DISPOSITIVO DE PULVERIZACION Y PROCEDIMIENTO PARA LA GRANULACION DE UN LECHO FLUIDIZADO.

Dispositivo de pulverización para granulación por fusión en un lecho fluidizado que comprende una boquilla (2) con un canal de alimentación (4) para un líquido que se debe atomizar,

conduciéndose el líquido a través de unos medios emulsificadores (6) y al interior de una cámara de mezclado interna (8) para gas y líquido, antes de ser suministrado al lecho fluidizado, en el que la boquilla (2) presenta un canal separado (7) para el gas atomizador ajustado concéntricamente alrededor del canal central de suministro de líquido (4) para el líquido que se debe atomizar o nebulizar, y rodeando la cámara de mezclado (5) la zona de salida del pulverizador de líquido procedente de los medios de emulsión y del gas, permitiendo la mezcla eficaz de gas y líquido de atomización a alta velocidad, y presenta un capuchón de gas (1) externo, en el que el gas de fluidificación es canalizado al interior de un chorro en la parte superior del dispositivo de pulverización, caracterizado porque el capuchón de gas (1) presenta una forma cónica y se ajusta a una placa perforada inferior (3), situada concéntricamente alrededor de la boquilla (2)

Dispositivo de pulverización y procedimiento para la granulación de un lecho fluidizado.

La presente invención se refiere a un dispositivo para su utilización en la granulación de un lecho fluidizado de alta capacidad y a un procedimiento para la preparación de los gránulos sólidos a partir de material líquido en lecho fluidizado.

Más en particular, la invención se refiere a unas boquillas pulverizadoras utilizables para suministrar líquido para el crecimiento de gránulos, atomizando el líquido en un lecho fluidizado de partículas sólidas sobre el cual se pulverizan las gotas microscópicas de líquido.

El proceso de granulación de lecho fluidizado diseñado originalmente por Nederlandse Stikstof Maatschappijⁱ, más tarde conocido como NSM y actualmente como granulador NFT (Hydro Fertilizer Technology), ha demostrado que presenta grandes ventajas en comparación con otros procesos para la granulación de sustancias fertilizantes tales como la urea y el nitrato de amonio. Ver, por ejemplo, la patente US nº 5.653.781. El proceso de granulación HFT combina una capacidad muy elevada con unas excelentes propiedades del producto y un bajo consumo de energía. Una vez conseguido esto, la manera de pulverizar el líquido que debe granularse al interior del lecho fluidizado es de la máxima importancia. El diseño de las boquillas, en las cuales se atomiza el líquido influye en la capacidad de flujo - y por lo tanto, en la capacidad del granulador - así como la presión y el volumen del flujo de gas de atomización requeridos para mantener chorros con pulverización continuo y uniforme sin aglomeración ni perturbaciones indeseables del lecho fluidizado. Finalmente, el diseño de las boquillas también influye en el consumo de energía del granulador a través de sus características de caudal y presión.

Los dispositivos (boquillas) según el estado de la técnica son generalmente boquillas de atomización de tipo binario, en las cuales se utiliza un gas, por ejemplo aire, para atomizar el líquido que debe granularse. En principio, el gas y el líquido pueden introducirse a través de la boquilla por el mismo tubo único, o el gas y el líquido pueden introducirse separadamente, por ejemplo a través de tubos concéntricos para que la mezcla se realice sólo al abrirse la boquilla y después de ello. Los objetivos del principio son el mezclado eficaz gas-líquido, obtener partículas de líquido uniformes y de tamaño reducido y una geometría adecuada de la pulverización o chorro resultante, para que el líquido atomizado (gotitas microscópicas) se agregue de forma continua y homogénea sobre los gránulos formados en el lecho fluidizado.

La mayoría de diseños de boquillas disponibles no están concebidos para ser utilizados en granulación de alta capacidad. Las boquillas para granulación deben poder tratar soluciones concentradas (hasta un 99%) o masa fundida sin obstruir ni presentar otros problemas que puedan dificultar el proceso. Al mismo tiempo, existen notables diferencias entre los diferentes diseños en lo que se refiere al consumo de energía del proceso, la capacidad (rendimiento del producto) y la calidad de los gránulos formados. Las boquillas existentes y las anteriores requieren niveles relativamente altos de gas de atomización a presiones elevadas, lo que también significa un alto consumo de energía.

