряд подъемных пластин 88 на один уровень со вторым набором подъемных пластин 90 путем перемещения поясного элемента 86А так, что отверстия 95B расположены на прямой 87, и болты проходят сквозь отверстия 95B, а не сквозь отверстия 95А.
[00066] Третья соединительная точка поясного элемента 84А имеет два отверстия 85С1 и два отверстия 85С2. Болты (не показаны) расположены на прямой 89, проходящей через отверстия 85С2. Болты (не показаны) также проходят сквозь два отверстия 83B в поясном элементе 84B и два отверстия 91А в поясном элементе 86А вдоль прямой 89. Два отверстия 91B в поясном элементе 86А позволяют привести первый ряд подъемных пластин 88 со вторым рядом подъемных пластин 90 путем перемещения поясного элемента 86А так, что отверстия 91B расположены вдоль прямой 89, а болты проходят сквозь отверстия 91B, а не сквозь отверстия 91А. Все другие поясные элементы и подъемные пластины могут быть расположены так же в гранулирующем барабане 6.
[00067] Как показано на Фиг.4C, каждый поясной элемент (84A, 84B, 86A) может иметь две пары отверстий в каждой соединительной точке, такие как два отверстия 85B1 и два отверстия 85B2 во второй соединительной точке 85B поясного элемента 84A, для обеспечения возможности расположения в шахматном порядке соседних рядов подъемных пластин. Поясные элементы могут иметь пары отверстий, находящихся друг от друга на расстоянии, равном половине расстояния между соседними подъемными пластинами одного ряда подъемных пластин. Шахматное расположение может быть обеспечено путем прикрепления поясных элементов болтами к стенке гранулирующего барабана с использованием чередующихся пар отверстий, например, верхней пары отверстий для первого набора подъемных пластин, нижней пары отверстий для второго набора подъемных пластин, верхней пары отверстий для третьего набора подъемных пластин и т.д. Нешахматное расположение может быть получено путем выравнивания верхней пары (или нижней пары) отверстий для всех наборов подъемных пластин и введения в них болтов. Может быть использовано более одного болта и более одной гайки в каждой соединительной точке, такой как соединительные точки 85A и 85B. Другие соединения тоже являются возможными.
[00068] Вернемся к рассмотрению Фиг.4A. Предполагается, что подъемные пластины могут быть приварены к поясным элементам (84A, 84B), хотя другие способы присоединения тоже являются возможными. Также подразумевается, что поясные элементы (84A, 84B) могут отсутствовать, и что первые подъемные пластины 88 могут быть прикреплены непосредственно к внутренней поверхности 98 гранулирующего барабана 6. Как можно теперь понять, поясные элементы (84A, 84B) позволяют облегчить манипуляции подъемными пластинами 88 и/или замену подъемных пластин 88. Как показано на Фиг.5 и подробно описано ниже в настоящем документе, толщина поясных элементов (84A, 84B), что является выгодным, обеспечивает зазор между первыми подъемными пластинами 88 и внутренней поверхностью 98 гранулирующего барабана, через который (зазор) более крупные зерна серы и/или гранулы серы могут проходить при вращении гранулирующего барабана 6.
[00069] На Фиг.4A второй ряд подъемных пластин 90 тоже расположен на внутренней поверхности 98 гранулирующего барабана 6. Второй ряд поясных элементов (86A, 86B) может быть расположен между вторыми подъемными пластинами 90 и гранулирующим барабаном 6 подобно первому ряду поясных элементов (84A, 84B). Также подразумевается, что поясные элементы (86A, 86B) могут отсутствовать, а вторые подъемные пластины 90 могут быть прикреплены непосредственно к внутренней поверхности 98 гранулирующего барабана 6. Третий ряд подъемных пластин 92, четвертый ряд подъемных пластин 94 и пятый ряд подъемных пластин 96 тоже показаны прикрепленными с помощью соответствующих поясных элементов таким же способом. Подъемные пластины (88, 90, 92, 94, 96) не являются непрерывными вдоль длины гранулирующего барабана 6, а сегментированы, поскольку все они короче гранулирующего барабана 6.
