MX2011002859A - Metodo de pulverizacion y boquilla para la atomizacion de un liquido. - Google Patents

Abstract

Un método para atomizar un líquido (L) en una boquilla de pulverización (1), caracterizado porque una fase gaseosa (G) y dicho líquido (L) se alimentan a una cámara de mezcla (30) dentro de dicha boquilla (1), obteniendo una emulsión del gas en el líquido, la emulsión está bajo presión dentro de dicha cámara y está formada por burbujas de gas envueltas por el líquido en un estado de película, la velocidad de la fase gaseosa en la entrada de la cámara de mezcla es aproximadamente la velocidad del solido o mayor, y el líquido atomizado es obtenido por medio de una expansión de dicha emulsión en la salida de dicha cámara. También, se revela una boquilla (1) apropiada, que comprende una cámara de mezcla (30) y un dispositivo de distribución (D) que está adaptado para proveer la alimentación apropiada del gas y el líquido con el fin de formar dicha emulsión.

Description

MÉTODO DE PULVERIZACIÓN Y BOQUILLA PARA LA ATOMIZACIÓN DE UN LÍQUIDO ANTECEDENTES Campo técnico de la invención La invención se relaciona con un método de pulverización y con una boquilla de pulverización relacionada para la atomización de un líquido. Una aplicación preferida de la invención es la atomización de un líquido de crecimiento en un granulador de lecho fluidizado.

Antecedentes de la invención La atomización es la conversión de un medio líquido en una niebla o pulverización fina, por medio de una boquilla apropiada. En las boquillas de atomización del arte previo, se atomiza substancialmente el líquido al mezclarlo con una gran cantidad de aire, u otro gas adecuado, a una elevada velocidad. La proporción aire/líquido es normalmente de 25 a 50%; la desventaja relacionada es la necesidad de un gran compresor de aire así como el consumo de energía.

La atomización de un líquido tiene muchos campos de aplicación. En el resto de esta memoria descriptiva, se hará referencia a una aplicación preferida que es la atomización del líquido de crecimiento en un granulador de lecho fluidizado.

Un granulador de lecho fluidizado es un dispositivo que convierte un líquido en partículas sólidas de una forma y dimensión predeterminadas. El proceso de granulación de lecho fluidizado se utiliza comúnmente para la producción de gránulos de urea, nitrato de amonio, cloruro de amonio, fertilizantes en general.

La WO 02/074427 revela un granulador de lecho fluidizado que comprende un recipiente en donde un sistema de soplado de aire mantiene una cantidad dada de gránulos en un estado fluidizado y los gránulos son progresivamente recubiertos y acrecentados por medio de un líquido de crecimiento atomizado. Dicho líquido de crecimiento puede ser elaborado de la substancia pura a ser granulada o una solución de la misma. También es conocido alimentar el lecho fluidizado con pequeñas partículas sólidas (típicamente de menos de 2 mm de diámetro) de la misma u otra substancia, denominadas semillas, para proveer puntos de inicio para la deposición progresiva del líquido de crecimiento y promover el proceso de granulación. El proceso, en términos básicos, toma lugar cuando las pequeñas gotas del líquido de crecimiento humectan, se adhieren y solidifican en las semillas y gránulos que, juntos, forman el lecho fluidizado.

Un granulador de lecho fluidizado debe ser alimentado con un líquido atomizado, que tiene pocas y pequeñas gotas dispersadas, para obtener un baja velocidad de cristalización y, cuando el líquido de crecimiento es una solución (por ejemplo, una solución acuosa), para obtener una rápida evaporación del solvente y una elevada pureza (por ejemplo, 99,8%) del producto.

Como se indica líneas arriba, los atomizadores del arte previo necesitan un gran suministro de aire. La atomización del líquido de crecimiento para la granulación de la urea, por ejemplo, se lleva a cabo con una proporción aire/líquido que está típicamente entre 0,4 y 0,5. La tasa de flujo del aire es aproximadamente 50% de la tasa de flujo del líquido y la velocidad del aire es aproximadamente de 200 a 300 m/s y una presión de hasta 1 bar.

El consumo relevante de aire es una desventaja importante. Una planta para la producción de urea calculada para 2000 mtd (toneladas métricas por día) podría requerir aproximadamente 1000 mtd de aire, a saber 106 Nm3/d (un millón de metros cúbicos normales por día). Dicha gran cantidad de aire a elevada velocidad involucra una sección de alimentación de aire costosa y consumidora de energía. La inversión de capital para las máquinas (compresores, etc.) es relevante.

