ТЕХНОЛОГИЯ КАРБАМИДА

Гранулирование карбамида

Масштабы мирового производства карбамида для сельскохозяйственных целей определяют необходимость получе­ния большей части его в виде гранул.

Так как карбамид имеет относительно невысокую температуру плавления (406 К), в промышленности его гранулируют большей частью путем разбрызгивания расплава в среде газа или (реже) жидкости.

Используются, однако, и другие методы — гранулирование в барабанных и тарельчатых грануляторах, прессование, экстру­зия и др. [44].

Гранулирование из расплава в воздушной среде

Процесс гранулирования веществ из расплавов в баш­нях включает разбрызгивание расплава, затвердевание и охлажде­ние капель при их падении в воздушной среде, окончательное 190
охлаждение гранул (преимущественно в кипящем слое, расположенном в ниж­ней части башни или вне ее). Гранули­рованию обычно подвергают расплавы, содержащие 0,3—1% (масс.) воды, хотя есть сведения о башенном гранулировании растворов, j содержащих 85—90% карба­мида [45].

В последнее десятилетие были созданы математические описания процессов дви­жения жидкости во вращающихся перфо­рированных оболочках и истечения из этих оболочек, распада струй на капли при естественном и регулируемом исте­чении, полета капель в движущейся воз­душной среде, теплопередачи внутри за­твердевающей капли, тепло - и массооб - мена между гранулами и воздухом [46— 49]. Найденные закономерности носят ха­рактер, общий для процессов гранулиро­вания любых веществ из расплавов. Поэтому мы остановимся несколько подробнее лишь на работах, специально рассматри­вающих процессы гранулирования карбамида.

В результате анализа фактических показателей действующих грануляционных башен с применением сравнительного метода расчета [50 ] была найдена зависимость необходимой высоты полета частиц от их средних размеров (табл. V.2) при следующих усло­виях: температура атмосферного воздуха 296 К; удельный расход воздуха 9,74 кг/кг карбамида (63% воздуха подается в охлажда­ющий псевдоожиженный слой).

Гранулирование карбамида

Рис. V.3. Зависимость ади­абатической температуры гранул карбамида от их диаметра при различной высоте полета [51 ]:

3 1

Є

Й і

О 320L

,§ 7,5 2,0 2,5 3,0

4 Диаметр гранулы, им

/—33 М; 2—40 м; 3—50 м.

В работе [51] было экспериментально измерено изменение температуры внутри затвердевающей капли расплава карбамида; результаты измерений в сочетании с ранее разработанной мате­матической моделью процесса теплопередачи внутри капли были использованы для расчета температуры гранул в зависимости ог их размера и высоты полета. На рис. V.3 представлена зависи-

Таблица V.2. Зависимость высоты полета частиц, необходимой для и* затвердевания, от размеров частиц [50]

Средний диаметр, мм

Содержание фракции 2 — 3 мм, % (масс.)

Высота полета, м

Средний диаметр, мм

Содержание фра кцви 2 — 3 мм, % (масс.)

Высота полета, м

1,70

27,5

52

<3 2,15

72,5

75

1,85

42,5

59

Г 2,30

87,5

82

2,00

57,5

66

Гранулирование карбамида

-Н'

Г~

Л

Рис. V.4. Конструкции центробежных разбрызгивателей расплава [46]:

А — полый конический; б — полый с обратными конусами; в — конический с радиаль­ными лопастями; г — конический с горизонтальными перегородками; 3 — конический с независимо вращающимися лопастями; е — конический с винтовыми лопастями; ж — полый цилиндрический; з, и — цилиндрические с радиальными лопастями; к — цилин­дрический с внутренним перфорированным цилиндрическим распределителем; л — ци­линдрический с горизонтальными перегородками; м — полый ступенчатый; к — полый параболоидный; о — полый чашеобразный.

Мость адиабатической температуры [19] гранул карбамида от их диа­метра при различной высоте полета, начальной температуре воз­духа 303 К и удельном его расходе 12,5 кг/кг карбамида по дан­ным [51 ]. Известно, что для предотвращения слипания гранул в охлаждающем кипящем слое необходимо, чтобы их температура на входе в слой была не выше 395—400 К. Из рис. V.3 видно, что при высоте полета 50 м это условие выполняется для гранул раз­мером до 2,8—3 мм. Это находится в удовлетворительном соответ­ствии с результатами 150].

