Способ сушки псевдоожижением семян хлопчатника

 

Использование: изобретение относится к технике сушки и может быть использовано преимущественно в масложировой промышленности для сушки опушенных семян, а также других зернисто-волокнистых материалов . Сущность изобретения: под слой подается воздух из воздухопровода общего потока при числах псевдоожижения К« Ј 1, что приводит к расширению слоя зернистоволокнистого материала до Н/Но 1,1-1,8 относительно начальной засыпки слоя материала . Затем в расширившийся слой зернисто-волокнистого материала подается струя в соотношении к скорости воздуха общего потока Wcr/Won 5-30 и процесс псевдоожижения ведут при числах псевдоожижения Kw 0,86-1,4. Введение струй в расширившийся слой позволяет осуществить псевдоожижение зернисто-волокнистого материала и его гомогенизацию. Причем достигается это меньшим количеством ожижающего агента. Экономия по расходу сжижающего агента составляет 25-30%.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАР CTBE HHbl Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4873654/13 (22) 12,10.90 (46) 23,09,92. Бюл. N 35 (71) Ташкентский политехнический институт им.А.P. Бируни (72) Х.С.Нуомухамедов, С.К.Нигмаджанов, З.Салимов, А,Сагитов и П.B,Êëàññåí (56) Тодес О,М. и др. Аппараты с кипящим слоем. Химия, 1981, с.3 — 4.

Авторское свидетельство СССР № 1036358, кл. С 11 В 1/10, 1986.

Патент США N -4583299. кл. F 26 В 3/08, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 298366, кл. В 01 J 9/18, 1967. (54) СПОСОБ СУШКИ ПСЕВДООЖИЖЕНИЕМ СЕМЯН ХЛОПЧАТНИКА (57) Использование: изобретение относится к технике сушки и может быть использовано преимущественно в масложировой проИзобретение относится к технике псевдоожижения зернисто-волокнистых материалов и может быть использовано в пищевой и масложировой промышленности в процессах сушки, в частности семян хлопчатника, Известен классический способ псевдоожижения сыпучих зернистых и порошкообразных материалов, при котором псевдоожижение осуществляется за счет подачи под слой материалов ожижающего агента. Данный способ конструктивно прост и аппараты для его осуществления технологичны (Тодес О.М., Цитович О.Б, An„„5U„„1763828 Al (я)5 F 26 В 3/08. С 11 В 1/02 мышленности для сушки опушенных семян, а также других зернисто-волокнистых материалов. Сущность изобретения: под слой подается воздух из воздухопровода общего потока при числах псевдоожижения K> < 1, что приводит к расширению слоя зернистоволокнистого материала до Н/Hp = 1,1-1,8 относительно начальной засыпки слоя материала, Затем в расширившийся слой зернисто-волокнистого материала подается струя в соотношении к скорости воздуха общего потока W«/W» = 5 — 30 и процесс псевдоожижения ведут при числах псевдоожижения К = 0,86 — 1,4. Введение струй в расширившийся слой позволяет осуществить псевдоожижение зернисто-волокнистого материала и его гомогенизацию.

Причем достигается зто меньшим количеством ожижающего агента. Экономия по расходу ожижающего агента сбставляет

25-300/ . параты с кипящим слоем. Химия, 1981. с.34)

Недостатками данного способа являются такие нежелательные явления как каналообразование, комкообразование и возникновение застойных зон для случая псевдоожижения, как зернистых материалов, так и дисперсных порошкообразных материалов, Особенно неудовлетворител ьно ожижаются при данном способе зернисто-волокнистье материалы (ЗВМ).

Известен способ псевдоожижения в аппарате с газораспределительной решеткой путем подачи газа под слой материала с наложением пульсаций на ожижающий

1763828

20

30

40

55 агент и последующего его вывода из аппарата, причем подачу газа осуществляют непрерывно, а пульсации на ожижающий агент накладывают при выводе газов из аппарата периодически путем открытия клапана в момент достижения рабочего давления в аппарате и закрытия — в момент начала падения давления на дне аппарата (Авт,св. СССР № 1036358, Б,И. 31, 1983 r.).