[00070] Подъемные пластины (88, 90, 92, 94, 96) могут быть 4 фута (1,216 м) в длину, хотя другие длины тоже являются возможными. Подъемные пластины (88, 90, 92, 94, 96) находятся не на одном уровне, а смещены друг относительно друга. Также подразумевается, что по меньшей мере два ряда подъемных пластин (88, 90, 92, 94, 96) могут быть на одном уровне, например, первые подъемные пластины 88, третьи подъемные пластины 92 и все другие подъемные пластины нечетного порядкового номера. Подъемные пластины четного порядкового номера тоже могут быть на одном уровне друг с другом. Хотя наборы поясных элементов, такие как первые поясные элементы (84A, 84B) и вторые поясные элементы (86A, 86B), могут иметь одинаковую толщину, подразумевается, что разные ряды поясных элементов могут иметь разную толщину. Не расположенные на одном уровне или расположенные в шахматном порядке подъемные пластины могут, что является выгодным, усиливать циркуляцию воздуха и охлаждение в гранулирующем барабане.
[00071] Подъемные пластины (88, 90, 92, 94, 96) расположены у внутренней поверхности 98 гранулирующего барабана на прямых, параллельных продольной оси или оси вращения гранулирующего барабана 6, как, например, первая подъемная пластина 88, прикрепленная к первым поясным элементам (84A, 84B) в соответствующих местах (104A, 104B). Также подразумевается, что по меньшей мере один ряд подъемных пластин (88, 90 92, 94, 96) может быть расположен у внутренней поверхности 98 гранулирующего барабана не параллельно продольной оси гранулирующего барабана 6, как показано на Фиг.4D.
[00072] На Фиг.4D первый ряд поясных элементов (206A, 206B), второй ряд поясных элементов (208A, 208B) и третий ряд поясных элементов (210А, 210B) прикреплены к внутренней поверхности 212 гранулирующего барабана, такого как гранулирующий барабан 6. Первый ряд подъемных пластин 222 прикреплен к первому ряду поясных элементов (206А, 206B), второй ряд подъемных пластин 224 прикреплен ко второму ряду поясных элементов (208А, 208B), а третий ряд подъемных пластин 226 прикреплен к третьему ряду поясных элементов (210А, 210B). Лишь три ряда поясных элементов и подъемных пластин показаны на Фиг.4D для ясности, хотя большее количество рядов поясных элементов и подъемных пластин является возможным. Первые подъемные пластины 222 расположены ближе к входному концу гранулирующего барабана, а третьи подъемные пластины 226 расположены ближе к выходному концу гранулирующего барабана.
[00073] Прямые (200А, 200B, 200С) показаны в пояснительных целях и параллельны оси вращения гранулирующего барабана. Первый ряд подъемных пластин 222 прикреплен к первому ряду поясных элементов (206А, 206B) по прямым, совпадающим или параллельным прямым (200А, 200B, 200С). Второй ряд подъемных пластин 224 прикреплен ко второму ряду поясных элементов (208А, 208B) по прямым, не параллельным прямым (200А, 200B, 200С). Рассмотрим вторую подъемную пластину 224А с осевой линией 216 второй подъемной пластины в пояснительных целях; осевая линия 216 второй подъемной пластины расположена под углом 214 к линии 200В. Аналогично, другие вторые подъемные пластины 224 могут быть расположены под углом 214 к ближайшим линиям (200А, 200B, 200С). Аналогично, третий ряд подъемных пластин 226 прикреплен к третьему ряду поясных элементов (210А, 210B) по прямым, не параллельным прямым (200А, 200B, 200С). Рассмотрим третью подъемную пластину 226А с осевой линией 218 третьей подъемной пластины в пояснительных целях; осевая линия 218 третьей подъемной пластины расположена под углом 220 к прямой 200В. Подразумевается, что угол 220 может быть больше, чем угол 214. Хотя лишь три ряда подъемных пластин показаны, подразумевается, что может иметься больше рядов подъемных пластин, при этом каждая следующая подъемная пластина в направлении от входного конца к выходному концу гранулирующего барабана расположена под большим углом к прямой (200А, 200B, 200С). Как можно теперь понять, подъемная пластина может быть расположена в плоскости, которая лишь пересекает ось гранулирующего барабана в одном месте.