Разбрызгиватели расплава. По характеру действия разбрыз­гиватели, применяющиеся в грануляционных башнях, разделяются на центробежные и статические.

На рис. V.4 схематически изображены некоторые конструкции центробежных разбрызгивателей (пунктирными линиями обозна­чены перфорированные поверхности). Применяемые разбрызги­ватели имеют преимущественно цилиндрическую (рис. V.4, ж—л) или коническую форму (рис. V.4, а—е). Цилиндрические раз­брызгиватели более просты в изготовлении и обеспечивают полу­чение продукта, имеющего более равномерный гранулометрический состав, благодаря одинаковой окружной скорости всех отверстий истечения и меньшим, чем у конических, различиям напора рас­плава перед отверстиями по высоте разбрызгивателя. С другой стороны, конические разбрызгиватели и разбрызгиватели с кри­волинейным профилем уменьшают неравномерность распределения
нагрузки по сечению башни, хотя для любого полого центробеж­ного разбрызгивателя эта неравномерность весьма значительна (рис. V.5).

Секционирование полости разбрызгивателя радиальными пере­городками (рис. V.4, в, з, и) обеспечивает вращение расплава с угловой скоростью, соответствующей скорости вращения обо­лочки, что приводит к выравниванию коэффициента сжатия струи по высоте оболочки, увеличению скорости истечения струй в верх­ней ее части и снижению неравномерности орошения башни: площадь слабо орошаемого центра снижается с ~30 до 5—7%, а максимальная нагрузка превышает среднюю лишь на 15—20%, тогда как у полых разбрызгивателей — почти в 2 раза [48].

Разбрызгиватель с обратными конусами (рис. V.4, б) [52] также снижает неравномерность орошения башни.

Отметим ряд отдельных усовершенствований конструкции центробежных разбрызгивателей [47, 53]: использование конической оболочки эллиптического или овального сечения, лепесткового типа (рис. V.6), размещение внутри оболочки приводимых во вращение жидкостью лопастей со щетками для очистки внутрен­ней поверхности оболочки; организация внутри секционированной конической оболочки системы переточных каналов, позволяющей при изменениях нагрузки обеспечивать постоянное разбрызгивание по всей высоте оболочки; использование Сегнерова колеса.

Для увеличения производительности разбрызгивателей и улучшения условий дробления струй на капли предложено обрабатывать поверхности отверстий исте­чения, вводя в расплав добавки фосфатирующего агента в количестве до 1% или покрывая стенки отверстий эпоксидной смолой [54].

Для одновременного получения гранул карбамида двух размеров (более крупных для удобрения и более мелких для кормовых целей) предлагалось ис­пользовать два соосных конических разбрызгивателя с отверстиями различного размера, а затем разделять полученные гранулы на фракции рассеиванием [55].

Применение центробежных разбрызгивателей сопряжено с опре­деленной неоднородностью гранулометрического состава полу­чаемого продукта, что приводит в некоторых случаях к необхо­димости его классификации и возврата мелкой и крупной фракции на стадию получения расплава [56].

Наряду с центробежными широкое применение в технике гра­нулирования карбамида находят статические разбрызгиватели леечного [57] (рис. V.7) или трубчатого [48, 58] типа (рис. V.8). Разбрызгиватели трубчатого типа содержат большое количество сопел, работу которых можно регулировать [59].

Типичные кривые распределения плотности орошения башни с использованием статического (леечного) и центробежного раз­брызгивателей изображены на рис. V.9, Леечный разбрызгиватель позволяет получить большую равномерность орошения, но дает более узкий факел распыла. Поэтому в башнях промышленных размеров обычно помещают несколько леечных разбрызгивателей [60]. Описана также конструкция комбинированного разбрызги­вателя [61 ], где леечный разбрызгиватель размещен соосно с ко­ническим центробежным разбрызгивателем (рис. V.10).

7 Горловский Д. М и др. 193

0,10 V

Г1

0,08

Рис. V.5. Характерное распределе­ние нагрузки по сечению башни диа­метром 16 м при работе конического (/) и цилиндрического (2) центро­бежных разбрызгивателей и сред­ней нагрузке 0,0485 кг/(м2-с) [46].

0,06

% 0,04

0,02

Li

О

0

Расстояние от центра башни, м Рис. V.6. Горизонтальное сечение разбрызгивателя лепесткового типа [47].

Рис. V.7. Леечный статический раз­брызгиватель [57].