La WO 02/083320 revela una boquilla en donde se produce una emulsión de una fase gaseosa en una fase líquida al alimentar la fase líquida a través de un dispositivo de torbellino, y alimentando la fase gaseosa a través de ranuras o agujeros radiales, corriente abajo de dicho dispositivo de torbellino. Para formar la emulsión, el líquido debe ser pasado a través de pequeños pasajes definidos por el dispositivo de torbellino.

La invención divulga una mejora del proceso de atomización y de las boquillas relacionadas del arte previo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN El problema subyacente de la presente invención consiste en proveer un método y dispositivo efectivos para la atomización de un líquido, con los objetivos de bajo consumo de aire o gas, y un diseño simple y confiable de la boquilla.

La idea básica subyacente de la invención es la obtención de un líquido atomizado mediante la expansión de una emulsión apropiada de una fase gaseosa en el líquido, y para obtener dicha emulsión mezclar chorro(s) pequeño(s) pero muy rápido(s) con el líquido, dentro de una cámara de mezcla adecuada de la boquilla de pulverización, corriente arriba de la(s) boquilla(s) del orificio de salida.

Por lo tanto, la invención provee un método para la atomización de un líquido en una boquilla de pulverización, en donde dicho líquido y una fase gaseosa son alimentados hacia dicha boquilla de pulverización, y se obtiene un flujo atomizado en la salida de dicha boquilla, el método se caracteriza porque: - dicha fase gaseosa y dicho líquido son alimentados mediante respectivos pasajes a una cámara de mezcla dentro de dicha boquilla, en donde se obtiene una emulsión del gas en el líquido, la emulsión está bajo presión dentro de dicha cámara y formada por las burbujas de gas envueltas por el líquido en un estado de película; - la velocidad de la fase gaseosa en una región de entrada de la cámara de mezcla es aproximadamente la velocidad del sonido o mayor para formar dicha emulsión; - dicho flujo atomizado se obtiene mediante una expansión de dicha emulsión al atomizar la película de líquido en la salida de dicha cámara. En una configuración preferida, el caudal de masa de la fase gaseosa alimentada a dicha cámara de mezcla es substancialmente menor que el caudal en masa del líquido alimentado a la misma cámara de mezcla y, de manera preferible, el caudal de masa de la fase gaseosa es de 1 a 10% del caudal de masa del líquido.

La velocidad de la fase gaseosa, de acuerdo con la invención, es aproximadamente la velocidad del sonido, es decir, tiene el orden de magnitud de la velocidad del sonido, dependiendo de la temperatura; de manera preferible la velocidad de la fase gaseosa que ingresa en la cámara de mezcla es ligeramente subsónica, sónica o supersónica. La velocidad del líquido, en dicha región de entrada de la cámara de mezcla, es entonces mucho más lenta que la velocidad de la fase gaseosa, siendo por lo general menos de 10 m/s.

De manera preferible, cuando la fase gaseosa es un gas biatómico, la presión absoluta en la cámara de mezcla es de aproximadamente 1/2 de la presión de alimentación de la fase gaseosa, conforme el gas biatómico es acelerado a la velocidad del sonido con una relación de expansión de aproximadamente 0,5. En configuraciones preferidas, la fase gaseosa es alimentada a dicha cámara de mezcla a una presión relativa de aproximadamente 1 a 11 bar, y la presión relativa dentro de la cámara de mezcla es de 0,5 a 5 bar.

De acuerdo con una configuración preferida de la invención, la emulsión se expande en una zona convergente de la porción terminal de la boquilla de pulverización, que comprende una o más aberturas en el orificio.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, la fase gaseosa es alimentada a dicha cámara de mezcla mediante una entrada de gas que comprende por lo menos una corriente axial de gas, que ingresa a dicha región de entrada de la cámara de mezcla, y la entrada de la fase líquida está distribuida de manera simétrica alrededor de dicha entrada de gas. En configuraciones preferidas, el líquido es distribuido mediante múltiples pasajes circulares o que tienen otra forma, distribuidos alrededor de la zona de entrada del gas, por ejemplo en una circunferencia.

La fase gaseosa es generalmente aire. Una aplicación preferida del método antes mencionado es la granulación de la urea, en donde el flujo de líquido es urea líquida (urea fundida) o una solución acuosa de la misma y el flujo de gas es aire, de manera preferible, aire de calidad/tipo instrumental.