[00074] Угловое прикрепление подъемных пластин может обеспечивать постепенное увеличение скорости перемещения частиц от входного конца гранулирующего барабана 6 к выходному концу за счет использования винтового действия. Угловое прикрепление подъемных пластин может изменять расстояние, которое гранулы серы проходят вдоль гранулирующего барабана за каждый оборот этого барабана. Подразумевается, что угол прикрепления может постепенно увеличиваться от входного конца к выходному концу гранулирующего барабана 6. Это может поддерживать постоянную высоту насыпи гранул серы в гранулирующем барабане в осевом направлении, а без этого глубина зерен и гранул серы в насыпи в нижней части гранулирующего барабана может иногда значительно превышать высоту подъемных пластин - эти условия не позволяют подъемным пластинам поднимать большую часть зерен и гранул серы в воздушное пространство, где они могут эффективно охлаждаться.
[00075] Наклонно или винтообразно расположенные подъемные пластины могут, что является выгодным, увеличивать подверженность горячих зерен и гранул серы воздействию охлаждающей атмосферы путем сведения к минимуму высоты насыпи зерен и гранул серы в гранулирующем барабане. Более холодный продукт имеет тенденцию быть менее рассыпчатым и менее подверженным спеканию или слипанию при хранении. Расположенные по спирали подъемные насадки перемещают больший объем гранул серы по мере производства большего объема. Это удерживает высоту насыпи постоянной (немного выше подъемных насадок) на всей длине гранулирующего барабана. Результатом является то, что практически все гранулы серы поддерживаются в циркуляции к завесам, где они эффективно охлаждаются. Без объемного ускорения дополнительный объем может просто увеличивать глубину насыпи, так что значительная часть насыпи просто переворачивается без подъема, делая охлаждение менее эффективным.
[00076] Вернемся к рассмотрению Фиг.4А. Высота 100 первых подъемных пластин 88 может быть такой же или отличной от высоты 102 вторых подъемных пластин 90 либо любых других подъемных пластин. Подразумевается, что подъемные пластины (88, 90, 92, 94, 96) могут быть 5 дюймов (12,7 см) высотой, хотя другие высоты тоже являются возможными. Также подразумевается, что по меньшей мере один из рядов подъемных пластин может иметь переменную высоту, так что их высота не является постоянной вдоль длины подъемных пластин. Подъемные пластины переменной высоты могут обеспечивать постепенное увеличение объема частиц, поднимаемых в воздушное пространство по мере удаления от входного конца гранулирующего барабана 6 и приближения к его выходному концу. По мере того как насыпной объем гранул серы увеличивается в осевом направлении гранулирующего барабана 6, все больший объем гранул серы поднимается в воздушное пространство, где он может быть охлажден. Подразумевается, что высота подъемных пластин может постепенно увеличиваться от входного конца к выходному концу гранулирующего барабана. Также подразумевается, что подъемная пластина может не находиться в одной плоскости, например, она может быть искривленной или изогнутой. Подразумевается, что все из описанных вариантов реализации подъемных пластин и поясных элементов могут быть использованы в сочетаниях или перестановках. Путем изменения конфигурации подъемных пластин возможно поддерживать одинаковый уровень гранул серы вдоль нижней части гранулирующего барабана 6, когда этот гранулирующий барабан 6 вращается.