При закрытом клапане., установленном на выходе газа, за счет непрерывной подачи ожижающего агента (воздух) давление в аппарате повышается и выравнивается, Происходит насыщение материала сжатым газом. Когда давление в пространстве над материалом достигает величины, которая определяется для каждого материала и аппарата экспериментально, клапан открывают. B момент открытия клапана давление в пространстве над материалом начинает падать, что вызывает фильтрацию газа из материала в свободное пространство, Это в свою очередь приводит к возникновению в верхних слоях порошкообразного материала градиента давления, оказывающего силовые воздействия на порошкообразный материал. Как только величина этого градиента превышает допускаемое значение, определяемое физико-механическими свойствами материала, происходит отрыв и рыхление слоя материала, После рыхления верхнего слоя порошкообразного материала градиент давления возникает в нижних слоях, что через некоторое время приводит к отрыву и рыхлению нового слоя материала и так далее до тех пор, пока либо не прекратится процесс падения давления под порошкообразным материалом, либо непроаэрирует и перейдет в псевдоожиженное состояние весь материал.

К недостаткам данного способа псевдоожижения дисперсных, порошкообразных материалов относятся образование застойных зон и канала в нижней части аппарата, которая при наложении пульсаций давлений с определенной частотой приводит к уплотнению слоя материала, Использование в процессе псевдоожижения пульсаций требует установки на аппарате кипящего слоя электромагнитного клапана, системы управления давлением под слоем и в верхней части аппарата, Следует отметить, что при низких скоростях будет происходить захлебывание с последующим полным прекращением псевдоожижения сыпучих материалов, Применение данного способа псевдоожижения для ожижения зернистоволокнистых материалов невозможно из-за больших сил сцепления между частицами, чем для сыпучих материалов. Кроме того, аппарат, работающий на данном принципе псевдоожижения, будет находиться постоянно под давлением, что требует дополнительных затрат на его уплотнение, Наиболее близким по техническому решению к заявляемому изобретению является способ получения однородного псевдоожиженного слоя в аппарате с газораспределительной решеткой путем подачи локальных струй в псевдоожиженный слой (А,С, ¹ 298366, 1971, Б.И. ¹ 11).

Процесс осуществления при соблюдении соотношения длины струи к рабочей высоте слоя, равного 0,6 — 1,1, Опытная установка для осуществления способа представляет собой аппарат из органического стекла диаметром 125 мм с перфорированной решеткой живого сечения 6,7%, В центре решетки устанавливают сменное сопло диаметром 2 — 10 мм, через которое подается струя воздуха раздельно от подачи воздуха на псевдоожижение. Расход воздуха на струю превышает на 5 — 14% от расхода воздуха, необходимого для псевдоожижения.

При подаче по центру аппарата одиночной струи воздуха начального радиуса 5 мм со скоростью 30 м/с (без отключения подачи воздуха под решетку аппарата на псевдоожижение) неоднородное псевдоожижение переходит в типичное однородное, исчезает проскок газовых пузырей пульсации давления в слое, появляется стабильная верхняя граница слоя и прекращается выброс частиц в сепарационное пространство.

Недостаток данного способа состоит в том, что в этом способе псевдоожижения наряду с общим потоком воздуха под слой материала подается воздух через сопло в виде струи. Следовательно, возрастает расход ожижающего агента в 2 и более раза, т.к. гомогенизирующие воздействия струи достигаются при величине соотношения секундного расхода избытка газа в слое сверх необходимого для начала псевдоожижения (ЛО) к начальной массе струи или струй (Ос) n = AQ/0с «2,0.