La invención es apropiada en particular, pero no de manera exclusiva, para la atomización del líquido de crecimiento en un proceso de granulación de lecho fluidizado. Un ejemplo es la granulación de la urea, en donde el líquido de crecimiento es urea líquida o una solución de urea; el aire es alimentado en la boquilla a una presión de aproximadamente 5 a 7 bar, mientras que la presión dentro de la zona de mezcla es de 2 a 4 bar, de manera que la expansión del aire que ingresa a la zona de mezcla convierte la energía de la presión del aire en energía cinética, es decir, el flujo del aire es fuertemente acelerado e ingresa a la zona de mezcla a aproximadamente la velocidad del sonido (por lo general alrededor de 400 m/s), mientras que la urea líquida es alimentada a una velocidad mucho menor de unos pocos metros por segundo.

Un objeto de la invención es también una boquilla de pulverización adaptada para funcionar de acuerdo con el método antes mencionado. Una boquilla preferida comprende un pasaje de entrada de gas y una pasaje de alimentación de líquido, y una cámara de mezcla en comunicación fluida con dicho pasaje del gas y el pasaje del líquido, por medio de un dispositivo de distribución de gas y de líquido dispuesto para suministrar una entrada de gas de alta velocidad en una zona de entrada de dicha cámara y un entrada de líquido mucho más lenta, distribuido de manera simétrica alrededor de dicha entrada de gas de la cámara, con el fin de formar una emulsión del gas en el líquido en dicha cámara de mezcla.

Dicha entrada de gas está diseñada para suministrar una velocidad de la fase gaseosa alrededor de aquélla del sonido, o mayor. En una configuración preferida, dicha cámara de mezcla es una cámara cilindrica simétrica alrededor del eje de la misma boquilla, con una porción terminal convergente que termina con una abertura de salida.

De acuerdo con una configuración, el dispositivo de distribución de gas y de líquido está dispuesto para suministrar una entrada de gas de alta velocidad rodeada por la entrada de líquido, por ejemplo en la forma de flujo de líquido distribuido sobre una circunferencia, en dicha zona de entrada de la cámara de mezcla. Configuraciones alternativas son posibles, por ejemplo, con el líquido entrando a través de un pasaje anular alrededor de la entrada de aire. La entrada de gas puede estar en la forma de uno o más chorros de alta velocidad, de manera preferible en el eje o cerca del eje de la cámara de mezcla.

En una configuración preferida, el dispositivo de distribución de gas y de líquido es substancialmente un montaje de una parte externa del cuerpo con una parte interna, el acoplamiento entre estas dos partes define una entrada de gas relativamente grande en comunicación con la entrada de gas de la boquilla, y pequeño(s) pasaje(s) de entrada de gas, se abren en la cámara de mezcla. De esta manera, el flujo del gas es acelerado a través de dicho dispositivo, convirtiendo la energía de la presión en energía cinética. El dispositivo tiene además por lo menos un pasaje de líquido en comunicación con la entrada de líquido de la boquilla y abierta en la misma cámara de mezcla.

En una realización preferida, dicha parte externa del cuerpo y la parte interna están formadas básicamente como una manga y un pasador insertado de forma coaxial en la manga. La manga tiene un pasaje de gas axial con una abertura posterior en comunicación con la entrada de gas de la boquilla y una abertura frontal en comunicación con la cámara de mezcla; el pasador está configurado a fin de definir uno o más pasajes en dicha abertura frontal, apropiados para generar corriente(s) de gas de alta velocidad en la cámara de mezcla; la manga lleva una parte de anillo alrededor de dicha abertura frontal, que tiene una pluralidad de pasajes para la fase líquida en comunicación fluida con la cámara de mezcla y la entrada de líquido de la boquilla. Por medio de estos pasajes, el líquido es distribuido alrededor del (de los) chorro(s) de gas de alta velocidad en la entrada de la cámara de mezcla.

De acuerdo con características de diseño preferidas adicionales, el pasador tiene una porción de núcleo que tiene un diámetro igual a la abertura frontal de la manga y una porción de cabezal que tiene un diámetro igual a la abertura posterior de la misma. Cortes longitudinales están formados a lo largo del pasador, desde el cabezal hasta el extremo de dicha porción de núcleo, la superficie inferior de dichos cortes están a una distancia desde el eje del pasador menor que el radio de dicha porción de núcleo. En la cara de entrada de dicho dispositivo de distribución, el flujo de gas es dejado pasar por grandes ranuras definidas por dichos cortes longitudinales en la porción de cabezal del pasador, mientras que en la cara de salida del dispositivo de distribución, pequeños pasajes de salida están definidos por dichos cortes, entre la porción de núcleo del pasador y la abertura frontal de la manga. Se proporcionará un ejemplo en la descripción detallada.

