CC BY
3
УДК 661.525
Мазурок Г.В., Почиталкина И.А.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ГРАНУЛИРОВАНИЯ НИТРАТА АММОНИЯ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ
Мазурок Георгий Викторович - студент 1 -ого курса магистратуры кафедры неорганических веществ и электрохимических процессов; shortway@yandex.ru.
Почиталкина Ирина Александровна - доктор химических наук, профессор кафедры неорганических веществ и электрохимических процессов;
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, 9.
В статье рассмотрены технологии гранулирования аммиачной селитры, включая продукты с модифицирующими добавками, приведены расчеты технологических параметров гранулирования нитрата аммония высокой плотности и охлаждения полученных гранул: расхода воздуха и плава аммиачной селитры, температуры гранул в башне и на выходе из аппарата кипящего слоя.
Ключевые слова: аммиачная селитра, грануляционная башня, барабанная грануляция, скоростной барабанный гранулятор, температура гранул аммиачной селитры.
DETERMINATION OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS FOR THE PROCESS OF GRANULATION OF HIGH-DENSITY AMMONIUM NITRATE
The article considers technologies of ammonium nitrate pelletizing, including products with modifying additives, calculations of technological parameters of high-density ammonium nitrate pelletizing and cooling of obtained pellets are given: air consumption and ammonium nitrate melting, temperature ofpellets in the tower and at the outlet of the fluidized bed apparatus.
Keywords: ammonium nitrate, granulation tower, drum granulation, high-speed drum granulator, temperature of ammonium nitrate granules.
Введение
Гранулированные продукты получают по 2 известным технологиям: методом приллирования и окатывания [1,4].
Преимуществами гранулированных продуктов являются: удобство транспортировки и хранения, постоянный гранулометрический состав.
В гранулированном виде выпускается ряд продуктов крупнотоннажного производства, в числе которых нитрат аммония [2].
По совокупности положительных характеристик -отсутствию балласта, высокому содержанию азота (34,5%) в легкодоступный форме и сравнительно низкой стоимости продукта - аммиачная селитра (АС) является одним из наиболее востребованных азотных удобрений. В связи с увеличением спроса на гранулированный нитрат аммония, а также ужесточением требований к качеству выпускаемой продукции и снижению экологической нагрузки при ее производстве традиционная технология претерпевает постоянные изменения [1-3*].
На сегодняшний день самым распространенным методом получения гранулированной аммиачной селитры, в том числе, и с модифицирующими добавками является грануляция
высококонцентрированного плава в башне [4]. Альтернативой данному методу является барабанная грануляция плава, позволяющая при прочих равных качественных показателях получать продукт с более высоким значением статической прочности. Причиной тому служат с одной стороны - наличие готового центра кристаллизации в виде ретура, а с другой -
получение более плотной структуры гранул в процессе их окатывания и уплотнения в результате перемещения по поверхности барабана, сопровождающемся упрочнением связей в результате перехода жидкой фазы в твердую [5, 6].
Определение оптимальных технологических параметров, в частности, температуры гранул в нижней части грануляционной башни и на выходе из аппарата кипящего слоя, расхода воздуха для охлаждения гранул в башне и аппарате кипящего слоя при соблюдении определенных условий обеспечивает заявленное качество готового продукта. Отклонение от регламентированного режима влечет за собой ухудшение товарных свойств продукта, состояние рабочих поверхностей аппаратов и значительные потери продукта при уносе из грануляционной башни
[7].
Целью данной работы являлось использование расчетного метода для определения оптимальных технологических параметров стадии гранулирования в башне и охлаждения гранул нитрата аммония в аппарате КС при модернизации схемы АС-72.
В задачи работы входило: изучение технологии гранулирования плава аммиачной селитры на примере схемы АС-72М (рис.1) в башне (поз. 10) и охлаждения гранул (поз. 12), определение оптимальных технологических параметров указанных процессов и оценка технологической и экономической целесообразности модернизации, включающей изменение высоты гранбашни и, связанных с этим технологических параметров (температуры гранул аммиачной селитры в нижней части грануляционной башни), а также отводе части отходящего потока из
аппарата КС и, связанных с этим параметров (температуры гранул аммиачной селитры на выходе из него) при максимально возможной
производительности.
