DE2711726C2

DE2711726C2 - Vorrichtung zum Zerstäuben einer Flüssigkeit, insbesondere für die Melaminherstellung und die Harnstoffgranulatherstellung

Info

Publication number: DE2711726C2
Application number: DE2711726A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Van Hardeveld; Petrus Franziscus Alphonsus Maria Geleen Hendriks
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Koninklijke DSM NV
Priority date: 1976-03-26
Filing date: 1977-03-17
Publication date: 1986-06-12
Also published as: SE431292B; ES457116A1; NL7603164A; SE7703478L; BG31217A3; EG12472A; ATA176677A; US4109090A; BE852900A; AR212109A1; YU77877A; YU39280B; AU2340777A; IN155945B; NO152081B; CS245752B2; AT375558B; FR2345221A1; MX7629E; NO771061L

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerstäuben einer Flüssigkeit durch einen Gasstrom, insbesondere für die Melaminherstellung und die Harnstoffgranulatherstellung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, eine Flüssigkeit mittels einer aus zwei konzentrischen Rohren bestehenden Zweiphasendüse zu zerstäuben, wobei die Flüssigkeit durch das innen liegende Rohr und das Gas durch einen ringförmigen Kanal zwischen Innen- und Außenrohr strömt. Nach der US-PS 33 77 350 werden zum Versprühen von Harnstoff Düsen vorgesehen, deren Gasaustrittsöffnungen in der gleichen Ebene liegt wie die Harnstoffaustrittsöffnung, wobei die Gasaustrittsgeschwindigkeit vorzugsweise größer als die Schallgeschwindigkeit gewählt wird. Nach der NL-Patentanmeldung 69 02 755 werden zum Zerstäuben von Harnstoff Düsen verwendet, deren Gasaustrittsöffnung vor der Harnstoffaustrittsöffnung liegt, oder bei denen beide Öffnungen in der gleichen Ebene liegen. Die Gasaustrittsgeschwindigkeit beträgt dabei maximal 100 m/sec. Der Nachteil dieser bekannten Düsen liegt in der beschränkten Kapazität 3eim Zerstäuben großer Mengen Flüssigkeit, insbesondere von HasTistoff, ist entweder die Zerstäubung schlecht, oder es ist eine besonders große Menge Zerstäubungsgas oder eine hohe Gasgeschwindigkeit erforderlich.

Aus der US-PS 39 05 455 ist ferner eine Sprühdüse für Farbe oder entsprechende Flüssigkeiten bekannt, die zwei etwa parallel laufende Kanäle aufweist, wobei der äußere Kanal kurz vor der Mündung des innen liegenden Kanals in eine trichterförmige Ausnehmung mündet, welche den zunächst kegelförmigen und dann zylindrischen Endbereich des innen liegenden, für die Flüssigkeit vorgesehenen Rohrs umgibt. Hierbei ergibt sich durch die Umfangskante des zylindrischen Abschnitts des Flüssigkeitsrohres eine Verengung der Gasaustrittsöffnung, die zu einer für die Melamin- und Harnstoffgranulathersteliung ungünstige Zerstäubung führen würde.