El término cortes se debe entender de una manera amplia, por ejemplo, el pasador puede ser maquinado o formado (por ejemplo, moldeado) directamente con dichos cortes en la porción de núcleo y la porción de cabezal, o los cortes pueden ser formados por fresado o en cualquier otra forma equivalente.

De manera preferible, la boquilla está formada por una parte del cuerpo y una punta troncocónica, enroscada o fijada a dicha parte del cuerpo. El dispositivo de distribución de líquido y gas está ajustado dentro de la boquilla, entre la parte del cuerpo y la punta. La punta termina con una porción cilindrica hueca, que define la cámara de mezcla.

Las principales características de la invención son la formación de dicha emulsión en la cámara de mezcla, en donde el volumen de la fase gaseosa es mucho mayor que el volumen de la fase líquida, y la atomización del líquido debido a la explosión de las burbujas que forman la emulsión cuando la presión cae en la abertura de entrada.

Los chorros de gas continuos que salen del dispositivo de distribución son convertidos en burbujas mientras contactan el líquido y el líquido, por otra parte, pasa a una condición de película, formando de esta forma dicha emulsión. En la porción terminal convergente de la boquilla, corriente abajo de la cámara de mezcla, la presión de la emulsión disminuye y las burbujas de gas se expanden, formando de este modo una emulsión con burbujas más grandes, pero aún envueltas en una película continua de líquido. Saliendo del orificio de la boquilla, debido a la caída repentina de la presión, la emulsión es fragmentada por la "explosión" de las burbujas, rompiendo la película líquida en una cantidad de pequeños fragmentos de líquido los cuales, bajo la tensión superficial, rápidamente se convierten en pequeñas gotitas esféricas. La salida de una boquilla que funciona con el método antes mencionado parece como una niebla muy fina con una baja velocidad.

Una primera ventaja de la invención es el bajo consumo de aire y luego el bajo costo de inversión para el sistema de alimentación de aire que incluye compresores y auxiliares, cuando se compara con los atomizadores del arte previo. Por lo general, el consumo de aire es tan pequeño como 1/10 de un sistema del arte previo.

La invención tiene una ventaja adicional de que solamente el gas (normalmente aire) es alimentado a través de los pasajes que tienen una pequeña sección transversal, mientras que la fase líquida es alimentada a una velocidad menor y a través de pasajes con una sección más grande. La emulsión se obtiene por medio de la alimentación de las dos fases en la cámara de mezcla y sin la necesidad de proveer pequeñas secciones de pasajes en el lado del líquido, lo cual es ventajoso especialmente cuando el líquido puede obstruir fácilmente los pequeños pasajes. Este es el caso por ejemplo de la urea líquida o de las soluciones que contienen urea.

La boquilla divulgada es también fácil de fabricar y ensamblar. En especial, ya que se obtienen los pasajes pequeños mediante el acoplamiento de dos piezas separadas, a saber la manga y el pasador coaxial, no hay necesidad de maquinar algunos orificios o pasajes muy pequeños, lo que resulta en una manufactura más rápida y menos costosa.

También se debe notar que la alimentación de la fase gaseosa (normalmente aire) a una presión relativamente elevada no es una desventaja porque, gracias a la técnica de mezcla, es suficiente una pequeña cantidad de aire.

Una aplicación preferida, pero no exclusiva de la invención, es un aparato de granulación. La invención se puede utilizar por ejemplo para la granulación de un producto como urea, azufre, nitrato de amonio u otro fertilizante. De manera preferible, la invención se utiliza en combinación con el granulador de lecho fluidizado divulgado en la solicitud de patente No. WO 02/074427.

Las ventajas y las características de la invención se mostrarán mejor a partir de la descripción de una configuración ilustrativa y no limitativa de la invención, realizada más adelante con referencia a los dibujos anexos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista en perspectiva frontal de una boquilla adaptada de acuerdo con una configuración preferida de la invención.

La Figura 2 es una vista en perspectiva posterior de la boquilla de la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en sección de la boquilla de las Figuras 1 y 2. Las Figuras 4 y 5 son una vista en sección y frontal de la parte externa o manga del dispositivo de distribución de gas y líquido de la boquilla de la Figura 3.

