ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

СУШКА МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ В ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ЦИКЛОННОЙ СУШИЛКЕ

В многотоннажных производствах минеральных солей осо­бое значение приобретает создание и внедрение экономичных сушильных аппаратов большой единичной мощности. В на­стоящее время сушка многих неорганических солей, таких, как сульфат аммония, хлористый натрий, хлористый калий и т. п., осуществляется в аппаратах с псевдоожиженным слоем. Однако минеральные соли при их обезвоживании склонны к агрегированию и комкообразованию. Объясняется это тем, что насыщенный раствор, находящийся на поверх­ности кристаллов, способствует слипаемости частиц и обра­зованию затем агломератов соли, в результате чего наблю­дается нарушение нормального процесса псевдоожижения. Следует отметить, что в процессе сушки таких продуктов в результате прогрева частиц концентрация насыщенного рас­твора непрерывно повышается, т. е. энергия связи влаги с материалом при снижении влагосодержания постепенно воз­растает. Очевидно, что высушивание минеральных солей бы­ло бы целесообразным вести при высоких температурах сушильного агента, но в ряде случаев это становится невоз­можным из-за специфических свойств" обрабатываемых ма­териалов. Так, например, при обезвоживании сульфата ам­мония в аппаратах с кипящим слоем происходит заплавле - ние газораспределительных решеток содержащимися в ис­ходном продукте легкоплавкими органическими примесями. К числу других недостатков сушилок с псевдоожиженным слоем отнесем следующие: истирание частиц и значительный унос мелкодисперсного продукта с отходящими газами, что вызывает необходимость установки громоздких и дорогостоя­щих пылеочистных устрйств; сложность равномерного рас­пределения псевдоожижающего агента по сечению газорас­пределительного устройства в аппаратах большой производи­тельности; значительные гидравлические сопротивления ап­парата, удельные расходы тепла и воздуха.

Весьма перспективным, на наш взгляд, является приме­нение циклонных сушилок для высушивания материалов, со­держащих в основном поверхностную влагу. В этих аппара­тах при незначительном времени пребывания обрабатывае­мого продукта удается не только резко интенсифицировать сушильный процесс за счет транспортировки частиц воздуш­ным потоком с высокой относительной скоростью и повыше­ния температуры теплоносителя, но и в значительной степе­ни устранить указанные выше недостатки установок с кипя­щим слоем.

Нами разработана двухступенчатая циклонная сушилка, предназначенная для термообработки разнообразных по своим свойствам зернистых материалов (рисунок). Работа аппарата заключается в следующем: влажный продукт через бункеры /, установленные на крышках циклонных камер 2, подается в 2, где подхватывается струями теплоносителя, по­ступающего из аппарата 3 и содержащего пылевидные час­тицы уноса. В камерах 2 в режиме нисходящего закрученно­го потока осуществляется предварительная подсушка мате­риала. При этом происходит аэродинамическая очистка от­ходящего из сушилки газа. Механизм пылеочистки подробно рассмотрен нами в [1]. Свежий теплоноситель через сопла пневмопитателей 4 направляется в циклонную камеру 3, где происходит окончательная досушка материала до заданной конечной влажности.

Существенными достоинствами этой сушилки является следующие: более полное использование тепла сушильного
агента, что значительно улучшает технико-экономические по­казатели процесса; аэродинамическая очистка выбрасывае­мого газа, т. е. установка относится к группе безуносных ап­паратов; незначительное гид - ЬлатныЬ материал равлическое сопротивление ап­парата, которое в 2—3 раза меньше сопротивления наибо­лее распространенных цикло­нов тина НИИОГАЗ: незначи­тельное время пребывания материала в аппарате (2—5с).

На данной установке были выполнены исследования про­цесса сушки различных мате­риалов, содержащих в основ­ном поверхностную влагу. Не­которые результаты по сушке сульфата аммония, хлористого натрия, хлористого калия в пилотной сушилке приведены в таблице.

Основные размеры пилот­ной установки: диаметр верх­них камер 200 мм, диаметр нижней камеры 300 мм, общая высота установки 2000 мм.

С целью выяснения влия­ния геометрических размеров на процесс сушки была прове­дена дополнительная серия опытов в геометрически подоб­ных аппаратах диаметром 75 и 150 мм.

Результаты проведенных исследований по кинетике сушки минеральных солей с точностью ±20% описывается следующими уравнениями - а) для верхней ступени

—— = Л, Re ~0'11К ор'81 Fo0,46ii[/44 ; (1)

Б) для нижней ступени

= ^Re-°'13Kon-45Fo0'V,'42,

Ы,

Где постоянные А\ и Л2 определяются свойствами высушивае­мых продуктов. Значения этих величин приведены в таблице Оценка гидродинамической обстановки в циклонных ка­мерах и времени нахождения материала в зоне сушки про. изводилась по результатам решения следующей системы уравнений [2]:

1) уравнение движения твердых частиц:

(3)

TOC \o "1-3" \h \z (їх '

2) уравнение момента количества движения:

— /:,= 1Мв"еш; (4)

3) уравнение кинематики:

Dz=\Vzdx, (5)

Где Ко— — критерий Коссовича: Fo= ----------------------------- критерий

Фурье; Ир—у— расходная концентрация; Re= ^^— кри­терий Рейнольдса; а=—— коэффициент температуропро-

СмРм

Водности; т — масса частицы; vr, W — скорость газа и ча­стиц; SF — сумма сил, действующих на частицу; Lz — момент количества движения относительно оси г; 2МВВВШ — сумма моментов внешних сил; Я — высота циклона.

На основании проведенных исследований была спроекти­рована опытно-промышленная установка для сушки сульфа­та аммония мощностью 20 т/ч высушенного продукта. Уста­новка принята к внедрению одним из предприятий Горьков - ской области.