Устройство аппаратов с псевдоожиженным слоем
Многочисленные конструкции аппаратов с псевдоожиженным слоем, учитывают технологические условия протекания конкретных процессов, требования к качеству получаемых продуктов, специфические особенности взаимодействующих веществ. На рис. 4 показаны некоторые схемы аппаратов с псевдоожиженным слоем.
По принципу действия аппараты бывают периодического и непрерывного действия. В аппаратах непрерывного действия происходит взаимодействие газового потока с зернистым материалом, который непрерывно вводится в аппарат и выводится из него. Процесс может осуществляться в противотоке, прямотоке и перекрестном токе.
 а б в г |  ж | |
 д |  е | |
| Рис. 4. Принципиальные схемы аппаратов периодического и непрерывного действия с псевдоожиженным слоем: а - цилиндрический противоточный непрерывного действия; б - с направленной циркуляцией (силос); в - конический; г - с перемешивающим устройством; д - аппарат с активными струями (1 - корпус; 2 - решетка; 3 - 5, 7, 11 - штуцеры; 6 - сопло; 8 - активная струя; 9 - псевдоожиженный слой; 10 - крышка); е - устройство для пневмотранспорта (1 - шлюзовой затвор; 2 - бункер; 3 - пневмолиния; 4 - циклон); ж - секционный аппарат непрерывного действия ( 1 - корпус; 2 - газораспределительная решетка; 3 - переточное устройство) | ||
В цилиндрический противоточный аппарат непрерывного действия (рис. 4а) ожижающий газовый поток поступает снизу под газораспределительную решетку, а зернистый материал - в верхнюю часть аппарата. Для поддержания определенного уровня материала на газораспределительной решетке и вывода его из аппарата служит переточный патрубок.
Вертикальные цилиндрические силосы (рис. 4б) используют для накопления и усреднения больших партий зерновых материалов. Псевдоожиженный слой создается газом (воздухом), поступающим во внутреннюю полость между двумя днищами, которая разделена концентрической перегородкой на внешнее и внутреннее кольца. Во внешнее кольцо подается примерно в 2 раза больше газа, чем во внутреннее. За счет разного количества газа, подаваемого во внешнее и внутреннее кольца, в силосе создается направленная циркуляция зернового материала от периферии к оси аппарата, способствующая его перемешиванию.
В конических аппаратах (рис. 4в) уменьшение скорости снизу вверх позволяет псевдоожижать полидисперсные материалы. Газ подается через небольшое отверстие внизу аппарата с большой скоростью. Это позволяет при необходимости работать даже без газораспределительной решетки, что особенно важно при псевдоожижении комкующихся и слипающихся материалов. При значительном угле конусности аппарата струя газа может оторваться от стенок аппарата и образовать сплошной канал. По этому каналу будет двигаться с большой скоростью поток газовой взвеси, образующий над поверхностью слоя фонтаны твердых частиц. Такой слой называется фонтанирующим. В аппаратах с фонтанирующим слоем возникает интенсивная циркуляция зернистого материала от оси к его стенкам.
При псевдоожижении мелких частиц диаметром 25...40 мкм, обладающих склонностью к агломерации, слипанию и электризации, для улучшения перемешивания и разрушения застойных зон, а также для интенсификации процессов тепло- и массообмена используют газомеханический способ псевдоожижения. При этом способе дополнительную энергию вводят в слой посредством различного рода перемешивающих устройств и вибраторов (рис. 4г).
В последнее время получили распространение аппараты с псевдоожиженным слоем типа АС (активные струи), которые применяют для проведения химических превращений, смешения сыпучих материалов, осуществления совмещенных процессов сушки и грануляции (рис. 4д). Гранулы высушиваемого материала находятся в псевдоожиженпом состоянии на решетке 2, под которую через штуцер 4 подается воздух при температуре ~300°С. В псевдоожиженный слой с большой скоростью (5-10 
) через сопла 6 подается в виде струй воздух при температуре до 500оС. Высушиваемый материал вводится в слой через штуцер 7 в виде суспензии, которая распределяется по поверхности гранул и, высушиваясь, обеспечивает их рост. На струи расходуется 8-20% от общего количества высушивающего воздуха. Активные струи обеспечивают хорошее перемешивание слоя и предотвращают слипание гранул.
На рис. 4е показано устройство для пневмотранспорта зернистого материала в разбавленной псевдоожиженной фазе. Зернистый материал из корпуса 2 дозируется в пневмолинию 3 с помощью шлюзового затвора 1. Разделение псевдоожиженного слоя на зернистый материал и газ происходит на новом уровне в циклоне 4.
В тех случаях, когда необходимо получить противоток зернистого материала и псевдоожижающего агента в аппаратах непрерывного действия, применяют последовательное секционирование с получением каскада последовательно расположенных псевдоожиженных слоев. В таких секциях твердая фаза переходит с верхних слоев на нижние под действием силы тяжести либо через специальные перетоки, либо - при секционировании провальными тарелками - через отверстия тарелок, живое сечение которых принимают в пределах 15 - 30% (рис. 4ж).