Las Figuras 6 y 7 son una vista en sección y frontal de la parte interna o pasador del dispositivo de distribución de gas y líquido de la boquilla de la Figura 3.

La Figura 8 es una vista en sección transversal de la boquilla de las Figuras 4, 5 y el pasador de las Figuras 6 y 7, acoplados juntos para formar el dispositivo de distribución de gas y líquido de la boquilla.

Las Figuras 9 y 10 son una vista frontal y posterior del dispositivo de la Figura 8, apreciadas respectivamente desde las direcciones IX y X indicadas en dicha Figura 8.

La Figura 11 es un detalle de la Figura 10 que muestra los pequeños pasajes de aire en el lado de salida del dispositivo.

La Figura 12 es una vista en sección transversal de la boquilla en un ejemplo del uso en un granulador de lecho fluidizado de urea.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Una boquilla 1 comprende una parte de cuerpo principal 2 y una punta 3, fijada al cuerpo principal 2 mediante tornillos 4 o cualquier otro medio apropiado. La punta 3 tiene una porción base substancialmente troncocónica 3a y una porción substancialmente cilindrica 3b, las cuales en el ejemplo son integrales en una única pieza, pero en diferentes configuraciones se pueden concebir como piezas separadas.

La parte de cuerpo principal 2 tiene una entrada de aire posterior 2a y entrada de líquido 2b. Dichas entradas 2a y 2b están en comunicación con un pasaje de gas 5 y un pasaje de líquido 6 en la parte de cuerpo 2. La porción de boquilla 3b termina con un orificio de boquilla 35 (Figura 3).

Una cámara de mezcla 30 está formada dentro de la porción 3b de la punta de la boquilla. La cámara 30 tiene una región de entrada 30a con una porción 31 la cual, en el ejemplo, tiene un diámetro mayor. Corriente abajo de la cámara 30, hay una sección convergente 34 y el orificio de salida 35 de la boquilla 1. Dicho orifico 35 se puede formar para obtener un cono o flujo en forma de abanico.

La boquilla 1 comprende un dispositivo de distribución interno de gas y líquido D. Básicamente, dicho dispositivo D tiene una cara de entrada que recibe los flujos de líquido y aire provenientes de los canales 5 y 6 y una cara de salida que alimenta la cámara de mezcla 30. El dispositivo de distribución D está dispuesto para proveer la alimentación apropiada de aire y líquido en la región 30a de la cámara de mezcla 30. En el ejemplo, el dispositivo D está diseñado para suministrar chorros de gas a elevada velocidad cerca del eje A-A, rodeado por el líquido distribuido de una manera simétrica sobre una circunferencia.

La siguiente es una descripción de una configuración preferida con referencia a las Figuras 3 a la 11 anexas.

El dispositivo D está formado por una manga 10 y un pasador 20. El pasador 20 se inserta de manera coaxial en la manga 10, y el montaje de la manga y el pasador está posicionado entre la parte de cuerpo 2 y la punta 3, en un asiento formado por la porción troncocónica 3a de la punta 3.

La manga 10 (Figuras 4 a 5) es substancialmente un cuerpo cilindrico con un pasaje axial 11 , que tiene una abertura posterior 12 y una abertura frontal 13, dicha abertura frontal tiene de manera preferible un diámetro más pequeño que la abertura frontal. La porción frontal de la manga 10 tiene un anillo externo 14 con una pluralidad de agujeros 15, distribuidos en una circunferencia 17 y rodeando la abertura frontal 13 del pasaje axial 11. El reborde interno 13a de dicha abertura frontal 13 es redondo.

El pasador 20 (Figuras 6 a 7) tiene una porción terminal 22 con una dimensión total, tal como un diámetro, que substancialmente se iguala a la dimensión interna de la abertura frontal 13 del pasaje 11 , y dicha porción terminal 22 está conformada para dejar un(os) pequeño(s) pasaje(s) entre el pasador y la manga, en la cara de salida del dispositivo D.

Más en detalle, en una configuración preferida, el pasador 20 comprende una porción de núcleo cilindrica 23 y una porción de cabezal 24 que tiene un diámetro mayor que aquél de la porción de núcleo 23. Por lo menos un corte longitudinal 25 está formado a lo largo del pasador 20, desde el cabezal 24 hasta el extremo 22 de la porción de núcleo 23, la superficie inferior de dicho corte 25 está a una distancia desde el eje del pasador (que durante el uso es el mismo eje A-A) menor que el radio del núcleo 23. De manera preferible, hay múltiples cortes separados angularmente de manera uniforme, por ejemplo, cuatro cortes a intervalos de 90°, conforme se muestra.