Гранулирование карбамида

Рис. V.8. Сечения трубчатых статических разбрызгивателей [48, 58].

Рис. V.9. Характерное распределение на­грузки по сечению башни диаметром 10 м, оснащенной центробежным (1) или статиче­ским (2) разбрызгивателем, при средней на­грузке 0,0326 кг/(м2-с) [57].

Гранулирование карбамида

4 2 0 2 4 Расстояние от центра 5ашни, и

Рис. V.10. Комбинированный разбрызгиватель [61]:

Гранулирование карбамида

Гранулирование карбамида

Гранулирование карбамида

1 — кольцевая вращающаяся камера с перфорированной боковой стенкой; 2 — неподвиж­ная камера с перфорированным днищем; 3 — напорный бак расплава; 4 — подшипники; 5 — приводной шкив.

Рис. V.12. Вихревой разбрызгиватель с тангенциальным вводом (/) плава в пер­форированную оболочку (2) [46].

Высокой надежностью обладают вихревые разбрызгиватели, содержащие неподвижную перфорированную оболочку, внутри которой жидкость вращается относительно стенок [46, 62]. Это движение может быть сообщено жидкости, например, с помощью турбинной мешалки, вращающейся внутри цилиндрической обо­лочки (рис. V.11), или при тангенциальном вводе расплава внутрь чашеобразной (рис. V.12) или тороидальной [62] оболочки. К достоинствам таких разбрызгивателей относится возможность менять сечение струй и, следовательно, размер гранул.

Как уже указывалось выше, очень важным показателем ка­чества удобрений и, в частности, карбамида, является их грану­лометрический состав. Естественно стремление обеспечить моно­дисперсный состав продукта. Эффективное средство для этого — наложение регулярных возмущений частоты на струи расплава, вытекающие из разбрызгивателя и распадающиеся на капли [46]. Эти возмущения можно вызвать: распространением упругих колебаний внутри жидкости, заполняющей разбрызги­ватель, или в среде, окружающей струи; продольными или по­перечными колебаниями самого разбрызгивателя; периодическим изменением расхода жидкости, подаваемой к отверстиям исте­чения; воздействием на струю переменного электрического или магнитного поля.

Примерами конструкций, реализующих такие воздействия, могут служить виброразбрызгиватели [46, 63], в которых вибра­тор действует на мембрану, погруженную в расплав (рис. V.13, а), либо непосредственно на днище разбрызгивателя (рис. V.13, б), и сообщает ему осевые колебания. При этом, однако, в колеба­тельное движение вовлекается вся масса расплава и, вследствие сил инерции, давление жидкости "перед отверстиями истечения зависит от их расположения на перфорированном днище. Это

Оь

Гранулирование карбамида

Рис. V. II. Вихревой разбрызгиватель с турбинной для раскручивания плава [46]:

I — неподвижная перфорированная оболочка; 2 — вращающаяся турбинка.

5

A

Гранулирование карбамида

Гранулирование карбамида

Рис. V.13. Виброразбрызгиватель с мембранным излучателем (а) [63] и с вибри­рующим днищем (б) [46, 63]:

1 — патрубок для ввода плава; 2 — распределительная решетка (а), распределитель (б); 3 — перфорированное днище; 4 — шток; 5 — вибратор; 6 — фланцевое соединение: 7 — амортизационная подкладка; 8 — мембрана; 9 — предохранительная сетка; 10 — датчик уровня; 11 — отверстие для выхода воздуха.

9-і

P H

Гранулирование карбамида

Обстоятельство приводит к образованию гранул различных раз­меров. Для ликвидации этого недостатка делают днище разбрыз­гивателя гофрированным, либо заменяют осевые колебания ка­меры крутильными [64].

Расплав, поступающий в разбрызгиватель, должен быть тща­тельно очищен от взвешенных частиц во избежание забивки от­верстий. Это в особенности относится к статическим разбрызгива­телям, у которых, как правило, отверстия меньшего размера, чем у центробежных. Для очистки расплава применяют фильтры, например, кассетного типа, устанавливаемые непосредственно на входном патрубке разбрызгивателя [65].

Грануляционные башни. Представляют собой обычно пустотелые железобетонные или металлические сооружения круглого или прямоугольного сечения значительной высоты (35—50 м и более), определяемой необходимой высотой полета капель для их затвер­девания.

