Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
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 #д= 2,25. Этот фактор
Рис. V. 14. Номограмма для расчета охлади- где к—коэффициент, завися-телей гранул в кипящем слое [74]. щий от соотношения сторон
прямоугольного сечения (k = 1 для квадратного сечения); св и Cn — теплоемкости воздуха и продукта, кДж/(кг-К); qB и qa — 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 -f- 9= 329 К, т. е. близка к заданной.
Затем из полученного значения фактора //д вычисляем расход воздуха
,о
= 40,5 кг/с
и определяем площадь рабочей камеры при плотности воздуха 1,25 кг/м3: 40,5
,25.1,5
¦ = 21,6
Длина стороны рабочей камеры составит соответственно 4,65 м.
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 CCl4 [77]. В последнем случае способ гранулирования комбинированный: CCl4 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 CCl4 стекает на ситовой транспортер. Здесь CCl4 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 фос-