El dispositivo D formado por la manga 10 y el pasador 20 se muestra en la Figura 8. El pasador 20 tiene aproximadamente la misma longitud de la manga 10 y puede ser ajustado en la manga y a través del pasaje 11 , hasta que la porción de cabezal 24 descanse sobre la superficie anular 18 indicada en la Figura 4.

En el lado de entrada del Dispositivo D (Figura 9), el diámetro de la poción de cabezal 24 substancialmente se iguala al diámetro interno de la abertura posterior 12, con una separación adecuada para el montaje sin restricciones y se permite el flujo del gas a través de las ranuras relativamente grandes 26 definidas por los cortes 25 en el cabezal de pasador 24.

En la cara opuesta de salida del dispositivo D (Figura 10), el diámetro de la porción de núcleo 23 substancialmente se iguala al diámetro del pasaje 13, con una separación adecuada para el montaje sin restricciones. Debido a que los cortes 25 y su distancia del eje A-A que es menor que el radio del núcleo 23, se define un pequeño pasaje de salida 27 a través de cada uno de los cortes 25 en la porción terminal 22 del pasador. Dicho(s) pequeño(s) pasaje(s) 27, debido a su pequeña sección transversal, son capaces de generar chorros de gas de alta velocidad que ingresan en la cámara 30, cuando la boquilla 1 está en uso. Un detalle de la salida de aire del dispositivo D se muestra en la Figura 11 , que presenta los pasajes 27, entre el núcleo de pasador 23 y el pasaje 13 de la manga.

Los pasajes o ranuras 27, en una configuración preferida de la invención, tienen una forma alargada y están separados uniformemente alrededor del eje A-A de la boquilla 1 ; más preferiblemente se proveen de cuatro a ocho cortes 25 y las correspondientes ranuras 27. En otra configuración de la invención (no mostrada), los pasajes 27 pueden ser obtenidos con un elemento hexagonal tal como un perno o tornillo, coaxial a una abertura circular, tal como el pasaje 13.

El dispositivo D está posicionado de manera tal que el pasaje axial 11 de la manga 10, por medio de la abertura posterior 12, está en comunicación fluida con la entrada de aire. Un espacio anular 16 está definido alrededor del dispositivo D, entre la manga 10 y la poción 3a de la punta 3, dicho espacio 16 está en comunicación fluida con la entrada de líquido. Los agujeros 15 proveen la comunicación fluida entre dicho espacio 16 y la cámara de mezcla 30.

Se puede apreciar que la alimentación de aire está en comunicación con la cámara de mezcla 30 por medio del pasaje 6 en la parte de cuerpo 2, y luego a través de los pasajes 26 y 27 en el dispositivo de distribución D. La alimentación del líquido, de otro lado, está en comunicación con la cámara de mezcla 30 por medio del espacio anular 16 y los agujeros 15. Una empaquetadura en O 32 asegura la hermeticidad de la trayectoria del gas y otra empaquetadura en O 33 es para la hermeticidad de la trayectoria del líquido. Se pueden utilizar otras empaquetaduras, si se considera apropiado.

Se puede apreciar además que los agujeros 15 proveen una alimentación discreta de líquido hacia la cámara 30, distribuidos en la circunferencia 17 alrededor de los pasajes de gas 27. En otras configuraciones de la invención, el líquido puede ser alimentado a la cámara 30 a través de una abertura circular anular que rodea las corrientes de gas que ingresan en la misma cámara 30. Para este propósito, un pasaje anular continuo, o dos o más ranuras en forma de arco alargadas, pueden reemplazar los agujeros 15.

Las dimensiones, por supuesto, pueden variar de acuerdo con las necesidades. La tasa de flujo de entrada está determinada por la sección transversal total de los pasajes 27, los que van a ser diseñados en correspondencia. Las figuras se relacionan con una configuración sónica, en donde la velocidad del aire en la salida de los pasajes 27 es aproximadamente la velocidad del sonido. En una configuración supersónica, el perfil del pasaje 13 y/o del pasador 20 es tal que determina un canal convergente/divergente en dichos pasajes 27.

Haciendo referencia ahora al ejemplo de uso de la Figura 12, la boquilla 1 está acoplada a una pared W de un granulador de lecho fluidizado para urea, y los respectivos conductos para aire y líquido 7 y 8 están conectados a las entradas posteriores 2a y 2b. Una cubierta 41 define un espacio intermedio 40 alrededor de los conductos 7 y 8, que se pueden utilizar, si es apropiado, para suministrar un medio de calentamiento.

