CC BY
83
------------------□ □---------------------
У статті дано опис процесу грануло-утворення в барабанному грануляторі сушарки та визначено ключові технологічні параметри. Наведено результати дослідження впливу їх на розмір гранул та обгрунтовано значення, при яких вихід товарної фракції буде максимальний
Ключові слова: грануляція і сушка, товарна фракція
□---------------------------------□
В статье дано описание процесса гра-нулообразования в барабанном грануляторе сушилки, определены ключевые технологические параметры. Приведены результаты исследования влияния их на размер гранул и обоснованы значения, при которых выход товарной фракции будет максимальный
Ключевые слова: грануляция и сушка, товарная фракция
□---------------------------------□
The article describes the process of granule formation in a drum granulator of the dryer and identifies the key technological parameters. Results of their influence on granule size are given, values of maximum yield of the commodity fraction are justified Keywords: granulation and drying, commodity fraction ------------------□ □---------------------
УДК 661.152.32
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГРАНУЛЯЦИИ И СУШКИ В ТЕХНОЛОГИИ УДОБРЕНИЙ МАРКИ «СУПЕРАГРО N:P 10:40»
С.В. Дуд ка
Ведущий инженер ПАО «Укрхимпроект» Отдел МТ-1 ул. Ильинская, 13, г. Сумы, 40009 Контактный тел.: (0542) 61-04-67, 099-733-26-64 Е-mail: [email protected]
В.И Тошинский
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Кафедра Автоматизации химико-технологических систем
и экологического мониторинга Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» ул. Фрунзе, 21, г. Харьков, Украина, 61002 Контактный тел.: (057) 707-66-87
Введение
В настоящее время в Украине производство и применение фосфорсодержащих минеральных удобрений значительно сократилось из-за высокой себестоимости и недостаточно высокой агрохимической эффективности.
В связи с этим на ПАО «Сумыхимпром» разработана рецептура нового высокоэффективного комплексного удобрения Суперагро N:P 10:40 c содержанием 40% P2O5 , 10% азота и 5% серы.
Широкомасштабный выпуск удобрений этой марки сдерживается существующим аппаратурно-технологическим оформлением производства, которое не позволяет добиться однородного гранулометрического состава продукта и приводит к увеличению соотношение ретур-продукт более чем в 2 раза и дополнительным энергозатратам.
В общем случае процесс гранулообразования минеральных удобрений состоит из двух основных стадий: пульпообразования, грануляции и сушки.
В данной статье авторами приводятся данные по исследованию влияния технологических параметров на стадии грануляции и сушки на фракционный состав.
Целью данной работы является определение влияния таких технологических параметров как темпера-
тура сушильного агента, разрежение, диаметр капли на процесс гранулообразования сложных минеральных удобрений марки Суперагро N:P 10:40.
Материалы и результаты исследований
Для проведения экспериментов использована промышленная установка получения гранулированного суперфосфата в барабанных грануляторах сушилках (БГС) на ПАО «Сумыхимпром» рис.1
Аппарат представляет собой наклоненный в сторону выгрузки барабан, вращающийся со скоростью 3—5 об/мин. Аппарат БГС оборудован подъемно-лопастной насадкой для создания завесы ретура, возвратным шнеком и подпорным кольцом, для распыления пульпы на форсунку БГС постоянно подается сжатый воздух.
Физико-механические процессы, протекающие в аппарате, принципиально описываются следующим образом. По внутреннему шнеку непрерывно возвращается часть высушенного продукта в головную часть аппарата БГС. Кроме того, в головную часть аппарата подается скребковым конвейером внешний ретур, полученный в процессе классификации некондиционных гранул. При вращении барабана внутри его образуется мощная завеса из смеси ретурных частиц
Е
высушенного материала. Капли пульпы напыляются на указанные частицы и одновременно теряют влагу. При этом происходит рост зародышей гранул и образование новых.
Рис. 1. Схема барабанного гранулятора-сушилки (БГС):
1 — корпус барабана; 2 — обратный шнек; 3 — лопастная насадка; 4 — загрузочная камера; 5 — патрубок для подвода сушильного агента; 6 — форсунка для распыливания пульпы; 7 — смотровое окно; 8 — патрубок для подачи внешнего рецикла; 9 — подпорное кольцо; 10 — бандаж;
11 — полочная насадка; 12 — венцовая шестерня;
13 — конус-классификатор; 14—патрубок для отвода отработанного сушильного агента; 15 — патрубок для выгрузки гранул; 16 — выгрузочная камера.
