[發明專利]用于將液體霧化的噴射方法和噴嘴

有效

• 申請號: 200980140221.6
• 申請日: 2009-09-08
• 公開（公告）號: CN102176977B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 吉安弗蘭科·貝德蒂
• 申請（專利權）人: 卡薩利有限公司
• 主分類號: B05B7/04
• 分類號: B05B7/04;B01J2/16
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶

技術領域

本發明涉及一種用于液體霧化的噴射方法和一種相關的噴射噴嘴。本發明的優選應用為使流化床制粒機(fluid-bed?granulator)中的生長液體霧化。

背景技術

霧化是通過適當的噴嘴將大量液體轉化為微小噴霧或者薄霧。在現有技術的霧化噴嘴中，通過在高速下與大量空氣或另一種適當氣體混合，將液體充分地霧化。空氣/液體的比率通常約為25-50％；相關的缺點是需要大的空氣壓縮機及其能量消耗。

液體霧化有許多應用領域。在本說明書的其余部分，將參考使流化床制粒機中的生長液體霧化的優選應用。

流化床制粒機是一種將液體轉化成具有預定形狀和尺寸的固體微粒的裝置。流化床制粒工藝通常用于生產尿素、硝酸胺、氯化胺和一般肥料的微粒。

WO?02/074427公開了包括容器的流化床制粒機，其中鼓風系統使給定量的微粒保持液化狀態，并且通過霧化的生長液體逐漸涂覆微粒并使微粒增大。所述生長液體可由將被微粒化的純物質或其溶液制成。已知向流化床供給相同或另一種物質的小固體顆粒(直徑通常小于2mm)，以提供用于生長液體逐漸沉積的起點并促進粒化工藝，其中該小固體顆粒被稱為種子。以基本術語而言，該工藝通過由生長液體的液滴對種子和微粒進行潤濕(wetting)、粘著和固化而進行，其中該種子和微粒一起形成流體床。

必須向流化床制粒機供給具有小且微量分散液滴的霧化液體，以獲得低速結晶，以及在生長液體為溶液(例如水溶液)時，使溶劑快速蒸發和獲得高純度(例如99.8％)的產物。

如上所述，現有技術的霧化器需要大量的空氣供給。例如通常以介于0.4和0.5之間的空氣/液體比率將用于尿素粒化的生長液體霧化。空氣流動速率約是液體流動速率的50％，且空氣速度約為200至300m/s并且壓力高達1巴(bar)。

相關的空氣消耗是一個主要缺點。以2000mtd(公噸每天)的速率生產尿素的工廠將需要大約1000mtd的空氣，也就是10⁶Nm³/d(一百萬標準立方米每天)。這樣大量的高速空氣需要昂貴且耗能的空氣供給區。用于機械設備(壓縮機等)的資本投入也是有關的。

WO?02/083320公開了一種噴嘴，其中通過經由渦流器件供給液相并且通過在所述渦流器件下游經由徑向孔或狹縫供給氣相而產生氣相進入液相的乳化液。為了形成乳化液，液體必須通過由渦流器件限定的小通道。

本發明公開了對現有技術霧化工藝的改進和相關的噴嘴。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供一種用于霧化液體的有效方法和器件，目的是低的空氣或氣體消耗以及簡單和可靠的噴嘴設計。

本發明的基本構想是通過氣相進入液體的乳化液的膨脹獲得霧化液體，并通過在輸出口噴嘴上游、在合適的噴射噴嘴的混合腔中將小但很快的氣體射流與液體混合而獲得所述的乳化液。

因此，本發明提供一種用于在噴射噴嘴中將液體霧化的方法，其中所述液體和氣相被供給到所述噴射噴嘴，并在所述噴嘴的輸出處獲得霧化流，該方法的特點在于：

-所述氣相和所述液體通過各自的通道供給至所述噴嘴內部的混合腔，在該混合腔獲得氣體在液體中的乳化液，該乳化液在所述腔的內部受到壓力并由被薄膜態的液體封住的氣泡形成；

-在該混合腔的入口區域處該氣相的速度為大約聲速或更大，以形成所述乳化液；

-所述霧化流通過所述乳化液的膨脹而獲得，用于將所述腔的出口處的液體薄膜霧化。

在優選實施例中，供給給所述混合腔的氣相的質量速率大大小于供給給同一混合腔的液體質量流量，并且優選地，該氣相的質量速率是液體質量速率的1至10％。

根據本發明，氣相的速度為大約聲速，即根據溫度具有聲速的數量級；優選地，進入混合腔的氣相的速度為稍微次音速、音速或超音速。接著在混合腔的所述入口區域處液體的速度比氣相的速度慢很多，通常為小于10m/s。

優選地，當該氣相為雙原子氣體時，混合腔中的絕對壓力是該氣相的供給壓力的約1/2，這是因為具有約0.5的膨脹率的雙原子氣體被加速到聲速。在優選實施例中，以約1至11巴的相對壓力將氣相供給給所述混合腔中，混合腔內的相對壓力為0.5至5巴。

根據本發明的一個優選實施例，乳化液在噴射噴嘴端部的會聚區域中膨脹，該噴射噴嘴包括一個或多個開口。