El aire G es alimentado a través del conducto 7 a una presión de aproximadamente 5 a 7 bar, mientras que la presión en la cámara de mezcla 30 se mantiene baja, por ejemplo de 2 a 4 bar. Al fluir a través de los pasajes 27, el aire es acelerado ya que parte de su energía de presión se convierte en energía cinética, ingresando en la cámara de mezcla 30 en la forma de corrientes axiales concentradas cerca del eje A-A.

El líquido L, mientras tanto, es alimentado a la misma cámara de mezcla 30 desde el conducto 8 a través del espacio 16 y los pasajes formados por los agujeros 15, a una baja velocidad de pocos metros por segundo. Las corrientes de líquido generadas por los agujeros 15 ingresan en la porción 31 de la cámara de mezcla 30, y luego son dirigidas a la región de las corrientes de aire. En el ejemplo, el líquido en el conducto 7 es urea en estado fundido y, se suministra vapor caliente en el espacio intermedio 40 para mantener la urea en un estado fluido.

Por lo tanto, la fase gaseosa, en este ejemplo el flujo de aire, se dispersa en la forma de burbujas muy pequeñas en la fase líquida, formando una emulsión aire en líquido en la cámara 30, substancialmente de burbujas de aire envueltas en una película continua de líquido. Corriente abajo, la porción convergente 34 provee una zona de aceleración, en donde la presión de la emulsión disminuye y, como consecuencia, las burbujas de aire se expanden, lo que conduce a una mezcla en donde las burbujas son más grandes y están rodeadas por la película de la fase líquida.

Al salir del orificio de boquilla 35, la presión cae y la emulsión se fragmenta en gotas muy pequeñas que, bajo la acción de la tensión superficial, forman pequeñas gotas esféricas. La velocidad de las partículas de líquido corriente abajo del orificio 35 es baja, sin tomar en cuenta la elevada velocidad del flujo de aire dentro de la cámara de mezcla 30. La salida de la boquilla 1 realmente parece una fina niebla de líquido atomizado. En consecuencia, la boquilla 1 lleva a cabo el método conforme se revela líneas arriba.

Claims (16)

REIVINDICACIONES Lo que se reivindica es:

1. Un método para atomizar un líquido (L) en una boquilla de pulverización (1), caracterizado porque dicho líquido (L) y una fase gaseosa (G) se alimentan a dicha boquilla de pulverización (1), y se obtiene un flujo atomizado en la salida de dicha boquilla, el método está caracterizado porque: dicha fase gaseosa (G) y dicho líquido (L) se alimentan a través de respectivos pasajes (5, 6) a una cámara de mezcla (30) dentro de dicha boquilla (1), caracterizado porque se obtiene una emulsión del gas en el líquido, la emulsión está bajo presión dentro de dicha cámara y formada mediante las burbujas de gas envueltas por el líquido en un estado de película; la velocidad de la fase gaseosa en una región interna (30a) de la cámara de mezcla (30) es aproximadamente la velocidad del sonido o mayor, con el fin de formar dicha emulsión; dicho flujo atomizado se obtiene mediante una expansión de dicha emulsión al atomizar la película de líquido en la salida de dicha cámara (30).

2. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1 , caracterizado porque el caudal de masa de la fase gaseosa alimentada a dicha cámara de mezcla (30) es substancialmente menor que el caudal de masa del líquido alimentado a la misma cámara de mezcla, y de manera preferible de 1 a 10% de dicho caudal de masa del líquido.

3. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la velocidad del líquido en dicha región de entrada (30a) de la cámara de mezcla (30) es substancialmente menor que la velocidad de la fase gaseosa y de manera preferible menor que 10 m/s.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la fase gaseosa se alimenta a dicha cámara de mezcla (30) a través de una entrada de gas que comprende por lo menos una corriente axial de gas, que ingresa en dicha región de entrada (30a) de la cámara de mezcla (30) y la entrada de líquido en dicha cámara (30) está distribuida de una manera simétrica alrededor de dicha entrada de gas.

5. Un método de acuerdo con la Reivindicación 4, caracterizado porque el liquido es alimentado a la cámara de mezcla (30) por medio de una pluralidad de chorros de líquido distribuidos en una circunferencia (17) alrededor de dicha entrada de gas en la cámara de mezcla (30).

