Гранулирование материалов

ГРАНУЛИРОВАНИЯ

Гранулирование широко применяют в различных от­раслях промышленности: химической, нефтехимической, фармацевтической, металлургической, пищевой и др. Это обусловлено тем, что современные методы грану­лирования обеспечивают получение большого класса продуктов с улучшенными физико-механическими свой­ствами. Гранулы обладают хорошей сыпучестью и вы­сокой плотностью, имеют прочную структуру, однород­ны по размерам, не пылят при транспортировке и при­менении.

Процессы гранулирования особенно важны в произ­водстве минеральных удобрений — наиболее многотон­нажной отрасли химической промышленности.

В данной монографии использован обширный мате­риал, накопленный авторами при исследовании процес­сов гранулирования минеральных удобрений и ряда других химических продуктов и соответствующих аппа­ратов.

Поскольку гранулирование может представлять ин­терес для широкого круга инженерно-технических ра­ботников различных отраслей народного хозяйства* в монографию включены разделы, касающиеся общих основ техники гранулирования. Впервые публикуются инженерные методы расчета типовых процессов грану­лирования, рассматриваются пути их интенсификации и совершенствования.

К сожалению, объем книги не позволил нам более подробно остановиться на многих существенных для

техники гранулирования вопросах. Авторы надеются в дальнейшем восполнить этот пробел и вернуться к рассмотрению недостаточно полно освещенных вопро­сов.

Главы I, II, IV, V (п. 2), VI, VII (п. 5) написаны П. В. Классеном. Главы III, V (кроме п. 2), VII (кро­ме п. 5) написаны И. Г. Гришаевым. Главы III (п. 3)

и VIII написаны совместно.

Авторы глубоко признательны рецензенту книги за­служенному деятелю науки и техники РСФСР проф. Н. И. Гельперину за ценные указания и полезные за­мечания.

Авторы

Гранулирование — это совокупность физико-химиче­ских и физико-механических процессов, обеспечиваю­щих формирование частиц определенных размеров, формы, структуры и физических свойств. В общем слу­чае гранулирование включает в себя следующие техно­логические стадии: подготовку исходного сырья, дози­рование и смешение компонентов; собственно грануло - образование (агломерация, наслаивание, окатывание, кристаллизация, уплотнение и др.); формирование структуры (сушка, термостатирование, полимеризация и др.); сортировка (разделение частиц по размерам) и дробление крупных фракций с последующим выделени­ем товарного продукта.

Вследствие ограниченного объема невозможно рас­смотреть особенности всех стадий переработки материа­лов в одной книге. Поэтому авторы сочли оправданным дать детальный анализ состояния техники и технологии гранулирования, уделив основное внимание стадии гра - нулообразования, определяющей выбор методов грану­лирования и их аппаратурного оформления.

Общая тенденция развития техники гранулирования химических продуктов тесно связана с повышением эф­фективности производства и качества выпускаемой продукции. Известные способы гранулирования в ос­новном обеспечивают получение готового продукта с за­данными качественными показателями (гранулометри­ческий состав, прочность гранул, слеживаемость, рас­сыпчатость, пылимость и т. п.). В случае ужесточения качественных показателей продукта приходится изыс­кивать приемы и методы совершенствования известных

процессов гранулирования и разрабатывать новые бо­лее эффективные способы.

Развитие техники гранулирования обычно тесно свя­зано с общим развитием технологии производства того или иного продукта. Выбор метода гранулирования за­висит от конкретного производства. Так, методы грану­лирования полимерных материалов оказываются непри­годными для гранулирования минеральных удобрении и наоборот. Тем не менее, существуют общие принципы подхода к выбору наиболее целесообразных методов гранулирования в зависимости от агрегатного состоя­ния и физических свойств исходных веществ.