Известен способ псевдоожижения слипающихся материалов путем нанесения на эти материалы волокон углеродистого материала, диаметр которых лежит в пределах от

0,01 до 1 мкм, а отношение длины к диаметру лежит в пределах от 5;1 до 1000:1 (Патент

США ¹ 4583299, 1986 г.), Волокнистый углеродный материал может использоваться для облегчения формирования кипящего слоя из слипающихся порошков. Примерами таких слипающихся порошков являются кизельгур, окись железа, а также глинозем. Нормальный кипящий

1763828

35

55 слой получить из этих порошков исключительно трудно; в порошке оказываются отдельные каналы и газ проходит по ним напрямую от газораспределительного устройства к поверхности слоя. Считается, что эти порошки проявляют склонность к слипанию из-за того, что силы взаимодействия между частицами больше тех сил, с которыми на частицы действует газ, используемый для формирования кипящего слоя.

При использовании данного способа псевдоожижения со слипающимися порошками отношение массы волокнистого углеродистого материала к массе порошка лежит в пределах от 1:9 до 4;1, В качестве ожижающего агента используется газообразный азот и пропускается он через перфорированную решетку со слоем материала в аппарате кипящего слоя с размерами попе- речного сечения 50 х 1,6 см и высотой 180 см.

При кажущихся скоростях от 12 до 30 см/с кипящий слой удалось получить для многих материалов, Смешивание ожижаемого материала волокнистым углеродистым материалом производилось влажным способом. т,е. оба вещества смешивались в воде, после чего избыточная вода отцеживалась через фильтровальную бумагу, полученная смесь высушивалась в печи при температуре 100 С, а конечная спекшаяся масса измельчалась в ступке, Полученные смеси образовывали кипящий слой исключительно высокого качества.

Таким образом, волокнистый углеродный материал является эффективным средством помощи в формировании кипящего слоя. Он может использоваться для формирования кипящего слоя из слипающихся материалов без значительного уноса при высоких скоростях газа беэ существенного пузырения.

Данный способ псевдоожижения слипающихся материалов в смешанном кипящем слое эффективен для слипающихся материалов от 0,1 до 120 мкм, плотностью частиц от 0,1 до 4 г/см и включает две з стадии: а) смешивание слипающегося материала с волокнистым углеродным материалом; б) пропускание газа через смесь слипающегося и волокнистого углеродного материала при скорости, достаточной для псевдоожижения слипающегося и волокнистого углеродного материала.

Недостатки данного способа псевдоожижения в следующем; процесс псевдоожижения проходит в две стадии: нельзя данный способ применять для частиц, размерами отличающихся от приведенных в данном патенте; использование дополнительно волокнистого углеродистого материала ведет к удорожанию процесса псевдоожижения.

Целью данного изобретения являются снижение расхода псевдоожижающего агента при одновременном повышении надежности процесса сушки, Поставленная цель достигается тем, что под слой подается воздух из воздухопровода общего потока при числах псевдоожижения Kw < 1 (число псевдоожижения зависит от степени волокнистости зернисто-волокнистого материала), что приводит к расширению слоя 3ВМ до Н/Но = 1,1 — 1,8 относительно начальной засыпки слоя материала. Затем в расширившийся слой 3ВМ подается с определенной скоростью дополнительная струя W«в соотношении к скорости воздуха общего потока W < равный

Wcr/Won = 5 — 30 и процесс псевдоожижения ведут йри числах псевдоожижения К„=

0,86 — 1,4. Таким образом, предлагаемый способ псевдоожижения отличается от прототипа моментом ввода струй в слой материала и рабочими скоростями ожижающего агента, Введение струй в расширившийся слой позволяет решить сразу 2 задачи: перевод слоя в псевдоожиженное состояние и его гомогенизацию при К„ 0,86-1,4, Причем достигается это меньшим количеством ожижающего агента. Экономия по расходу ожижающего агента составляет около 2530 о

Использование плоской струи определяется специфическими свойствами зернисто-волокнистых материалов, а именно значительными силами сцепления между частицами из-за волокнистости их поверхности; наличие волокнистости материалов позволяет получить расширение слоя (увеличение его обьема или высоты) в 1.8 раза без его перевода в псевдоожиженное состояние, т,е, при числах псевдоожижения

K 1, а слой материала при этом остается неподвижным. Если подавать струи одновременно с подачей газа под решетку аппарата без его предварительного расширения, также можно получить равномерное псевдоожижение и структуру слоя, не имеющего склонность к образованию застойных зон.