На стадии грануляции и сушки решающими параметрами, влияющими на гранулометрический состав, является температура сушильного агента, разряжение в аппарате, диаметр капли распыляемой пульпы [1]. Исследования проводились при постоянных величинах на стадии пульпообразования (табл.1.)
Таблица 1
Технологические параметры на стадии пульпообразования
Параметр
Температура, °С Плотность, г/см3 X а Влажность пульпы, % масс. Массовая доля СаО, % масс. Массовая доля Р2О5, % масс. Массовая доля SOз, % масс. Соотношение Р2О5/ SO3 СО о СЛ /О а С е Я н е ше о н т о о С Эквивалентный диаметр кристалла гипса, мм
93 1,35 4,1 43 5,5 24 2,88 8,6 1,91 0,09
Как видно, с увеличением разрежения растет эквивалентный диаметр гранул и падает содержание товарной фракии. В БГС разрежение, создаваемое хвостовым вентилятором, поддерживается в диапазоне 0,01-0,06 кПа для обеспечения отсоса дымовых газов и предотвращении отрыва пламени в горелке топки. При этом действительная скорость газов в аппарате составляет wд=0,7 м/с. Согласно данным [3,4] скорость витания частиц определяется по зависимости 1 и равняется для частиц 0,09 мм wсв=0,67 м/с. Так как wд> wсв то в аппарате будет происходит унос большого количества влажных частиц от зоны подачи теплоносителя, что приводит к тому, что в зоне контакта теплоносителя с неорошаемой частью завесы вследствие отсутствия влаги происходит перегрев материала и возможно его плавление и разложение. Вследствие ухудшается завеса, уменьшается количество центров гранулообра-зования происходит плавление продукта и забивается система пылегазоочистки.
Рис. 2. Зависимость эквивалентного диаметра и фракционного состава гранул от температуры на выходе из БГС. Разрежение 0,06 кПа, диаметр капли 0,3 мм.
Так как температура сушильного агента и разряжение в аппарате не связаны между собой физическим смыслом, то можно говорить о влиянии каждого параметра на процесс гранулирования отдельно. Температура сушильного агента изменялась в диапазоне 93-105° С, разрежение от 0,01-0,06 кПа, а диаметр капли 0,1-0,27 мм. Эти зависимости представлены на рис. 2, 3.
Рис. 3. Зависимость эквивалентного диаметра и фракционного состава гранул от разрежение в БГС. Температуре на выходе из БГС 101° С, диаметр капли 0,3 мм.
ю =-
тс
d Рс,
Лг
18 + 0,575>/ЛГ
(1)
3
где: цср и рср - вязкость и плотность сушильного агента при средней температуре; d- наименьший диаметр частиц материала; Аг- критерий Архимеда.
Для предотвращении уноса необходимо снизить действительную скорость газов до 0,6 м/с, что соответствует разрежению 0,01 кПа, при этом выход товарной фракции достигнет максимального значения 90%.
Одним из наиболее важных параметров гранулирования является диаметр капель пульпы распыли-ваемых на поверхность ретура, т.к чем крупнее капля, тем меньше интенсивность удаления жидкости, тем более вероятен рост гранул на ее поверхности [2]. Это утверждение подтверждается на практике (рис.4).
Рис. 4. Зависимость диаметра эквивалентного от диаметра капли
этому авторы рекомендуют использовать форсунку с завихрителями. При этом при одном и том же давлении воздуха капли пульпы получаются меньшего диаметра. Следует отметить, что увеличение давления воздуха свыше 3,5 кгс/см2 приводит к пробиванию завесы ретура и забивке лопастной насадки пульпой. Общий вид форсунки с завихрителями представлена н рис.6. Это пневматическая форсунка с установленными 5-ю завихрителями накланенными по ходу движения пульпы под углами 45° и 30°.
6
Г
Вход воздуха
Б-Б
Рис. 6. Форсунка с завихрителями
Так, с увеличением диаметра капли увеличивается эквивалентный диаметр гранул на выходе из аппарата БГС и уменьшается содержание товарной фракции. Оптимальным значением диаметра капли будет 0,1мм, т.к. выход товарной фракции будет максимальный 98%. Однако диаметр капли зависит от давления сжатого воздуха, подаваемого на распыл пульпы и конструкции самой форсунки [5]. Эта зависимость представлена на рис.5.