Для гранулирования пластично-вязких порошковид­ных и пастообразных материалов более пригодны мето­ды формования и экструдирования, для пластично-не - вязких порошковидных веществ можно рекомендовать непрерывное или периодическое прессование, для гра­нулирования пульпенных или суспензионных растворов предпочтение следует отдавать методам распыливания этих растворов на поверхность частиц, составляющих вращающийся, взвешенный или псевдоожиженный слой, с одновременной сушкой продукта до требуемой влаж­ности. Гранулирование безводных расплавов целесооб­разнее осуществлять разбрызгиванием и охлаждением их в грануляционных башнях (для расплавов с малым' содержанием твердой взвеси) или распыливанием на поверхность частиц динамического слоя с одновремен­ным охлаждением гранул.

Рассмотрим варианты выбора методов гранулирова­ния для производства минеральных удобрений.

Основным методом гранулирования односторонних азотных удобрений является приллирование: разбрыз­гивание расплава и охлаждение, его, в полых грануля­ционных башнях. Этим методом получают практически все гранулированные азотные удобрения (нитрат ам­мония и карбамид), исключение составляет лишь про­изводство сульфата аммония, для гранулирования кото­рого применяют прессование и распыливание в псевдо­ожиженном слое.

Единственным методом гранулирования хлористого калия является пока прессование; в стадии разработки находятся новые способы гранулирования, основанные* например, на использовании окатывания.

Основными методами гранулирования фосфорсодер­жащих удобрений (односторонних, сложно-смешанных и комплексных) являются:

окатывание, в том числе распыливание пульпы на по­верхность частиц, сочетаемое с последующим окатыва­нием (этим методом гранулируют большую часть фосфорсодержащих удобрений);

разбрызгивание расплавов и охлаждение их в грану­ляционных башнях;

прессование сухих порошков и тукосмесей;

распыливание в псевдоожиженном слое.

Выбор метода гранулирования фосфорсодержащих удобрений определяется, с одной стороны, ассортимен­том выпускаемых удобрений, с другой — единичной мощностью технологической линии гранулирования. Перспективность основного метода гранулирования фосфорсодержащих удобрений — окатывание — обу­словлена применением агрегатов большой единичной мощности (40, 60 и 80 т/ч) для производства удобре­ний. Важнейшим направлением развития техники гра­нулирования фосфорсодержащих удобрений является создание безвыбросных производств, требующих ис­пользования концентрированных фосфорной и других кислот для получения расплава сложных удобрений. Гранулирование удобрений, достигаемое охлаждением расплавов, позволяет исключить стадию сушки и свя­занные с ней выбросы фтористых газов и аммиака, а » также громоздкую систему абсорбции.

Техника гранулирования расплавов сложных удоб­рений развивается в двух направлениях: разбрызгива­ние и охлаждение расплавов в полых башнях; охлажде­ние расплава на поверхности твердой фазы в аппаратах барабанного типа или в аппаратах с псевдоожиженным слоем.

Наиболее перспективным, на наш взгляд, является метод гранулирования распыливанием расплава на по­верхность твердых частиц в аппарате барабанного ти­па с одновременным охлаждением гранул в противо­токе холодного воздуха. Этот метод наряду с высокой эффективностью и надежностью имеет еще одно нема­ловажное преимущество —обеспечивает получение гра­нул с наиболее плотной структурой и, следовательно, более высокой прочности. Правильный выбор и расчет

аппаратуры играет определяющую роль в повышении эффективности технологической линии гранулирования.

В последние годы рядом научно-исследовательских институтов и проектных организаций, а также некото­рых вузов разработаны и внедрены в промышленность принципиально новые аппараты для гранулирования химических продуктов; уделяется большое внимание повышению интенсивности и надежности работы гра­нуляторов.

Следует отметить, что рассмотренные в этой книге основы расчетов процессов гранулирования и соответ­ствующей аппаратуры не позволяют, естественно, пол­ностью решить проблему повышения эффективности техники и технологии получения гранулированных про­дуктов, а лишь отражают основные тенденции развития современной техники гранулирования.

Глава I