Aus der DE-OS 14 00 690 ist schließlich ein Schmiermittelverteilungssystem bekannt, bei dem eine Düse ähnlich der zuvor beschriebenen Zerstäuberdüse Verwendung findet. Für das Schmiermittel ist ein Kanal in einem Vierkantkörper ausgebildet, der von einem dickwandigen Bereich aus eine kegelstumpfförmige Durchmesserverringerung und daran anschließend einen zylindrischen Abschnitt aufweist. Dieser Vierkantkörper ist in ein äußeres Rohr eingesetzt, so daß sich Gaszuführungskanäle ergeben, wobei entsprechend der Form der innen liegenden Düse auch der äußere Gaskanal mit einer kegeistumpfförmigen Querschnittsverringerung und einem daran anschließenden zylindrischen Kanal versehen ist. Die Gasströmung bildet hierbei einen Mantel um die in der Mitte austretende Flüssigkeit. Hierdurch ist diese Ausgestaltung nicht für eine Zerstäubung und Verteilung geeignet, wie sie für die Melamin- und Harnstoffgranulatherstellung gefordert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß eine Zerstäubung erreicht werden kann, die bei großem Durchsatz eine vor allem für die Melamin- und Harnstoffgranulatherstellung geeignete Feinheit und Verteilung ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch das steile, nahezu senkrechte Auftreffen des Gasstromes auf den Flüssigkeitsstrom wird dieser in überraschend guter Weise so zerstäubt, daß sich vor allem für die Harnstoffgranulat- und Melaminherstellungen günstige Tropfengröße und gleichmäßige Verteilung der zerstäubten Flüssigkeit ergibt. Mittels der erfindungsgemäßen Düse können große Flüssigkeitsmengen, z. B. 500 bis 4500 kg Flüssigkeit/ St, unter Verwendung von relativ geringen Mengen Zerstäubungsgas versprüht werden, auch wenn die Gasaustrittsgeschwindigkeit geringer als 100 cm/sec ist. Die Düse nutzt sich wenig ab und verstopft nicht leicht. Auch ist sie für Schwankungen in der Flüssigkeits- oder Gaszufuhr weniger empfindlich als die bekannten Düsen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine rotationssym-

metrische Düse und

Fig.2 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform.

Die F i g. 1 zeigt eine Düse mit einem innen liegenden Rohr 1 für Flüssigkeit, dessen zylindrischer Kanal 2 in einer Flüssigkeitsaustrittsöffnung 3 endigt, deren Ebene senkrecht zur Düsenachse liegt Die Stirnfläche 4 des Rohrs 1 ist kegelstumpfförmig abgeschrägt Sie bildet mit der Düsenachse einen Winkel od.

Das Rohr 1 ist koaxial in einem äußeren Rohr 6 so angeordnet, daß zwischen beiden Rohren ein ringförmiger Gaskanal 7 vorhanden ist In Strömungsrichtung in einem geringen Abstand nach der Flüssigkeitsaustrittsöffnung 3 wird der Ringkanal 7 durch einen steil nach innen gerichteten Wandabschnitt 8 radial nach innen gelenkt Der Wandabschnitt 8 geht über eine Abrundung 9 in einen zylindrischen Abschnitt 10 über, der einen zylindrischen Kanal 11 ergibt der koaxial zu dem Kanal 2 des Rohres 1 liegt und eine Austrittsöffnung 12 aufweist deren Ebene senkrecht zur Düsenachse liegt Der Wandabschnitt 8 bildet mit der Düsenachse einen Winkel x.

Die Stirnfläche 4 des Innenrohrs 1 und der Wandabschnitt 8 des äußeren Rohres 6 bilden einen kegelstumpfförmigen Ringkanal 13, dessen mittlerer Kegelwinkel 140 bis 180° beträgt

Der mittlere Kegelwinkel ist als Mittelwert der Winkel 2 χ λ und 2xx' zu verstehen. Die mittlere Strömungsrichtung des Gasstromes bildet somit mit der Düsenachse einen Winkel von 70—90°. Bei einem Winkel von 70° wird die Kapazität der Düse beschränkt, während bei einem Winkel von 90° die Düse empfindlich für sich im Gasstrom bildende Wirbel wird. Die mittlere Strömungsrichtung des Gasstromes kann in einem Winkel von 75 bis 87,5° zur Düsenachse liegen, und sehr gute Ergebnisse werden erzielt, wenn dieser Winkel 77,5—82,5° beträgt. Es ist günstig, die Winkel so zu wählen, daß der Winkel χ größer ist als der Winkel x¹, wobei der Unterschied --wischen beiden Winkeln weniger als 5° beträgt. Es wird aber eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Winkel χ und x¹ praktisch den gleichen Wert haben, so daß der kegelstumpfförmige Ringkanal 13 praktisch parallele Wände aufweist.