В верхней части башни расположены устройства для раз­брызгивания расплава. Восходящий поток охлаждающего воздуха создается чаще всего всасывающими вентиляторами, располо­женными в верхней части башни; воздух при этом поступает в башню через окна, находящиеся в нижней части башни, не­сколько выше днища.

Описана модификация системы отбора воздуха, в которой часть его отсасы­вают в точках, расположенных существенно ниже уровня разбрызгивания рас­плава [66]. Это достигается путем установки части вентиляторов на соответству­ющем уровне, либо благодаря наличию в верхней части башни концентрической перегородки, отделяющей разбрызгиватели от пространства вблизи стенок башни.

В последнем случае часть вентиляторов отсасывает воздух из центральной части башни, а часть — из кольцевого пространства между стенками и перегородкой. Преимуществом такой системы является то, что воздух, отбираемый на нижнем уровне, практически не содержит пыли карбамида и не нуждается в очистке. Поэтому для его отсасывания можно использовать пизконапорные вентиляторы и существенно уменьшить расход электроэнергии.

В некоторых случаях воздух подают нагнетающими вентиляторами в ниж­нюю часть башни и выпускают через окна в верхней части. Это ухудшает, однако, возможности очистки отходящего воздуха от пыли карбамида.

Для улучшения качества гранул в средней части грануляционной башии предлагали устанавливать локальные нагреватели, позволяющие повторно оплавлять поверхность частично затвердевших гранул [67]. Чтобы уменьшить количество пыли, уносимой отходящим из башни воздухом, предложено грану­лировать карбамид в нисходящем потоке воздуха [68]. При этом вентиляторы и систему очистки располагают в нижней части башни, а окна для входа воздуха— в верхней.

Описан также ряд способов гранулирования, в которых для существенного уменьшения необходимой высоты полета капель вводят в поток воздуха мелкие твердые частицы. Этот прием предохраняет не вполне затвердевшие гранулы от слипания в нижней части башни. Обычно применяют частицы инертных мате­риалов (см. стр. 203) — тальк, глину и другие. Можно использовать также твер­дые частицы гранулируемого материала, либо частицы, образовавшиеся при про­пускании вводимого воздуха над поверхностью карбамида, нагреваемого до высокой температуры, и состоящие из карбамида и продуктов его пиролиза [69]. Образование пылевой подушки в нижней части башии позволяет еще уменьшить высоту падения капель и дополнительно охладить гранулы в слое интенсивно перемешиваемой пыли с помощью теплообменных устройств. Указывается, что гранулированию в запыленном воздухе могут подвергаться растворы карбамида, содержащие до 10% (масс.) воды. Эти способы, однако, усложняют систему очистки больших количеств воздуха от пыли, и сведения об. их промышленном вопло­щении отсутствуют.

В нижней части грануляционной башни, если она не оборудована устрой­ством для охлаждения гранул в кипящем слое, обычно имеется конический прием­ный бункер. Для предотвращения разрушения гранул при их падении в бункер и прилипания к его стенкам последние покрывают пластическим материалом, например, линейным полиэтиленом, либо делают их перфорированными и подают через отверстия небольшое количество воздуха [70].

Описана конструкция грануляционной башни [71], в которой для сокра­щения высоты использованы силы электрического поля, придающие траектории капель форму, близкую к синусоидальной.

Охладители гранул. Температура гранул карбамида, посту­пающих на упаковку и хранение, строго регламентируется во избежание слеживания продукта: ГОСТ 2081—75 устанавливает, что температура карбамида перед упаковкой в бумажные мешки не должна превышать 333 К, а при подаче его в склады бестарного хранения — 323 К - Исследованиями [72] показано, что при упа­ковке карбамида в мягкие контейнеры температура его не должна превышать 303 К. Достижение таких температур охлаждением гранул в процессе их полета в башне требует значительного уве­личения высоты последней. Гранулы можно охлаждать в кипящем слое, расположенном в нижней части башни или вне ее [73]. Конструкции и расчет охладителей подробно рассмотрены в книге [48]. Номограмма для расчета теплового режима прямоугольных охладителей гранул приведена на рис. V.14 [74]. Правила поль­зования номограммой поясним следующим примером.

Пусть требуется рассчитать площадь квадратной рабочей зоны для охлаждения 11,6 кг/с гранул карбамида от 388.до 330 К. Охлаждение ведется воздухом с температурой 303 К. Скорость псевдоожиже­ния 1,5 м/с. Теплоемкость кар­бамида 1,55 кДж/(кг-К), воз­духа 1,00 кДж/(кг-К).