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el flujo atomizado en la salida de dicha boquilla está conformado en forma de cono o abanico.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fluido atomizado se utiliza en un proceso de granulación de lecho fluidizado, y dicho líquido (L) es una fase líquida que contiene un líquido de crecimiento para dicho proceso de granulación de lecho fluidizado.

8. Un método de acuerdo con la Reivindicación 7, caracterizado porque la fase gaseosa es aire y la fase liquida es urea líquida o una solución de la misma, o nitrato de amonio, o un fertilizante.

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la fase gaseosa se alimenta dicha cámara de mezcla a una presión relativa de aproximadamente 1 a 11 bar, y la presión relativa dentro de la cámara de mezcla es de 0,5 a 5 bar.

10. Una boquilla de pulverización para atomizar un líquido (L), la boquilla comprendiendo un pasaje de entrada de gas (5) y un pasaje de alimentación de líquido (6), y además comprendiendo una cámara de mezcla (30) en comunicación fluida con dicho pasaje de gas (5) y el pasaje de líquido (6), por medio de un dispositivo de distribución de gas y líquido (D) dispuesto para proveer la entrada de gas a alta velocidad en una región de entrada (30a) de dicha cámara (30) y una entrada de liquido mas lenta en la misma región de entrada (30a) de la cámara, para formar una emulsión de gas en el liquido en dicha cámara de mezcla (30).

1 1. Una boquilla de pulverización de conformidad con la reivindicación 10, en donde dicho dispositivo de distribución de gas y líquido (D) esta dispuesto para proveer que la entrada de liquido sea distribuido en una forma sistemática alrededor de dicha entrada de gas en la región (30a) de la cámara (30).

12. Una boquilla de conformidad con la reivindicación 11 , en donde dicho dispositivo de distribución de gas y líquido (D) esta dispuesto para proveer una pluralidad de chorros de gas rodeados por un flujo de liquido distribuido sobre una circunferencia, en dicha región de entrada (30a) de la cámara de mezcla (30).

13. Una boquilla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en donde dicho dispositivo de distribución de gas y líquido (D) comprende una manga (10) y un pasador (20), el pasador (20) se inserta de manera coaxial en la manga (10), y en donde: - la manga (10) tiene un pasaje axial (1 1 ) con una abertura posterior (12) en comunicación con la entrada de gas, y una abertura frontal (13) con un reborde interno (13a) y en comunicación con la cámara de mezcla (30); el pasador (20) siendo formado para definir un pasajes (27) en dicha abertura frontal (13) adecuada para generar chorros de gas de alta velocidad dentro de dicha cámara de mezcla (30). - la manga (10) tiene un anillo externo (14) rodeando la abertura frontal (13) teniendo una pluralidad de agujeros (15) para la fase liquida, dichos agujeros (15) están en comunicación fluida con la cámara de mezcla (30) y con la entrada de liquido, de tal forma que el flujo de liquido de los agujeros (15) de dicho reborde, en uso, se distribuyen alrededor de la corriente(s) de gas de alta velocidad, en la entrada (30a) de dicha cámara de mezcla (30).

14. Una boquilla de conformidad con la reivindicación 13, en donde el pasador (20) tiene una porción de núcleo (23) que tiene un diámetro igual a dicha abertura frontal (13) de la manga (10), y una porción de cabezal (24) que tiene un diámetro igual a dicha abertura posterior (12) de la misma, y cortes longitudinales (25) están formados a lo largo del perno (20), desde el cabezal hasta el final de dicha porción de núcleo, la superficie inferior de dichos cortes estando a una distancia del eje del perno (20) menor al radio de dicha porción de núcleo (23), el pasador estando insertado dentro de dicha manga (10) formando un dispositivo de distribución de gas y líquido, el flujo de gas esta permitido por ranuras grandes (26) definidas por dichos cortes longitudinales (25) en la porción del cabezal (24) del pasador, mientras que en la salida lateral del dispositivo de distribución, pequeños pasajes de salida (27) están definidos por dichos cortes, entre la porción del núcleo (23) del perno y la abertura frontal (13) de la manga (10).

15. Una boquilla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, la boquilla tiene una punta (3) que contiene dicha cámara de mezcla (30) y termina con una sección convergente (34) y con un orificio de boquilla(35), dicho orificio de boquilla se puede moldear para formar un cono o flujo en forma de abanico.

16. Un aparato de granulación de lecho fluido, que comprende al menos una boquilla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.