Für eine gute Zerstäubung wird bei dieser Bauweise relativ wenig Gas benötigt, und die Gefahr von Turbulenzen im Gasstrom sowie in der Austrittsöffnung der Düse sind relativ gering. Dies ist vor allem für eine Düse von Bedeutung, dis zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in einem aus festen Partikeln bestehenden Fließbett verwendet wird.

Das innen liegende Rohr 1 ist durch eine Schweißoder Schraubverbindung mit einem Leitungsabschnitt 16 verbunden, der bei der Ausführungsform nanh F i g. 1 zur Bildung eines Ringraumes 18 mit einem Außenmantel 17 versehen ist. Dieser Ringraum 18 kann mit wärmeisolierendem Materia! gefüllt oder zur Zirkulation eines wärmeübertragenden Mittels vorgesehen werden. Es kann auch eine elektrische Heizung in dem Ringraum 18 vorgesehen sein.

Das äußere Rohr 6 ist mit einem Leitungsabschnitt 19 verbunden, der mit einer nicht dargestellten Gasleitung in Verbindung steht.

Die Dickenabmessung des inneren Rohres 1 muß im Bereich der Austrittsöffnung 3 derart ausgebildet sein, daß die Stirnfläche 4 zusammen mit dem Wandabschnitt 8 einen kegelstumpfförmigen Kanal für eine ausreichende Gasführung ergibt. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 wird dazu ein dickwandiges Rohr 1 verwendet, so daß der Ringkanal 7 im Bereich des Endes des Rohres 1 in einen Ringkanal 15 mit gleichbleibender Querschnittsfläche übergeht. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 wird ein Innenrohr 21 mit verdicktem Ende vorgesehen, so daß der Ringkanal 27 in einen Ringkanal 35 mit kleinerer Querschnittsfläche übergeht Im übrigen entsprechen die in F i g. 2 mit 21 bis 39 bezeichneten Bauteile den in F i g. 1 mit 1 bis 19 bezeichneten Bauteilen.

ίο Der Austrittskanal 11 der Düse ist relativ kurz. Die Länge des Wandabschnitts 10 kann nur ¹A bis '/2 des Durchmessers der Austrittsöffnung 12 betragen. Bei einem längeren Austrittskanal 11 besteht die Gefahr, daß der Wandabschnitt 10 von der Flüssigkeit benetzt wird.

Beim Zerstäuben bestimmter Flüssigkeiten, z. B. von Harnstoffschmelze oder Salzlösungen, könnte dies zu Korrosion führen. Wenn ein relativ langer Austrittskanal 11 erwünscht ist kann dieser Kanal einen kleiner werdenden Durchmesser aufweisen, wobei der Durchmesser der Austrittsöffnung der Düse den kleinsten Durchmesser des Austrittskanals 11 bildet.

Das Rohr 1 kann anstelle des zylindrischen Kanals 2 einen etwas konisch zulaufenden Kanal aufweisen, wobei allerdings Turbulenzen im Flüssigkeitsstrom zu vermeiden sind. In jedem Falle bildet die Stirnfläche 4 des inneren Rohres 1 einen Winkel x¹ zur Düsenachse.

Das Verhältnis zwischen den Durchmessern von Düsenaustrittsöffnung 12 und Flüssigkeitsaustrittsöffnung 3 liegt zwischen 1,0 und 1,6, insbesondere zwischen 1,1 und 1,3. Wenn die Austrittsöffnung der Düse zu klein ist, wird der Wandabschnitt 10 des Austrittskanals 11 in F i g. 1 von Flüssigkeit benetzt, während bei einem zu großen Durchmesser die Zerstäubung beeinträchtigt wird oder für die Zerstäubung zu große Gasmengen oder zu hohe Gasgeschwindigkeiten erforderlich sind.