Рис. 5. Зависимость диаметра капли от давления распыла и типа форсунки
Как видно из рис.5, форсунка без завихрителя может получить каплю в диапазонах 0,25-0,6 мм. По-
Эффективная работа форсунок с завихрителями связана с особенностью их гидродинамики, так как в них создается дополнительное гидросопротивление, что ведет к увеличению разности скоростей жидкости и газа, вследствие чего струя жидкости дробится на более мелкие капли [5]. Это видно из зависимости 2,
р(У - У2)Ч
(2)
где d - средний диаметр капли, м; do - диаметр жидкостного сопла, м
VI - скорость воздуха на распыл, м/с;
V2 - Скорость жидкости, м/с
а - коэффициент поверхностного натяжения, кГ/м; А - Опытный коэффициент для пневматических форсунок низкого давления равно 0,9.
Анализируя полученные результаты, видно, что изменяя технологические параметры на стадии грануляции и сушки увеличивается выход товарной фракции (рис.7)
Из диаграммы видно, что исходным значением товарной фракции является ее выход 75%, который достигается изменением параметров пульпообразова-ния. С последующим изменением параметров гранулирования, таких как температура сушильного агента, разрежение, диаметр капли выход товарной фракции увеличился до 85%, 90%, 98% соответственно.
£
о.
■&
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
□ Параметры пульпообразования
□ Температура сушильного агента
□ Разрежение
□Диаметр капли
1
Параметр
Рис. 7. Диаграмма изменения грансостава товарной продукции в зависимости от основных технологических параметров
2. С уменьшением разрежения увеличиватся выход товарной фрации с 85% до 90 %.
3. С уменьшением диаметра капли увеличивается выход товарной фракции до 98 %. Для достижения оптимального размера капли 0,1 мм необходимо пульпу распылять пневматической форсункой с завихрителя-ми при давлении сжатого воздуха 3,5 кгс/см2.
Выводы
В ходе эксперимента были получены следующие выводы:
1. Влияние температуры сушильного агента на гранулометрический состав носит экстремальный характер. А температура 101° С является оптимальной, при которой товарная фракция на выходе из БГС равна 85%
Литература
1. Классен П.В. Основы техники гранулирования [Текст]/ П.В. Классен, И.Г. Гришаев.- М.: Химия, 1982.-272с.
2. Классен П.В. Гранулирование [Текст]/ П.В.Классен, И.Г. Гришаев, И.Н.Шомин.- М.: Химия, 1991. - 240с
3. Кочетков В.Н.Гранулирование минеральных удобрений. [Текст]/
В.Н. Кочетков - М.: Химия, 1975. - 224с Козакова Г.А. Гранулирование и охлаждение азотсодержащих удобрений. Г.А Козакова. - М.: Химия, 1980. - 288с-
Витман Л.А. Распыливание жидкости форсунками. [Текст]/ Л.А.Витман, Б.Д. Кацнельсон. - Л.: Государственное энергетическое издательство, 1962. - 265 с
У статті розглянуто закономірності одержання метакрилової кислоти аль-дольною конденсацією пропіонової кислоти з формальдегідом на B2Oj-P2O^-V2O5 каталізаторах в газовій фазі
Ключові слова: метакрилова кислота, гетерогенний каталіз, альдольна конденсація
□---------------------------------□
В статье рассмотрены закономерности получения метакриловой кислоты альдольной конденсацией пропи-оновой кислоты с формальдегидом на B2O3-P2O5-V2O5 катализаторах в газовой фазе
Ключевые слова: метакриловая кислота, гетерогенный катализ, альдоль-ная конденсация
□---------------------------------□
In the article regularities of methacrylic acid obtaining by the aldol condensation of propionic acid with formaldehyde in the presence of B2O3-P2O5-V2O5 catalysts in gas phase have been investigated
Keywords: methacrylic acid,
heterogeneous catalysis, aldol condensation -----------------□ □-------------------
УДК 541.128.13
ОДЕРЖАННЯ МЕТАКРИЛОВОЇ КИСЛОТИ НА ВАНАДІЙВМІСНИХ КАТАЛІЗАТОРАХ В ГАЗОВІЙ ФАЗІ
В.В. Івасів
Кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник Кафедра технології органічних речовин Національний університет «Львівська політехніка» вул.С.Бандери, 12, м.Львів, Україна, 79G13 Контактний тел.: (G32) 258-26-81, (G91) 9G9-63-58 E-mail: [email protected]
1»
© В.В. Івасів. 2012