По верхней части номо­граммы определяем (пунктир на рис. V.14) точку пересече­ния кривой, отвечающей тем­пературе входящего воздуха, с горизонталью, соответству­ющей 320 К — температуре, более низкой, чем температура продукта после охлаждения (это необходимо, так как начальная температура продукта значи­тельно выше 358 К — значения, для которого рассчитана верх­няя часть номограммы). Из точ­ки пересечения опускаем перпен­дикуляр на ось абсцисс и нахо­дим значение фактора у\= 2,25. Этот фактор

Гранулирование карбамида

Уа-

Св<7 в сп<?п

Где k — коэффициент, завися­щий от соотношения сторон прямоугольного сечения (k = 1 для квадратного сечения); св и сп — теплоемкости воздуха и продукта, кДж/(кг-К); q-в и <7п—массовые расходы воздуха и продукта, кг/с.

Одновременно на пересечении этого перпендикуляра с кривой, соответству­ющей 388 — 358 = 30 К в нижней части номограммы, находим поправку к тем­пературе продукта после охлаждения. Эта поправка составляет 9 К и, следова­тельно, температура продукта составит 320 + 9 = 329 К, т. е. близка к заданной.

Затем из полученного значения фактора //д вычисляем расход воздуха

СоЯп kc-r.

= 2,25

1-1,0

,55-11,6

:40,5 кг/с

И определяем площадь рабочей камеры при плотности воздуха 1,25 кг/м3:

Длина стороны рабочей камеры составит соответственно 4,65 м.

Рис. V. 14. Номограмма для расчета охлади­телей гранул в кипящем слое [74].

Охлаждение гранул в кипящем слое при всех его преимуще­ствах сопровождается разрушением некоторой части гранул и образованием пыли, часть которой остается в продукте и служит причиной его слеживания. Если охлаждать гранулы воздухом в статическом холодильнике [75], где поверхность гранул в про­цессе охлаждения становится стекловидной, слеживание предот­вращается.

Безбашенные способы гранулирования

Гранулирование в жидких средах. Привлекатель­ность этих методов гранулирования по сравнению с башенными обусловлена намного более высоким коэффициентом теплопере­дачи, и, следовательно, меньшими размерами оборудования, а также отсутствием пыли и проблем очистки воздуха от нее. Поэтому был предложен ряд способов гранулирования карбамида путем разбрызгивания расплава над поверхностью инертных орга­нических жидкостей, имеющих меньшую плотность, чем карба­мид,— минеральные масла, керосин, дизельное топливо 176].

Отверждение капель расплава происходит в процессе их па­дения через слой жидкости. Так как коэффициент теплоотдачи от затвердевающей капли к жидкости высок, а скорость падения в вязкой среде много ниже, чем в воздухе, для затвердевания гра­нул требуется значительно меньшая высота падения — менее 1 м. Гранулы выводят из зоны гранулирования, отделяют от органи­ческой жидкости центрифугированием и удаляют ее остатки сушкой в потоке теплого воздуха. Получают продукт, содержа­щий от 0,01—0,06 до 0,5-^0,9% примеси органической жидкости. Большая часть этой примеси находится в виде пленки на поверх­ности гранул, что препятствует их слеживанию и уменьшает скорость растворения карбамида в почве. Однако систематическое использование удобрений, содержащих примеси нефтепродуктов, может привести к нежелательным последствиям для сельского хозяйства.

Интересны также способы, в которых карбамид гранулируют в среде более плотных, чем карбамид, жидкостей, обладающих к тому же минимальной адге­зией к гранулам карбамида. В качестве таких жидкостей используют легко­плавкие металлические сплавы (например сплав Вуда) либо СС14 [77]. В последнем случае способ гранулирования комбинированный: СС14 впрыскивают в грануля­ционную башню, в которой капли расплава охлаждаются воздухом. В нижней части башни расположен резервуар, где завершается затвердевание гранул и из которого суспензия гранул в С, С14 стекает на ситовой транспортер. Здесь СС1Д отделяется от гранул и возвращается в цикл.

Перспективным представляется способ гранулирования удобрений, в част­ности, карбамида, путем введения струи расплава удобрений в расплав серы, движущийся в перпендикулярном направлении [78]. В этом случае образование пленки серы на поверхности гранул не ухудшает условий использования карба­мида, а, напротив, сообщает ему дополнительную удобрительную ценность.