Der Abstand zwischen der Stirnfläche 4 des inneren Rohres 1 und dem Wandabschnitt 8 des äußeren Rohrs 6 soll so ausgelegt sein, daß die für den Gasdurchtritt verfügbare Querschnittsfläche zur Austrittsöffnung hin gleichbleibt oder kleiner wird. Vom kegelstumpfförmigen Ringkanal 13 aus soll somit das Gas durch den Austrittskanal 11 bis zur Austrittsöffnung 12 hin eine gleichbleibende oder zunehmende Geschwindigkeit haben. Günstig ist es, eine zunehmende Gasgeschwindigkeit vorzusehen, wobei die Querschnittsfläche im Ringkanal 13 größer ist als die Querschnittsfläche an der Düsenöffnung. Als Querschnittsfläche des kegelstumpfförmigen Ringkanals 13 wird die Querschnittsfläche an dem am nächsten an der Düsenaustrittsöffnung liegenden Teil des Kanals betrachtet. Die Gasgeschwindigkeit kann in der Düsenaustrittsöffnung auch geringer sein als in dem kegelstumpfförmigen Kanal. In diesem Falle nimmt aber die Gefahr der Wirbelbildung an der Düsenöffnung und im Austrittskanal zu und damit auch die Erosion.

Wenn die Düse zum Versprühen von Flüssigkeit in einem aus katalytisch aktiven oder inerten Partikeln bestehenden Fließbett bestimmt ist, ist zu empfehlen, die Stirnfläche der Düse teilweise abzurunden oder abzuschrägen, um eine Abnützung zu vermeiden und das Ansaugen von Katalysatorteilchen durch Wirbelbildung auf der Außenseite der Düse zu fördern, wodurch eine bessere Durchmischung von Katalysator und Flüssigkeit erreicht wird.

Die Abrundung des Wandabschnitts 9 in Fig. 1 zwischen Wandabschnitt 8 und Austrittskanal 11 ist von wesentlicher Bedeutung. Wenn der Radius der Abrundung zu gering ist, oder wenn keine Abrundung vorge-

sehen ist, so ergibt sich durch Flüssigkeitstropfen und partikelförmiges Material ein erhöhter Verschleiß. Bei zu großen Abrundungsradius wird für eine gute Zerstäubung zu viel Gas oder eine zu hohe Gasgeschwindigkeit erforderlich. Der Abrundungsradius des Wandabschnitts 9 soll so gewählt werden, daß sich im Gasstrom keine Wirbelbildung ergibt. Der Abrundungsradius beträgt 0,1 bis 0,4mal den Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung, günstigerweise 0,125- bis 0,375mal, und insbesondere 0,2- bis 0,3mal diesen Durchmesser. Der Übergang 5 zwischen dem Außenumfang des inneren Rohres 1 und der Stirnfläche 4 wird zur Vermeidung von Wirbeln im Gasstrom gleichfalls abgerundet. Durch Wirbelbildung kann sich Flüssigkeit an der Stirnfläche 4 niederschlagen, wodurch sich Korrosion ergeben kann. Zur Vermeidung von Turbulenz wird zweckmäßigerweise auch der Übergang 14 abgerundet. An diesen beiden Stellen ist der Abrundungsradius weniger kritisch.

Die Düsenabmessungen werden unter Berücksichtigung der zuvor angegebenen Verhältnisse durch die erwünschte Düsenkapazität bestimmt. Es kann ohne weiteres eine Kapazität von 4000 kg Flüssigkeit/Std. erreicht werden. Als Material für die Düse kann jedes formbeständige und verschleißfeste Material verwendet werden. Insbesondere sind Nickellegierungen geeignet, wie Nickellegierungen mit der Werkstoffnummer 2.4640(NiCr 15 Fe)(DIN 17 472), der Werkstoff nummer 2.4810 (NiMo 30) (DIN 17742) und der Werkstoffnummer 2.4602 (NiMo 16Cr)(DIN 17 742). Die am stärksten durch Verschleiß gefährdeten Teile, z. B. die Wandabschnitte 8,9 und 10, können mit einer verschleißfesten Schicht versehen werden oder aus einem Einsatzstück aus besonders verschleißfestem Material, wie Siliziumcarbid, Wolframcarbid oder Aluminiumoxid, bestehen.

