Urządzenia do

procesów granulacji

Jakub M. Gac

Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej

Katedra Inżynierii Procesów Zintegrowanych

p. 325 (gmach IChiP), tel. [phone]

Konsultacje: czwartek, g. 11:15-12:00

20.05.2010

Granulacja

20.05.2010

• Powiększanie rozmiaru bądź zmiany

kształtu cząstek ciała stałego

• Cel granulacji:

–

Poprawa sypkości i własności
transportowych

–

Wytworzenie mieszaniny cząstek o
zbliżonych rozmiarach

–

Zwiększenie wytrzymałości ziaren

•

Aglomeracja w stanie suchym lub
mokrym

•

Siły oddziaływania między cząstkami

Granulacja

20.05.2010

•

Mechanizmy łączenia cząstek ciałą
stałego:

•

Spiekanie

•

Mostki cieczowe

•

Mechaniczne zaczepianie

•

Lepiszcza

•

Siły cząsteczkowe

•

Reakcja chemiczna

Granulacja

20.05.2010

•

Procesy prowadzące do zwiększania
rozmiarów cząstek:

•

Kompaktowanie (kompresja lub wytłaczanie)

•

Łączenie ciepłe (zbrylanie, spiekanie)

•

Globulizacja

•

Flokulacja (łączenie miceli w agregaty)

Granulator

mieszalnikowy

20.05.2010

•

Mieszanie z dodatkiem cieczy (lepiszcza)

•

Wywołanie wzajemnych zderzeń cząstek

•

Natrysk cieczy

•

Suszenie granulatu

•

Sposoby mieszania

– Przesypywanie
– Toczenie
– Wibracja warstwy
– Ruch kaskadowy w bębnach lub

stożkach

Granulator bębnowy

20.05.2010

•

Częściowa
recyrkulacja

•

Duże cząstki
gromadzą się na
powierzchni

•

Natrysk w całym
aparacie

•

Wyłapywanie
drobnych cząstek

Granulator bębnowy

20.05.2010

•

Produkt

–

Duże rozmiary

–

Duża twardość

–

Mała masa lepiszcza

–

Kształt zbliżony do
kulistego

•

Zastosowanie

–

Produkcja nawozów

–

Przemysł spożywczy

–

Powlekanie nawozów

Granulator talerzowy

20.05.2010

•

Cylinder obracający się wokół nachylonej osi

•

Odpowiednia prędkość obrotu, recyrkulacja

•

Granulacja w wyniku toczenia, obracania i
ślizgania cząstek

•

Skrobaki umożliwiają usunięcie produktu

Granulator talerzowy

20.05.2010

•

Wielkość granuli zależy od rozmiaru kropel

•

Największe granule – odbierane z okolic
krawędzi granulatora

•

Zdolność klasyfikacji – granule o zbliżonych
rozmiarach

Inne granulatory

mieszalnikowe

20.05.2010

•

Mieszarki przesypowe (typu V)

•

Mieszarki typu Eiricha z
mieszadłami planetarnymi

•

Wysokoprędkościowe
mieszalniki ścinające

–

Wzrost i rozdrabnianie
słabych granul

–

Wytwarzanie granul o
małych rozmiarach

Granulatory ciśnieniowe

20.05.2010

•

Wykorzystywanie zewnętrznej siły
ściskającej

•

Zagęszczanie i ścinanie

•

Elementy wywierające nacisk: tłoki,
walce, ślimaki

Brykieciarki

20.05.2010

•

Aglomerowany proszek wciągany pomiędzy
dwa walce

•

Walce profilowane, nadają kształt brykietom

•

Mała jednolitość kształtu i masy

Tabletkarki

20.05.2010

•

Granulatory tłokowe, prasy tabletkujące

•

Tabletkowanie bezpośrednie lub pośrednie (po
wstępnym zagęszczeniu)

•

Tabletkowanie na mokro lub na sucho

Tabletkarki

20.05.2010

•

Produkt o gładkiej powierzchni i regularnym
kształcie

•

Ściśle określona masa i wielkość (zbyt małe
tabletki się rozpadają)

•

Na ogół bez dodatku substancji pomocniczych

Granulatory natryskowe

20.05.2010

•

Granulacja z zawiesin lub stopów

•

Wprowadzenie zawiesiny za pomocą natrysku

•

Dwa mechanizmy

–

Krystalizacja rozpyłowa lub zestalanie

–

Suszenie stężonej zawiesiny

Wieża granulacyjna

20.05.2010

•

Granulacja ze stopów lub
stężonych roztworów

•

Rozpylanie cieczy na
szczycie wieży

•

Przepływ
przeciwprądowy
chłodnego powietrza

•

Zestalanie do kształtu
kulistego

•

Jednorodność kształtu i
rozmiaru produktu

Wieża granulacyjna w
Mościcach, obraz R.
Malczewskiego z 1938 r., olej
na płótnie

Wieża granulacyjna

20.05.2010

•

Urządzenia natryskowe w
wieżach granulacyjnych

–

Rozpryskiwacz
statyczny (ciecze o
małej lepkości)

–

Rozpryskiwacz
wibracyjny (ciecze o
większej lepkości)

•

Wysokość wieży – ponad
100m

•

Średnica – określona
przez wydajność

Wieża granulacyjna

20.05.2010

•

Wysoki koszt inwestycyjny,
niski koszt eksploatacyjny

•

Unoszenie drobnych
cząstek (konieczność
odpylania)

•

Substancje o wysokiej
temperaturze topnienia i
małym cieple krystalizacji
(nawozy sztuczne)

Wieża granulacyjna
zakładów LOTOS Parafiny,
Czechowice-Dziedzice (fot.
J. Słowik)

Granulator fluidalny

20.05.2010

•

Złoże surowca w stanie fluidalnym

•

Zraszanie złoża

•

Dwie fazy: granulacja i chłodzenie

•

Możliwość zawracania drobnego pyłu

•

Wykorzystanie także do powlekania granul

Granulacja w suszarce

rozpyłowej

20.05.2010

•

Zasada podobna jak suszenia rozpyłowego

•

Rozpylanie zawiesiny, koloidu lub roztworu

•

Rozpylacze wirowe lub pneumattyczne

•

Produkt

–

drobny proszek, kształt zbliżony do kulistego

–

Zewnętrzna skorupa – lepiszcze, rdzeń - produkt

Granulacja w cieczy

20.05.2010

•

Przeprowadzana w zbiornikach z cieczą

•

Funkcje cieczy:

–

Zwiększenie możliwości zderzeń (dodatek
flokulantów)

–

Zwilżanie cząstek i wzmocnienie ich
oddziaływań

Dziękuję za uwagę

Źródła rysunków:
• A. Warych, Aparatura procesowa
• Mały poradnik mechanika
• Internet

20.05.2010