Карбамид можно гранулировать в присутствии органических жидкостей с низ­кой температурой кипения и даже сжиженных газов [79]. В этом случае одно­временно с затвердеванием гранул происходит испарение жидкости, и нежела­тельные примеси практически отсутствуют в получаемом продукте. Эти способы, однако, сопряжены с большими затратами энергетических средств на повторное ожижение паров.

Гранулирование при перемешивании. Развитие этих способов в технике гранулирования карбамида связано с необходимостью получения гранул более крупного размера, чем те, которые удается получить в грануляционных башнях. Эта необходимость вызвана использованием карбамида в установках сухого смешения с фос­форными и калийными удобрениями. Гранулы последних имеют, как правило, больший диаметр, чем гранулы карбамида, полу­чаемые в башнях. Это приводит к сегрегации компонентов сме­шанного удобрения при транспортировке и хранении. Кроме того,' более крупные гранулы карбамида необходимы при удобрении лесных массивов с использованием авиации.

Поскольку склонность твердых частиц карбамида к агло­мерации при перемешивании невелика [80], получение его гра­нул из твердых частиц возможно только при введении расплава или раствора в перемешиваемый слой. При этом происходит постепенное наслаивание карбамида на поверхность мелких частиц — рост гранул.

Перемешивание может осуществляться в аппаратах с лопаст­ными мешалками или шнеками [81 ], во вращающихся барабанах [80, 82, 83], на вращающихся тарелках с наклонной осью [84— 86], в кипящем слое [87—89].

Из процессов гранулирования в барабанах представляет интерес так назы­ваемый «сферодайзер-процесс», применяемый в промышленных условиях [80]. Используемый в этом процессе вращающийся барабан разделен поперечной коль­цевой перегородкой на секции гранулирования и охлаждения. В первую из этих секций подают ретур (мелкие и раздробленные крупные частицы после классифи­кации продукта) и впрыскивают расплав карбамида. В процессе вращения ба­рабана частицы многократно соприкасаются с расплавом прежде, чем поступают в секцию охлаждения через отверстие в перегородке, поэтому и происходит по­степенное наслаивание расплава на поверхность частиц. В секции охлаждения гранулы окончательно отвердевают при противотоке воздуха. Описана модифика­ция процесса с прямоточной подачей воздуха. Полученный продукт классифи­цируют, возвращая ретур в гранулятор (коэффициент рецикла 2). Прочность гранул карбамида в 1,8—2,8 раза выше, чем у гранул, полученных в башнях.

В другом варианте процесса барабан используется только для гранулирова­ния; охлаждение производится в отдельном холодильнике; ретур подается в ба­рабан при 345—360 К с коэффициентом рецикла 2-^3.

Описан также процесс, в котором кристаллический карбамид подают во вра­щающийся барабан, где имеется продольный нагреватель (кожух с газовыми горелками внутри). Через барабан прямотоком проходит охлаждающий воздух. В результате вращения барабана частицы карбамида прн перемещении по его длине многократно проходят зоны нагрева и охлаждения (соответственно оплав­ления и затвердевания), увеличиваясь при этом в размерах [83].

Гранулирование на вращающихся наклонных тарелках с бортами основано на том, что ири одновременном действии гравитационных и центробежных сил твердые частицы движутся на тарелке по сложным траекториям, образуя вихре­вой поток, центр которого смещен от оси вращения в сторону нижнего края та­релки (рис. V.15). Частицы при движении многократно пересекают зону введения раствора или расплава (зона А на рис. V.15), который наслаивается на поверх­ности частиц. С увеличением размера частицы радиус ее траектории возрастает, она поднимается в верхнюю часть вращающегося слоя и, в конце концов, пере­летает через борт тарелки в нижней ее части.

Известны два промышленных процесса грануляции карбамида в тарельчатых грануляторах. В одном из них [84] расплав и мелкие твердые частицы карбамида вводят на тарелку в соотно­шении 1 :2,1. Выходящие гранулы имеют температуру 370— 375 К.

После охлаждения из них классифика­цией выделяют фракцию 1,41—3,36 мм, возвращая мелкие, а также раздробленные крупные частицы, в гранулятор. В дру­гом процессе [85] гранулирование осуще­ствляют при более высокой температуре (~400 К) и меньшем масштабе рецикла твердой фазы (коэффициент ретура 0,7 4-1). Получают гранулы размером 2—4 мм. Угол наклона плоскости грануляторов к горизонту составляет 50—65°, скорость вращения — 1—2 с-1.