Beim Betrieb der Düse wird Flüssigkeit durch das Rohr 1 geleitet, wobei die Flüssigkeit eine Austrittsgeschwindigkeit von 10 bis 200cm/sec hat, und das Gas durch den steilen, kegelstumpfförmigen Ringkanal 13 in Form eines nicht oder nur wenig turbulenten Stroms mit gleichbleibender oder zunehmender Geschwindigkeit zugeführt wird, so daß der Gasstrom den austretenden Flüssigkeitsstrom von allen Seiten umgibt und zerstäubt. Dabei wird eine derartige Gasmenge zugeführt, daß das Gewichtsverhältnis zwischen Gas und Flüssigkeit 0,1 bis 1,0 beträgt. Die zerstäubte Flüssigkeit tritt zusammen mit dem Gas durch den kurzen Austrittskanal 11 (Fig. l)aus.

Diese Arbeitsweise eignet sich besonders gut zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in einem aus festen Materialteilchen bestehenden Fließbett. In diesem Falle kann eine solche Gasmenge vorgesehen werden, daß die Austrittsgeschwindigkeit des Gases zwischen 20 und 120 cm/sec, insbesondere zwischen 40 und 100 cm/sec, beträgt, um ein Verpulvern der Fließbettpartikel zu vermeiden. Eine solche Arbeitsweise ist unter anderem beim Zerstäuben von Brennstoff- oder Abfallströmen in einer Fließbett-Verbrennungsanlage oder bei der Erdölhydriemng oder -vergasung von Bedeutung. Besonders gut eignet sich dieses Verfahren zum Zerstäuben von geschmolzenem Harnstoff in einem aus inertem oder katalytisch aktivem Material bestehenden Fließbett, wie es bei der Herstellung von Melamin oder Cyanursäure üblich ist In diesem Fall wird als Zerstäubungsgas Ammoniak oder ein Gemisch von Ammoniak und Kohlendioxid verwendet Die Temperatur des Harnstoffs beträgt wenigstens 133° C und in den meisten Fällen 135 bis 155° C. Die Temperatur des Gases ist weniger kritisch und liegt im allgemeinen zwischen 20 und 400°C.

Die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit das Rohr 1 verläßt und mit dem Gas in Berührung kommt, kann in weiten Grenzen schwanken. Insbesondere liegt die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zwischen 50 und 150 cm/sec.

Die Gasmenge kann auch so groß gewählt werden, daß das Gewichtsverhältnis zwischen dem pro Zeiteinheit zugeführten Gas und der Flüssigkeit zwischen 0,2 und 0,5 liegt. Es können auch größere Gasmengen verwendet werden, dies ist aber nicht erforderlich. Die Austrittsgeschwindigkeit des Gases aus der Düsenöffnung kann in weiten Grenzen variieren. Sie kann auch bei 60 bis 90 cm/sec liegen.
Die beschriebene Arbeitsweise eignet sich auch be-

!5 sonders für die Herstellung von Melamin, wobei Harnstoff in einem gegebenenfalls aus katalytisch aktivem Material bestehenden Fließbett in einem Reaktor zerstäubt wird, in dem ein Druck von 1 bis 25 bar und eine Temperatur von 300 bis 500° C aufrechterhalten wird, wobei im Reaktor auch mehrere Fließbette vorgesehen sein können, von denen wenigstens eines aus katalytisch aktivem Material besteht. Eine solche, von Harnstoff ausgehende Melaminsynthese ist an sich bekannt.