Следует отметить, что использование плоской, щелевой струи позволяет получить интенсивно перемешиваемый, легко управляемый слой, относительное расширение которого (к начальной высоте слоя) составляет Н/Но = 1,0-3,1. Наряду с этим уменьшается гидравлическое сопротивлеСоставитель Е,Костоломов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Слободяник

Редактор Т.Иванова

Заказ 3447 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

ПроизвОдственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ние слоя 3ВМ по сравнению с псевдоожижением зернистых материалов другими способами на 7-15/,, Пример 1, На газораспределительную решетку укладывают слой семян хлопчатника опушенностью 6% с начальной высотой слоя 0,15 м, высота щели 0,15 м, ширина щели — 0,003 м, Через газораспределительную решетку с живым сечением 3,75% подается основной поток ожижающего агента (воздуха) со скоростью Wpp = 1,6 м/с, а через имеющиеся по бокам сопла в виде щелей— дополнительный поток воздуха со скорост"ью И/ т = 6,4 м/с, т.е. Wcr/Won =4. Так как струя вводится одновременно с основным потоком, то в момент ввода струи Н/Но = 1, Эффективная скорость, т.е. расход струи плюс расход общего потока, отнесенная ко всему сечению аппарата, равна W>y = 1,54 м/с, а число псевдоожижения — К = 0,8.

Наблюдаемая картина слоя зернисто-волокнистого материала следующая: неравномерное псевдоожижение с образованием центрального канала по месту ввода струи и застойных зон у стенок аппарата. Параметpbi слоя при этом: относительное расширение Н/Hp = 1,5, порозность Е = 0,57.

Пример 2. Условия проведения опыта

Ь) аналогичны условиям примера 1. Скорость струи И/ст = 8 м/с, т.е. Wcg/Ф/ = 5, К = 0,86.

Струя вводится при расширении слоя материала Н/Hp = 1,1. Наблюдается картина замедленного кипения у стенок аппарата, но без постоянных застойных зон, а в центре аппарата более интенсивное псевдоожижение, При этом Н/Hp = 1,9: Е = 0,65.

Пример 3. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1. Скорость струи — Wcr = 27,2 м/с, Wc>!Won = 17, Kw1,16, Струя вводится в момент достижения расширения слоя зернисто-волокнистого материала Н/Hp = 1,5, Наблюдается актив5 ное, равномерное псевдоожижение по всему сечению аппарата, слой материала интенсивно перемешивается, а застойных зон и каналообразование не наблюдается.

При этом Н/Hp = 2,6; Е = 0,77, 10 Пример 4. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1, Скорость струи Wcr = 48 м/с, Wcr/Won = 30, Kw = 1,4.

Струя через щели вводится при расширении слоя материала при Н/Hp = 1,8. Наблюдает15 ся активное псевдоожижение с тенденцией уноса части материала, а в нижних слоях близких к решетке образование каналов, При атом Н/Hp = 3,1; Е = 0,81.

Формула изобретения

20 Способ сушки псевдоожижением семян хлопчатника Включающий подачу GGHOBHbl ми и дополнительными струями псевдоожижающего агента под слой семян хлопчатника, размещенный на газораспре25 делительной решетке, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода псевдоожижающего агента при одновременном повышении надежности процесса сушки, подачу дополнительных струй псевдоожи30 жающего агента осуществляют при достижении отношения вь соты расширившегося слоя к его начальной высоте 1,1 — 1,8 посредством расположенных над газораспределительной решеткой щелевых сопел при

35 отношении скорости дополнительных струй к скорости основных 5-30. после чего процесс сушки ведут при числе псевдоожижения 0,86 — 1,4.