Las boquillas para su utilización en un proceso de granulación se describen, por ejemplo, en la patente genérica US nº 4.701.353. Presentan un canal central a través del cual se suministra el material líquido, y un canal concéntrico que transporta una potente corriente de gas. El líquido se hace pasar por una cámara de rotación antes de mezclarlo con la corriente gaseosa. La boquilla también puede disponer de un canal exterior concéntrico para proveer una corriente de gas de menor energía. No obstante, este diseño de boquilla presenta limitaciones de la capacidad de caudal de líquido y de la energía requerida tanto para nebulizar como para atomizar el líquido en gotitas adecuadas y al mismo tiempo fluidizarlas al interior de un chorro de forma adecuada en cual se producirá el crecimiento de las partículas. La cámara de rotación descrita en la patente US nº 4.701.353 sólo servirá para proporcionar al líquido un movimiento helicoidal, mientras que la cámara de mezclado del dispositivo innovador descrito más adelante permitirá un mezclado a conciencia del gas atomizador y el líquido antes de que la pulverización abandone la abertura de salida de la boquilla. De este modo, se utiliza de forma óptima la energía cinética del gas y el líquido. El dispositivo y el procedimiento innovadores descritos en la presente memoria demuestran una elevada capacidad de granulación y un bajo consumo de energía; algunas veces con valores mejores que los indicados en la patente US nº 4.701.353. En los casos en los que la boquilla tiene adaptado un segundo tubo de gas concéntrico, tal como se describe en la reivindicación 5 de la patente US nº 4.701.353, este diseño complica el dispositivo de forma innecesaria en comparación con el dispositivo descrito a continuación, ya que el dispositivo y procedimiento innovadores utilizan una parte del suministro de gas de fluidización para el gas extra del chorro canalizado alrededor de la boquilla.

La solicitud de patente internacional WO 02083320 también describe una boquilla para ser utilizada en granuladores de lecho fluidizado. Presenta un suministro central de líquido desde el cual el líquido es conducido a través de un dispositivo agitador en remolino al interior de una cámara de mezclado interna. El gas se suministra a la cámara de mezclado a través de una pluralidad de aberturas de la pared en la parte inferior de la cámara de mezclado. No obstante, la descripción no da a conocer ejemplos ni figuras relacionadas con la aplicabilidad práctica del diseño descrito, mientras que el dispositivo y procedimiento innovadores descritos a continuación han demostrado una gran capacidad de producción, buenas propiedades de calidad del producto y un bajo consumo de energía, en comparación con otros diseños descritos anteriormente.

El objetivo de la invención consiste en obtener un proceso de granulación con un consumo de energía reducido y una capacidad de granulación mejorada, dos factores que reducen los costes variables de la etapa de granulación. Otro objetivo consiste en obtener gránulos de mejor calidad.

Estos objetivos de la invención se alcanzan con el dispositivo y el procedimiento descritos a continuación, y la invención se define y se caracteriza más detalladamente mediante las reivindicaciones de patente adjuntas.

La invención, por lo tanto, se refiere a un dispositivo de pulverización para la granulación de masa fundida de lecho fluidizado que comprende una boquilla con un canal de alimentación de un líquido que debe ser atomizado, en el que el líquido, antes de ser suministrado al lecho fluidizado, es conducido a través de unos medios emulsionantes al interior de una cámara de mezclado de gas y líquido. La boquilla presenta un canal separado para el gas atomizador ajustado concéntricamente alrededor del canal suministrador de líquido para el líquido que debe ser atomizado o nebulizado. La cámara de mezclado rodea la zona de salida de la pulverización líquida de los medios emulsionantes y el gas, permitiendo el mezclado eficaz del líquido y el gas atomizador a alta velocidad, y presenta un capuchón de gas externo en el cual se canaliza el gas de fluidización al interior del chorro situado sobre el pulverizador. El capuchón de gas es cónico y está adaptado a una placa inferior perforada, y situado concéntricamente alrededor de la boquilla. La cámara de mezclado puede ser cónica o cilíndrica con una parte superior cónica. La relación longitud/diámetro L/D de la cámara de mezclado debe situarse en un intervalo comprendido entre 0,5 y 5 y la relación l/d en un intervalo comprendido entre 0,1 y 2. Preferentemente, la relación L/D de la cámara de mezclado se sitúa en un intervalo comprendido entre 1 y 4 y las relaciones l/d en un intervalo comprendido entre 0,25 y 1.