Die Arbeitsweise mit der beschriebenen Düse in einem aus festen Partikeln bestehenden Fließbett ist insofern von Vorteil, als bereits bei geringer Gasaustrittsgeschwindigkeit eine gute Vernebelung erreicht werden kann, so daß nur ein sehr geringer Verschleiß oder eine geringe Verpulverung der im Fließbett befindlichen Partikel auftritt. An der Düse selbst können keine festen Partikel durch Wirbelbildung in die Düse eingesaugt werden, so daß die Gefahr von Erosionen und Verstopfung vermindert wird. Trotz geringer Gasaustrittsgeschwindigkeit kann eine große Menge von Flüssigkeit, insbesondere geschmolzenem Harnstoff, verarbeitet werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Da es nicht gut möglich ist, die Arbeitsweise einer Düse beim Zerstäuben von Harnstoff mit Ammoniak als Zerstäubungsgas z. B. in einem Melaminreaktor zu beobachten, wurde in einer Reihe von Versuchen Wasser mit Luft als Zerstäubungsgas in verschiedenen Düsen zerstäubt. Es wurde festgestellt, daß Düsen, die unter diesen Bedingungen unzufriedenstellend arbeiten, auch zum Zerstäuben von Harnstoff nicht geeignet sind.

Beispiel I

Mit Luft als Zerstäubungsgas wird mit Hilfe einer Düse nach Fig. 1 Wasser versprüht; der Übergang 9 zum Düsenaustrittskanal ist jedoch nicht abgerundet. Der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung beträgt 38 mm, der Durchmesser der Flüssigkeitsaustrittsöffnung 20 mm; die Winkel α und a" sind 80°. Die versprühte Wassermenge beträgt 2000 kg/h, die Austrittsgeschwindigkeit der Luft ist 116 cm/sec. Eine solche Luftgeschwindigkeit entspricht bei derselben Impulskraft des Gasstromes je kg Flüssigkeit einer Ammoniakgasgeschwindigkeit von 80 cm/sec unter Betriebsbedingungen beim Zerstäuben von Harnstoff mit Hilfe von Ammoniak. Die Vernebelung des Wassers ist zufriedenstellend, an der öffnung der Düse wird jedoch ein Wirbel beobachtet, der zu einer Rückströmung führt Beim Versprühen von Harnstoff in einem Fließbett würde diese Düse Partikel aus dem Fließbett ansaugen, was zu ernsthaftem Verschleiß durch Erosion des Austrittskanals der Düse führen würde.

Beispiel II

Mittels einer Düse nach F i g. 1, jedoch wiederum ohne Abrundung am Übergang 9, mit Winkeln χ und a¹ von 70° und einem Durchmesser der Ausströmungsöffnung des Flüssigkeitskanals von 27 mm wird bei einer Luftaustrittsgeschwindigkeit von 116 cm/sec Wasser versprüht. Bei einem Durchsatz von 1000 kg Wasser/h ist die Vernebelung ziemlich gut bis gut, bei einem Durchsatz von 2000 kg Wasser/h jedoch schlecht. In beiden Fällen läßt sich im Austrittskanal ein Wirbel mit Rückströmung beobachten.

Beispiel III

10 Nachdem die Düse nahezu ununterbrochen 4 Monate in Betrieb gewesen ist, im allgemeinen bei einem Durchsatz von ungefähr 2000 kg Harnstoff/h, werden Reaktor und Düse kontrolliert. Die Düse weist praktisch keine Spuren von Erosion auf. Im Reaktor werden keine Korrosionserscheinungen, wie Grübchenbildung, beobachtet, weder am Reaktor selbst noch an den im Reaktor angebrachten Wärmeaustauschern. Aus dieser Tatsache läßt sich schließen, daß die Düse in dieser Periode immer gut gearbeitet hat. Bei schlechter Vernebelung gelangen nämlich bei der benutzten Düsenaufstellung Harnstofftröpfchen an die Reaktorwand und den Wärmeaustauscher, wodurch schnelle ernsthafte Korrosionserscheinungen auftreten.