Существуют некоторые модификации тарельча­тых грануляторов [86]. В одном из них на тарелке расположен перемешивающий скребок, в другом — карбамид подается только в виде твердых частиц в верхнюю часть тарелки; против нижней части тарелки расположены газовые горелки, частично расплавляющие карбамид; по принципу действия этот аппарат аналогичен барабанному гранулятору [83], описанному выше.

Разработано несколько процессов гранулирования карбамида в кипящем слое, перемешиваемом псевдоожижающим газом. В одном из них [87] слой гранул псевдоожижают воздухом с тем­пературой 295—315 К и подают непосредственно в слой через горизонтальные форсунки 85% раствор карбамида, поддерживая температуру в слое на уровне 340—350 К - Полученные гранулы размером 0,2—3 мм отводят в аппарат для охлаждения и сепара­ции, где фракцию размером до 1 мм отдувают воздухом и возвра­щают в кипящий слой пневмотранспортом. В другом процессе [88] в слой гранул, псевдоожижаемый воздухом, впрыскивают через специальные сопла 70% раствор карбамида вместе с горя­чими газами (775—875 К). Сопла проходят через решетку и создают в слое зоны фонтанирования, в которых из раствора испаряется вода.

В способах [89] уточняются различные параметры процесса гранулирования карбамида в кипящем слое. Так, предлагается подавать ретур с температурой на 5—30 К ниже температуры грануляции, а расплав — на 5—25 К выше темпе­ратуры грануляции; поддерживать такой режим подачи газа, при котором отно­сительная влажность отходящего газа не превышала бы 20%; гранулировать карбамид при —400 К и 1,6—2,5 МПа непосредственно из плава после 1 ступени дистилляции в слое гранул, псевдоожнжаемом рециркулируемой смесью NH3 и С02.

Гранулирование карбамида

Рис. V.15. Характер движения частиц в та­рельчатом грануляторе [85]:

А — зона подачи распла­ва; В — выход гранул.

Способы грануляции карбамида в кипящем слое пока еще не получили промышленного распространения. Основное препят­ствие на пути их развития — образование большого числа мелких капель при впрыскивании расплава в кипящий слой; поток псев - доожижающего воздуха выносит часть этих капель из слоя в виде затвердевших мелких частиц. Поэтому очистка отходящего воз­духа от пыли карбамида в этой группе способов сопряжена с зна­чительными затратами,

Прессование и формование. Эти способы позволяют получить карбамид в виде частиц высокой прочности с малым содержанием биурета. Прессованию можно подвергать мелкокристаллический карбамид, например, с частицами раз­мером 0,07—0,15 мм, при температуре до 395 К и давлении до 50 МПа [90]; обра­зующийся при этом полупродукт дробят и классифицируют. Частицы карбамида длиной 1,27—6,35 мм и диаметром 2,54—6,35 мм получают путем экструзии кри­сталлического продукта через предварительно обработанные отверстия [91]; предварительная обработка включает экструзию продукта, к которому добавлены смазки (графит, тальк, стеариновая кислота и ее соли), через отверстия.

Прессовать и выдавливать можно также суспензию кристаллов в расплаве; кристаллический продукт, нагретый до 325—405 К и пластифицированный добав­лением воска, парафина и других веществ, либо расплава карбамида [92]. В пос­леднем случае давление прессования может быть снижено до 0,2—10 МПа.

ТЕХНОЛОГИЯ КАРБАМИДА

Источники потерь сырья и целевого продукта. Мероприятия по снижению этих потерь

При сооружении новых и модернизации действу­ющих производств карбамида в СССР большое внимание уделяют охране окружающей среды. Предотвращение потерь NH3 (как в свободном виде, так и в составе целевого продукта), наряду …

Технологические схемы промышленного производства карбамида

Описания известных схем промышленного производ­ства карбамида приведены в книгах И ]. После их выхода в свет в периодических изданиях и ряде обзоров (2—4] появились сооб­щения о новых усовершенствованных методах. Краткая …

Очистка отходящих газов и паров

Улавливание NH3 из смеси с инертными газами Ранее, в гл. III, были рассмотрены методы удаления в узле синтеза инертных по отношению к процессу синтеза карба­мида газов и освобождения их от …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.