[00077] Перейдем к рассмотрению Фиг.5. Подъемные пластины (99, 99A, 99B, 99C, 99D) удалены от гранулирующего барабана 6 толщиной поясных элементов (не показы), обеспечивающих зазор 132 между подъемными пластинами (99, 99А, 99B, 99С, 99D) и внутренней поверхностью гранулирующего барабана 6. Подразумевается, что толщина поясного элемента может находиться в диапазоне от ¼ дюйма (0,64 см) до 2 дюймов (5,1 см), хотя другие толщины и зазоры 132 тоже являются возможными. Когда гранулирующий барабан 6 вращается по часовой стрелке, подъемные пластины (99, 99А, 99B, 99С, 99D) поднимают зерна и гранулы серы от насыпи 134. Может иметься естественное расслоение гранул серы в насыпи 134 по толщине 146, при котором крупные частицы расположены вблизи открытой поверхности, а мелкие частицы расположены вблизи внутренней поверхности гранулирующего барабана. Подразумевается, что подъемная пластина 99A сначала наполняется крупными гранулами серы, скользящими вниз по насыпи 134. Крупные гранулы серы могут скользить к приближающейся подъемной пластине 99А, которая затем наполняется все более мелкими гранулами и зернами серы. Высота 130 подъемных пластин (99, 99А, 99B, 99С, 99D) ограничивает их подъемную способность наружной граничной прямой 144. Не вышедшая наружу подъемная пластина 99B может иметь крупные частицы вблизи зазора 132, а более мелкие частицы - вблизи наружной граничной прямой 144.
[00078] Подъемная пластина 99С может иметь крупные частицы 148 падающими сквозь зазор 132, когда подъемная пластина 99С начинает освобождаться, так что большинство крупных частиц 148 серы может не подвергаться воздействию струи 142 жидкой серы из распылителя 140 серы, прикрепленного к распределителю 138 жидкой серы в гранулирующем барабане 6. Это является выгодным, поскольку позволяет эффективнее увеличивать более мелкие частицы, которые требуют большего увеличения, чем более крупные частицы. Более мелкие частицы 150 с подъемной пластины 99D могут освобождаться в виде падающих завес 136 к распылителю 140 серы и с большей вероятностью подвергаются обрызгиванию. Мелкие частицы, такие как частица 152, могут находиться в падающей завесе 136, наиболее близкой к распылителю 140 серы. Падающая завеса 136, наиболее близкая к распылителю 140 серы, может состоять преимущественно из мелких частиц.
[00079] Перейдем к рассмотрению Фиг.6. Распределитель 120 жидкой серы гранулирующего барабана и распределитель 116 воды гранулирующего барабана расположены внутри гранулирующего барабана 6B. Подающая жидкую серу линия 14 из Фиг.1 может сообщаться с распределителем 120 жидкой серы гранулирующего барабана посредством текучей среды, а подающая воду линия 18 из Фиг.1 может сообщаться с распределителем 116 воды гранулирующего барабана посредством текучей среды. Распределитель 120 жидкой серы гранулирующего барабана имеет распылители серы для распыления жидкой серы и увеличения зерен серы, которые не показаны. Распылители серы могут быть расположены на расстоянии приблизительно 8 дюймов (20 см) друг от друга, хотя другие расстояния тоже являются возможными. Подразумевается, что распылители серы могут быть направлены по существу горизонтально, хотя другие углы тоже являются возможными.
