УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ ТЕХУГЛЕРОДА МОКРЫМ МЕТОДОМ

Полезная модель относится к области производства технического углерода, в частности касается аппаратов, оборудования, технических устройств, применяемых на стадии мокрого гранулирования пылящего техуглерода.
Известны различные устройства, применяемые при вибрационном гранулировании различных материалов, представляющих собой сыпучие системы, суспензии, плавы и др. [1. Варсанофьев В.Д., Кольман-Иванов Э.Э. Вибрационная техника в химической промышленности. - М,: Химия, 1985, с 179; 188-189; 193-195]. Однако практически все эти устройства и аппараты применяются для неорганических материалов (катализаторов, цеолитов), имеющих довольно высокую плотность, или для высокомолекулярных соединений, например, полимеров. Кроме того, виброгрануляторы не применяют в больших производствах, и до настоящего времени они находят ограниченное применение, в частности, в лабораторных, опытных или малотоннажных процессах.
Недостатком вышеназванных известных грануляторов является сложность конструкционного решения и периодичность их работы, что не дает возможности их индивидуального использования в крупнотоннажных производствах, к каким относится отрасль техуглерода. Следует также отметить, что пылящий техуглерод, имея специфические физико-химические
3
3
3
и механические характеристики - очень низкую насыпную плотность (до 70 кг/м), высокую структурность и дисперсность по сравнению с неорганическими системами требует предварительной обработки перед процессом гранулирования в аппаратах-уплотнителях, например, на вальцах, в бегунах, с помощью шнеков [2. В.П.Зуев, В.В.Михайлов. Производство сажи. Изд. 3-е М., Химия, 1979, с.256]. Однако устройства недостаточно производительны, громоздки и малоэффективны. Так, для уплотнения рыхлого техуглерода перед его гранулированием от объемного числа 14-20 м/кг (насыпная плотность 50-70 кг/м) в известных аппаратах требуется продолжительное механическое воздействие, что делает вышеназванные устройства энергоемкими, дорогостоящими и недостаточно эффективными.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для гранулирования техуглерода мокрым способом, которое в качестве основного технологического оборудования содержит уравнительный бункер-уплотнитель (мешалка-уплотнитель) и смеситель-гранулятор [3. Орлов В.Ю. Производство и использование технического углерода для резин. - Ярославль: Изд. Александр Рутман, 2002; с.319-322].
Недостатками известного устройства являются низкая эффективность его работы, связанная с недостаточной степенью уплотнения пылящего техуглерода в мешалке-уплотнителе, сложность регулирования режима гранулирования в зависимости от марки техуглерода, высокий расход связующего и, соответственно, повышение затрат энергии на последующей стадии сушки гранул.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы устройства, улучшение качества техуглерода и снижение количества смачивающего раствора при гранулировании.
Это достигается тем, что устройство для гранулирования техуглерода мокрым способом, содержащее мешалку-уплотнитель, состоящую из снабженного загрузочным патрубком корпуса, в нижней части которого установлен шлюзовой питатель для подачи пылящего техуглерода в смеситель-гранулятор, смеситель-гранулятор с форсунками для подачи смачивающего раствора, и патрубком для выгрузки влажных гранул на сушку, причем между мешалкой-уплотнителем и смесителем-гранулятором дополнительно размещен виброуплотнитель техуглерода, содержащий конусный корпус, соединенный подвижно и герметично со шлюзовым питателем мешалки-уплотнителя и загрузочным патрубком смесителя-гранулятора, причем конусный корпус установлен на основании посредством упругих опор, снабжен закрепленным на нем вибровозбудителем, а внутри конусного корпуса размещены радиально расположенные между центральным стержнем и стенкой корпуса вертикальные перегородки, между которыми концентрично оси корпуса и вдоль нее последовательно установлены обечайки, выполненные в виде усеченных конусов, основание каждой из которых образует с конической стенкой корпуса кольцевой зазор. Также виброуплотнитель дополнительно содержит по крайней мере одну форсунку для подачи части смачивающего раствора в корпус для предварительной виброобработки пылящего техуглерода.
Преимущество нового устройства заключается в том, что при вибровоздействии на пылящий техуглерод происходит более эффективное сближение сажевых частиц за счет увеличения их циркуляции, в результате чего техуглерод уплотняется до более высокой плотности, улучшается качество гранул. Кроме того, уменьшается количество смачивающего раствора, необходимого для смачивания пылящего техуглерода, что приводит к снижению энергетических затрат на последующей стадии сушки влажного техуглерода и повышению эффективности работы устройства.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - устройство для гранулирования техуглерода мокрым способом, общий вид; на фиг.2 - элемент А фиг.1, увеличено; фиг.3 - разрез Б-Б фиг.2, увеличено.