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In einer Menge von 2000 kg/h wird Wasser mit Hilfe von Luft (Austrittsgeschwindigkeit 116 cm/sec) versprüht, mittels einer Düse nach F i g. 1 mit einem Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung von 38 mm, einem Durchmesser der Flüssigkeitsaustrittsöffnung von 32 mm, Winkeln χ und od von 80°, einem Abrundungsradius am Übergang 9 von 19 mm und einer Länge des Austrittskanals von der Abrundung bis zur Mündung von 26 mm. Unter diesen Bedingungen ist die Vernebelung unbefriedigend, im Austrittskanal treten jedoch keine Wirbel auf. Verlängerung des Austrittskanals bis 40 mm und in einer weiteren Variante bis 60 mm bringt keine Verbesserung der Nebelbildung mit sich. Eine gute Vernebelung wird erst bei Luftaustrittsgeschwindigkeiten von mehr als 170 cm/sec erreicht.

Beispiel IV

In einer Menge von 2000 kg/h wird Wasser mit Hilfe von Luft (Luftaustrittsgeschwindigkeit 116 cm/sec) versprüht mit einer Düse nach F i g. 1, die folgende Charakteristiken aufweist:

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Durchmesser	38 mm	40
Düsenaustrittsöffnung
Durchmesser	32 mm
Flüssigkeitsaustrittsöffnung	26 mm
Länge Austrittskanal
Radius der Abrundung	9 mm	45
(Übergang 9)
Radius der Abrundung	0,7 mm
(Übergangs)	80°
Winkel λ und a"
Abstand zwischen den Wänden	6,5 mm	50
des kegelförmigen Kanals

Unter diesen Bedingungen ergibt die Düse eine ausgezeichnete Vernebelung ohne Turbulenz an der Mündung oder im Austrittskanal. Bei einem Flüssigkeitsdurchsatz von 3000 kg/h ist die Vernebelung immer noch recht zufriedenstellend.

Beispiel V

Die in Beispiel IV beschriebene Düse wird zum Versprühen von geschmolzenem Harnstoff mit einer Temperatur von etwa 135° C mit Ammoniak als Zerstäubungsgas unmittelbar in einem aus katalytisch aktivem Material bestehenden, in einem Melaminreaktor befindlichen Fließbett verwendet Die Austrittsgeschwindigkeit des Ammoniakgases ist unter Betriebsbedingungen 80 cm/sec, der Harnstoffdurchsatz schwankt zwischen 1000 und 3000 kg Harnstoff/h.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zerstäuben einer Flüssigkeit durch einen Gasstrom, insbesondere für die MeIaminherstellung und die Harnstoffgranulatherstellung, mit einem Flüssigkeitskanal, der von einem im Querschnitt ringförmigen Gaskanal umgeben ist, dessen äußere Begrenzungswand kegelförmig in Richtung auf den Umfang des Flüssigkeitskanals verläuft und sich bis zu einem Austrittskanal erstreckt, der relativ kurz ausgebildet ist und koaxial zum Flüssigkeitskanal liegt, dadurch gekennzeichnet,

daß der Winkel α der äußeren Begrenzungswand (8) sowie der Winkel oi der inneren Begrenzungswand (4) des kegelförmigen Gaskanals gegenüber der Düsenachse 70 bis 90° beträgt und die durch die Stirnfläche des Flüssigkeitskanals gebildete innere Begrenzungswand (4) den Flüssigkeitskanal (2) schneidet,

daß die äußere Begrenzungswand (8) über eine Abrundung (9) in den Austrittskanal (10,11) übergeht, daß das Verhältnis von Durchmesser des Austrittskanals (11) zu dem des Flüssigkeitskanals (2) zwi- sehen 1,0 und 1,6 liegt, und

daß die Querschnittsfläche des Austrittskanals (11) gleich oder kleiner ist als die kleinste Querschnittsfläche des kegelförmigen Gaskanals (13).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen den Winkeln χ und oi zwischen 0° und 5° liegt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel α und ά 75 bis 87,5° betragen.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel α und <*' 77,5 bis 82,5° betragen.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Austrittsöffnung (12) der Düse und dem Durchmesser der Austrittsöffnung (3) der Flüssigkeit zwischen 1,1 und 1,3 liegt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Radius der Abrundung (9) und dem Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung (12) zwischen 0,1 und 0,4 liegt.