[00080] Распределитель 120 жидкой серы гранулирующего барабана может быть выполнен с возможностью поворота для обеспечения возможности направления распыления вниз, вверх или горизонтально на падающие завесы. Это, в частности, способствует использованию отклоненного распылителя серы. Распределитель 120 жидкой серы гранулирующего барабана может быть обогреваемым паровой рубашкой. Распределитель 120 жидкой серы гранулирующего барабана может быть расположен приблизительно в 1 футе (30,5 см) от ближайшей к нему внутренней поверхности гранулирующего барабана 6B, хотя другие расположения тоже являются возможными. Распределитель 120 жидкой серы гранулирующего барабана может быть 30 футов (9,1 метра) длиной внутри гранулирующего барабана 6B, имеющего длину 30 футов (9,1 метра), и выходить на 1 фут (30,5 см) наружу из гранулирующего барабана на обоих концах для прикрепления к поддерживающей конструкции. Другие размеры тоже являются возможными.
[00081] Распределитель 116 воды гранулирующего барабана имеет распылители 118 воды. Подразумевается, что распылители 118 воды могут быть направлены вниз, например, на 45° от горизонтали, хотя другие углы тоже являются возможными. Как и на Фиг.4А и 4С, показаны примеры наборов подъемных пластин 122 и поясных элементов (110А, 110В), при этом подъемные пластины 122 имеют длины 126 и высоты 124, а поясной элемент 110А прикреплен к гранулирующему барабану 6B в первой соединительной точке 112А, второй соединительной точке 112B, третьей соединительной точке 112С и четвертой соединительной точке 112D.
[00082] На Фиг.7 показан альтернативный вариант реализации входного конца 176 гранулирующего барабана 160. Подъемные пластины 162 могут начинаться на расстоянии 164 от входного конца 176 гранулирующего барабана 160, так что может не иметься подъемных пластин на расстоянии 164. Расстояние 164 может составлять приблизительно от 2 футов (0,6 метра) до 4 футов (1,2 метра), хотя другие расстояния тоже являются возможными. Удерживающее кольцо 166 может иметься на входном конце 176 гранулирующего барабана. Как лучше всего показано на Фиг.7А, мембрана 170 может быть прикреплена к внутренней поверхности гранулирующего барабана 160 на расстоянии 164 с помощью прикрепляющих мембрану полос 168. Мембрана 170 может представлять собой гибкую мембрану на силиконовой основе, хотя другие типы материалов для мембраны 170 тоже являются возможными. Прикрепляющие мембрану полосы могут представлять собой стандартный металлопрокат, такой как швеллер. Подразумевается, что мокрые зерна серы могут входить во входной конец 176 гранулирующего барабана и находиться в переворачивающейся насыпи 172 зерен серы, в которой зерна серы могут удерживаться вместе влагой. Когда гранулирующий барабан 160 вращается, перемещенные группы зерен серы могут падать, например, в завесах 174, в насыпь 172. Как можно теперь понять, мембрана 170 позволяет зернам, которые могут иметь тенденцию собираться в группы из-за влаги, разделяться и высушиваться перед их подъемом подъемными пластинами 162. Нормальный воздушный поток без распыления воды через эту зону может высушивать зерна серы перед вхождением в снабженную подъемными пластинами секцию гранулирующего барабана 160.
[00083] Варианты реализации, описанные выше, могут обеспечивать возможность управления распределением размеров и объемом выпуска зерен серы, производимых за пределами гранулирующего барабана, что делает возможным однопроходный цикл увеличения в гранулирующем барабане (без повторного пропускания зерен серы) при большом объеме выпуска (1500 тонн и более за одни сутки). Эта возможность может устранять необходимость в выходном сите и расположенном внизу возвращающем конвейере (т.е. снижать капитальные расходы и эксплуатационные расходы). Эта система может обеспечивать увеличение объема выпуска в единицу времени и более высокое качество продукта за счет улучшенного охлаждения гранул (т.е. увеличенной подверженности гранул серы воздействию потока воздуха, который сам поддерживается холодным за счет испарения воды). Это может быть достигнуто расположенными на разных уровнях, или расположенными в шахматном порядке, подъемными пластинами, что может обеспечивать более извилистый маршрут для воздушного потока вблизи падающих завес.