Устройство для гранулирования техуглерода мокрым способом содержит (см. фиг.1) мешалку-уплотнитель 1, состоящую из снабженного загрузочным патрубком корпуса, в нижней части которого установлен шлюзовой питатель 2 для подачи пылящего техуглерода в смеситель-гранулятор 3, а внутри вертикально смонтирован лопастной вал-ворошитель (на чертеже не показан).
Смеситель-гранулятор 3 выполнен в виде горизонтального цилиндрического корпуса с установленным в нем пальцевым ротором с шнековыми лопастями для продвижения техуглерода в зону его смачивания (на чертеже не показан), форсунками для подачи смачивающего раствора (на чертеже не показаны), загрузочным патрубком 4, размещенным над шнековыми лопастями ротора и патрубком 5 для выгрузки мокрых гранул на их сушку.
Между мешалкой-уплотнителем 1 и смесителем-гранулятором 3 размещен виброуплотнитель 6 техуглерода, содержащий (см. фиг.2) конусный корпус 7, снабженный загрузочным 8 и разгрузочным 9 патрубками, соединенными посредством гибких рукавов 10 и 11 соответственно со шлюзовым питателем 2 мешалки-уплотнителя 1 и загрузочным патрубком 4 смесителя-гранулятора 3.
Корпус 7 установлен на основании 12 посредством упругих опор, выполненных, например, в виде цилиндрических пружин сжатия 13, и снабжен закрепленным на нем вибровозбудителем 14, передающим вынужденные колебания корпусу 7 с техуглеродом.
Внутри корпуса 7 (см. фиг.2, 3) размещены радиально расположенные между центральным стержнем 15 и его стенкой вертикальные перегородки 16, между которыми концентрично оси корпуса 7 и вдоль нее последовательно установлены обечайки 17, 18 и 19, выполненные в виде усеченных конусов, основание каждой из которых образует с конической стенкой корпуса 7 кольцевой зазор.
Виброуплотнитель 6 снабжен по крайней мере одной форсункой 20 для подачи части смачивающего раствора в корпус 7.
Устройство работает следующим образом.
Пылящий техуглерод поступает в мешалку-уплотнитель 1, откуда через шлюзовой питатель 2 и загрузочный патрубок 8 поступает в виброуплотнитель 6 с вибровозбудителем 14. В виброуплотнителе происходит уплотнение техуглерода до насыпной плотности на менее 1200
3
кг/м, а частичная подача смачивающего раствора в виброуплотнитель через форсунку 20 способствует началу образования гранул. Далее техуглерод через разрузочный патрубок 9 поступает в смеситель-гранулятор 3, куда с помощью форсунок подается основное количество смачивающего раствора. Полученные мокрые гранулы техуглерода через патрубок 5 направляют в отделение сушки гранул.
Технические данные по конкретным примерам, иллюстрирующим работу полезной модели, приведены в таблице.
Из данных таблицы видно, что предлагаемая полезная модель дополнительно включающая виброуплотнитель техуглерода, представляющий собой новое техническое решение с эффективными конструкционными элементами, создающими виброколебания во всем объеме техуглерода позволяет по сравнению с известным способом [3] улучшить качество товарного техуглерода по показателям «Насыпная плотность» и «Йодное число», снизив отклонения по этому показателю в 2-3 раза. Также, за счет распределения смачивающего раствора между виброуплотнителем и смесителем-гранулятором и образованием первичных гранул техуглерода повышается эффективность гранулирования в предлагаемом устройстве, приводящая к снижению расхода смачивающего раствора до 30%. В результате увеличивается производительность сушильного оборудования и в 2-3 раза снижаются энергозатраты, что является значительным преимуществом использования предлагаемой полезной модели при гранулировании техуглерода мокрым способом.
Таблица
Наименование
Номер примера
Известный способ [3]
1
2
1. Марка техуглерода
П 245
П 514
П 245
2. Время уплотнения, мин
30
15
>60
3. Количество смачивающего раствора
на пылящий техуглерод, % мас.
20
13,3
40
4. Насыщенная плотность техуглерода, кг/м3:
- исходного пылящего
62
67
40-60
- уплотненного
214
196
150-170
- гранулированного
375
362
300-360
5. Увеличение насыпной плотности
виброуплотненного техуглерода, % отн.
33,7
22,5
-
6. Среднее отклонение в качестве
техуглерода по «йодному числу», % отн.
3,78
2,04
9,02
7. Затраты электроэнергии, кВт·ч
2,3
1,7
5,5
8. Снижение затрат. % отн.
58,2
72,4
-