в атмосферу
Методология расчета технологических параметров
Гранулированная аммиачная селитра должна соответствовать требованиям ГОСТ 2-2013 [8]. Особое влияние на товарные свойства готового продукта оказывает температура гранул на выходе из аппарата кипящего слоя. Для ее поддержания требуется определить количество подаваемого воздуха, который подбирается в соотношении подаваемого воздуха из атмосферы и аппарата кипящего слоя.
Увеличение спроса на удобрение ставит перед производителями задачу увеличения мощности производства, что возможно при увеличении геометрических параметров грануляционной башни.
Для определения технологические параметров грануляции плава и охлаждения гранул использовали три варианта балансовых расчетов, в каждом из которых рассчитывались и сравнивались различные технологические условия.
Варианты расчетов:
1 вариант. Температура атмосферного воздуха 30 оС. Кондиционеры для 2-ой и 3-ий секции аппарата слоя кипящего включены.
2 вариант. Температура атмосферного воздуха 30 оС. Кондиционеры для 2-ой и 3-ий секции аппарата слоя кипящего включены, воздух в башню поступает из 1-ой секции аппарата кипящего слоя, а из 2-ой и 3-ий отводится на очистку в скруббер. Разная производительность по готовому продукту.
3 вариант. Температура атмосферного воздуха 30 оС. Кондиционеры для 2-ой и 3-ий секции аппарата кипящего слоя включены, воздух в башню поступает из 1-ой секции аппарата кипящего слоя, а из 2-ой и 3-ий отводится на очистку в скруббер. Разная высота полета гранул.
Результаты расчетов
Методом балансовых расчетов получены следующие технологические параметры: расходы воздуха 900541 кг/ч (до модернизации 899751 кг/ч), температура гранул в конце полета 110 оС (до модернизации 117 оС), температура воздуха после смешения в нижней части башни 39 оС (до
модернизации 47 оС), температура гранул после III секции аппарата кипящего слоя 35 оС (до модернизации 37 оС), отношение массового расхода воздуха к массовому расходу готового продукта 7,16 (до модернизации 8). Сравнение полученных результатов показало перспективность предполагаемой модернизации.
Результаты расчета представляют особый интерес в настоящее время, так как спрос на аммиачную селитру увеличивается с каждым годом, а для модернизации производств требуются определенные
технологические, строительные и экономические решения.
Заключение
Выполненные расчеты показывают возможность увеличение производительности схемы АС-72 за счет модернизации гранбашни и аппарата охлаждения гранул кипящего слоя, соответственно, и снижение потерь готового продукта и экологической нагрузки за счет разделения отходящего потока воздуха из аппарата КС и снижения в нем содержания аммиачной селитры.
Список литературы
1. Технология аммиачной селитры / под ред. проф. В.М.Олевского. М.: Химия, 1978.
2. Почиталкина И. А., Петропавловский И. А., Кондаков Д.Ф., Усмонов К.П. Влияние неорганических добавок на свойства аммиачной селитры // Химическая промышленность сегодня. 2012, №3, С. 4-7.
3. Почиталкина И.А., Петропавловский И.А., Усмонов К.П. Кремнийсодержащие природные модификаторы аммиачной селитры // Химическая технология. 2012, №11, С. 455-460
4. Ю.А. Таран. Изменение гранулометрического состава продукта, догранулируемого окатыванием по технологии «Fattening» / Ю.А. Таран, Р.В. Морозов, А.В. Таран, А.Л. Таран // Вестник МИТХТ. -2014. - Том 9. -№3. - С. 45 - 50.
5. Чернышев А.К., Левин Б.В., Туголуков А.В., Огарков А.А., Ильин В.А. Аммиачная селитра: свойства, производство, применение/А.К. Чернышев, Б.В. Левин, А.В. Туголуков, А.В. Огарков, В.А. Ильин; под ред. Б.В. Левина, А.В. Туголукова. - М., 2009. -544 с.
6. Г.В. Мазурок. Варианты получения гранулированного продукта в производстве аммиачной селитры / Г.В. Мазурок, И.А. Почиталкина // Успехи в химии и химической технологии. -2021. -Том 35. -№6. - С. 59 - 61.
7. И.А. Почиталкина. Исследование сорбции влаги гранулированным нитратом аммония / И.А. Почиталкина, Н.В. Николаева, В.В. Соколов // Вестник пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. -2020. -№2. - С. 179-188.
8. ГОСТ 2 - 2013. Селитра аммиачная. Технические условия. -ГОСТ 2-85; Введ. с 01.07.2014. -Москва: Изд-во стандартов, 2014. - 22 с.