[00084] Количество оборотов гранулирующего барабана в минуту может быть выбрано так, что падающие завесы наполняют по меньшей мере приблизительно 75% объема гранулирующего барабана. Подъемные пластины, прикрепленные с помощью поясных элементов или прикрепленные непосредственно к гранулирующему барабану по прямым, не параллельным оси вращения гранулирующего барабана, обеспечивают конструкцию с «винтообразно расположенными подъемными насадками» для перемещения насыпи к выходному концу с постепенно увеличивающейся скоростью, в соответствии с массой серы, вводимой распылением, так что количество гранул, переворачивающихся в насыпи и не охлаждаемых, может поддерживаться минимальным. По существу постоянная температура продукта может поддерживаться при изменениях основных рабочих переменных, таких как, помимо прочего, объем выпуска, температура жидкой серы и серного продукта, температура и влажность окружающей среды. Это может быть достигнуто путем регулировки расхода воздуха через гранулирующий барабан за счет изменения скорости вентилятора. Необходимая скорость вентилятора может определяться управляющей системой или процессором с использованием входных сигналов от различных измерительных приборов.
[00085] Может иметь место улучшенное управление распределением размеров частиц продукта за счет введения зазора между подъемными насадками и внутренней стенкой гранулирующего барабана, что обеспечивает первоочередное обрызгивание более мелких гранул и зерен серы в результате высвобождения крупных гранул серы в завесах, наиболее удаленных от распылителей серы. Поскольку зерна серы могут быть мокрыми, имеется вероятность того, что они могут прилипать к подъемным пластинам и засорять подъемные пластины, которые начинаются у входного конца гранулирующего барабана. Это может быть уменьшено путем удаления подъемных пластин на первых 2-4 футах (0,6-1,2 метрах) гранулирующего барабана и установки гибкой мембраны вдоль внутренней стенки гранулирующего барабана. Мембрана, которая может быть нерезиновой, может изгибаться, когда она поворачивается к верхней части гранулирующего барабана, позволяя группам зерен серы падать обратно в насыпь. Нормальный поток воздуха без распыления воды через эту зону может высушивать зерна серы перед их вхождением в снабженную подъемными насадками секцию гранулирующего барабана.
[00086] Система, показанная схематично на Фиг.1, может быть расположена на опорных конструкциях или подставках для облегчения расположения или транспортировки, таких как опорные конструкции (80А, 80B, 80С), показанные на Фиг.2A-2D, 3A-3D и 4А-4B. Система может по существу устранять необходимость конвейеров и других конструкций, известных из уровня техники, отходящих от выходного конца гранулирующего барабана к входному концу гранулирующего барабана, которые требуются для повторного прпускания частиц серы, имеющих слишком малый размер, через гранулирующий барабан. Кроме того, модульная конструкция системы обеспечивает легкость подготовки к работе и эксплуатации. Кроме того, получение зерен серы вне гранулирующего барабана 6 позволяет использовать более низкие давления в гранулирующем барабане 6 и лучше оптимизировать производство гранул серы. Отделение получения зерен серы от получения гранул серы также позволяет лучше оптимизировать получение зерен серы. Хотя предпочтительно использовать предлагаемые способ и систему для серы, также возможно, чтобы способ и система и любые из вариантов реализации и компонентов использовались для преобразования других жидких расплавов в твердые зерна и гранулы, например, битума. Хотя описанный выше пример варианта реализации способа и системы предусматривает пропускание расплавленной серы через воду, другие текучие среды или охлаждающие среды, отличные от воды, известные в уровне техники, но новые при использовании в настоящем изобретении, являются возможными и могут быть использованы.
[00087] Приведенные выше раскрытие и описание изобретения имеют целью иллюстрацию и объяснение изобретения, и различные изменения могут быть внесены в части описанных устройств и системы, в конструкцию и способ их работы без выхода за рамки сущности изобретения.