El capuchón de gas debe presentar una altura de 10 a 200 mm sobre la placa inferior (3), preferentemente de 20 a 100 mm. El diámetro de apertura superior del capuchón de gas es de 20 a 150 mm y el diámetro de apertura inferior de 30 a 300 mm, preferentemente de 35 a 100 mm y de 40 a 200 mm respectivamente.

La invención también se refiere a un procedimiento para la preparación de gránulos sólidos en un lecho fluidizado, en el que un material líquido es atomizado mediante la aportación...

1. Dispositivo de pulverización para granulación por fusión en un lecho fluidizado que comprende una boquilla (2) con un canal de alimentación (4) para un líquido que se debe atomizar, conduciéndose el líquido a través de unos medios emulsificadores (6) y al interior de una cámara de mezclado interna (8) para gas y líquido, antes de ser suministrado al lecho fluidizado, en el que la boquilla (2) presenta un canal separado (7) para el gas atomizador ajustado concéntricamente alrededor del canal central de suministro de líquido (4) para el líquido que se debe atomizar o nebulizar, y rodeando la cámara de mezclado (5) la zona de salida del pulverizador de líquido procedente de los medios de emulsión y del gas, permitiendo la mezcla eficaz de gas y líquido de atomización a alta velocidad, y presenta un capuchón de gas (1) externo, en el que el gas de fluidificación es canalizado al interior de un chorro en la parte superior del dispositivo de pulverización, caracterizado porque el capuchón de gas (1) presenta una forma cónica y se ajusta a una placa perforada inferior (3), situada concéntricamente alrededor de la boquilla (2).

2. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de mezclado (5) es cilíndrica con una parte superior cónica.

3. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la relación entre la longitud (L) y el diámetro (D) de la cámara de mezclado (5) se sitúa en un intervalo comprendido entre 0,5 y 5, preferentemente entre 1 y 4, y la relación entre la longitud (l) y el diámetro (d) del orificio (9) se sitúa en un intervalo comprendido entre 0,1 y 2, preferentemente entre 0,25 y 1.

4. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de mezclado (5) es cónica.

5. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el capuchón de gas (1) presenta una altura comprendida entre 10 y 200 mm por encima de la placa inferior (3), preferentemente entre 20 y 100 mm.

6. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el capuchón de gas (1) presenta un diámetro de apertura superior de 20 a 150 mm y un diámetro de apertura inferior de 30 a 300 mm, preferentemente de 35 a 100 mm y de 40 a 200 mm, respectivamente.

7. Procedimiento para la preparación de gránulos sólidos en un lecho fluidizado, en el que se atomiza un material líquido mediante el suministro de un gas atomizador y se pulveriza al interior del lecho fluidizado a través de unas boquillas pulverizadoras (2) montadas verticalmente, y en el que el lecho fluidizado se mantiene mediante gas de fluidización inflado hacia arriba a través de una placa perforada situada debajo del lecho, caracterizado porque una parte del gas de fluidización es canalizada a través de un capuchón de gas (1) que rodea la boquilla para la creación de un chorro de gas alrededor del dispositivo de pulverización.

8. Procedimiento para la preparación de gránulos sólidos a partir de un material líquido en un lecho fluidizado utilizando una boquilla (2) con un canal de alimentación (4) para un líquido que debe ser atomizado, en el que el líquido es conducido a través de unos medios emulsionantes y al interior de una cámara de mezclado interna (5) para gas y líquido, antes de pulverizar el líquido atomizado hacia arriba al interior de la capa de lecho fluidizado, caracterizado porque el gas de atomización es conducido a la cámara de mezclado (5) en un canal (7) concéntricamente al líquido y al interior de la cámara de mezclado que rodea las aberturas de salida tanto del líquido como del gas, permitiendo la mezcla eficaz del líquido y del gas de atomización a alta velocidad, y en el que una parte del gas de fluidización se canaliza a través de un capuchón de gas (1) que rodea la boquilla (2), creando, de este modo, un chorro de gas por encima del dispositivo de pulverización.

9. Utilización de un dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en un proceso destinado a la preparación de urea granular, y otros productos fundidos aptos para la producción de productos fertilizantes, tales como nitrato de calcio amonio, nitrato de amonio, sulfato de amonio y mezclas de los mismos.