книги из ГПНТБ / Миниович, М. А. Производство аммиачной селитры

сти. Температура всего объема кипящего слоя гранул, как и любой кипящей жидкости, практически одинакова.

Переход слоя гранул, в кипящее состояние характеризуется рез­ ким увеличением коэффициента теплоотдачи. Теплообмен между гранулами и охлаждающим воздухом завершается на расстоянии 10—15 мм от газораспределительной поддерживающей решетки. При этом температура гранул приближается к температуре возду­ ха, проходящего через кипящий слой.

Применение аппаратов кипящего слоя для охлаждения гранул позволяет на 25—35°С снизить их температуру перед упаковкой

Для перехода слоя гранул во взвешенное состояние достаточна скорость потока воздуха в пределах 0,6—0,85 м/с (считая на пол­ ное сечение аппарата). Для придания же гранулам большей по­ движности скорость воздуха следует увеличивать до 1,0—1,5 м/с. Применение больших скоростей нецелесообразно, так как гранулы не успевают охладиться до температуры воздуха. Кроме того, при большой скорости воздуха увеличиваются истирание гранул и унос мелких частиц соли.

Обычно высоту кипящего слоя гранул поддерживают в преде­ лах 50—100 мм. Сопротивление кипящего слоя высотой 100 мм со­

Некоторые аппараты для охлаждения выполняются разъемны­ ми и снимаются для их чистки или при чистке башен.

Псевдоожиженный (кипящий) слой успешно используют во многих многотоннажных производствах, в частности для охлаж­ дения химических продуктов. При интенсивном перемещении твер­ дых зерен веществ в псевдоожиженном слое происходит в корот­ кое время выравнивание температур и тем самым исключаются местные перегревы среды.

К недостаткам процессов в псевдоожиженном слое относятся: истирание твердых частиц, возникновение в некоторых случаях статического электричества и необходимость применения устройств для очистки взвешивающего потока газа. При хорошем конструк­ тивном оформлении аппаратов с кипящим слоем отмеченные недо­ статки полностью исключаются.

-.Практика применения для охлаждения селитры кипящего слоя показала, что в отдельных случаях, которые пока не нашли одно­ значного объяснения, этот способ вызывает заметное уменьшение прочности гранул. Наиболее сильно уменьшается прочность гранул чистой селитры (т. е. при отсутствии в ней добавок).

Предполагают, что положительное влияние добавок на проч­ ность гранул, в условиях работы кипящего слоя, является следст­ вием связывания остаточной влаги такими добавками, как нитраты кальция и • магния, а также сульфат аммония. Благодаря этим

ПО

добавкам, видимо, замедляются или полностью прекращаются воз­ можные модисрикационные переходы, которые особенно сильно уменьшают прочность гранул.

Устройства для охлаждения гранул в кипящем слое

До разработки метода охлаждения аммиачной селитры в ки­ пящем слое применялось и сейчас нередко применяется за рубе­ жом охлаждение селитры воздухом во вращающихся барабанах диаметром 2,8 м и длиной 14 м. Воздух предварительно охлаж­ дается в скруббере, орошаемом свежей водой, затем нагнетается вентилятором в барабан, где селитра охлаждается до 40—60 °С. Высокая стоимость оборудования, значительный расход воздуха, истирание соли с образованием до 20% мелких частиц и забивка ими трубопроводов ограничивают использование вращающихся ба­ рабанов для охлаждения аммиачной селитры.

Охлаждение гранулированной аммиачной селитры в кипящем

изводству аммиачной селитры, представляла собой прямоугольную коробку из углеродистой стали (ширина 1400 мм, длина 7000 мм). Внутри коробки размещена газораспределительная решетка пло­

ления потока то сечению аппарата воздух подается под решетку через пять конусов, снабженных шиберами.

Выносной аппарат располагался непосредственно под послед­ ним конусом грануляционной башни. Решетку можно было уста­ навливать горизонтально или под углом (с наклоном в сторону вы­ грузки охлажденных гранул). Опытным путем установлено,- что шаг между отверстиями решетки должен быть 10—12 мм, свобод­ ное проходное сечение всех отверстий диаметром 3 мм должно со> ставлять 5—10% общей площади решетки. Решетку приходилось

го слоя составлял 0,3—0,8 кг на 1 т готового продукта. Отработан­ ный воздух из аппарата направлялся в грануляционную башню. "

T f l

Для охлаждения гранул применялся также аппарат, располо­ женный в .нижней части конуса грануляционной башни. Ниже при­ ведена характеристика одной из конструкций охладителей и усло­ вий их работы:

В летнее время года гранулы селитры в таком аппарате охлаж­ дались на 25—40 °С; температура гранул на выходе из аппарата не превышала 55 °С.

Воздух, отсасываемый из грануляционной башни осевыми вен­ тиляторами, обычно содержит солевую пыль, которая образуется при разбрызгивании плава, за счет истирания пустотелых крупных

для некоторых действующих и строящихся производств. Аппарат установлен на подвижной тележке и размещен под грануляционной башней (вместо нижнего конуса). Он представляет собой кониче­ ский копус 1, внутри которого находится несущая кипящий слой решетка 3 с отверстиями диаметром 3 мм и шагом между ними 11—12 мм:

С конусом башни аппарат соединен с помощью плотно укреп­ ленного фартука 2. В центре аппарата имеется телескопическое уст­ ройство 4, позволяющее регулировать высоту кипящего слоя. Это устройство установлено в верхнем конце трубы 5, предназначенной Для отвода охлажденных гранул из слоя.

Для лучшего распределения охлаждающего воздуха, направ­ ляемого под решетку 3 с кипящим слоем гранул, имеется решет­ ка 6. Для осмотра или чистки нижней части аппарат снабжен лю­ ком 7.

Горячие гранулы, скатываясь с конуса грануляционной башни, попадают на периферийные участки кипящего слоя и перемещают­ ся в радиальном направлении к центру аппарата. Охлажденные гранулы непрерывно отводятся через трубу 5 на ленточный тран­

112

требуется охлаждать до 42—46 °С (такие температуры в условиях

Рис. 39. Цилиндрические откатываю­ щиеся аппараты для охлаждения гра­ нул аммиачной селитры в кипящем слое:

а — одноступенчатый: / — конус башни; 2 — резиновый фартук; 3 — решетка; 4 — те­ лескопическое устройство; 5—труба для

ПоА-А

Воздух

Гранимы

работы кипящего слоя и влагосодержання менее 0,35% обеспечи­ вают модифйкационный переход III—>TV).

В последние годы в ГИАП разработан цилиндрический двухсту­ пенчатый охладитель, изображенный на рис. 39, б. Этот охладитель

кипящего слоя, направляется в охладитель под распределительную решетку 1, последовательно проходит через нижнюю и верхнюю решетки 2 с кипящим слоем и затем через конус 3 поступает в гра­ нуляционную башню. Гранулы, ссыпающиеся с конусов башни на

верхнюю решетку с кипящим слоем, предварительно проходят че­ рез сетку 5, предназначенную для задержания случайных комков. Эта сетка изменяет также направление падения потока гранул с наклонного на вертикальный. С верхней решетки гранулы «пере­ текают» на нижнюю через центральный патрубок 4.

На нижней решетке с кипящим слоем имеется перегородка, разделяющая его на центральную зону диаметром 4,2 м и кольце­ вую зону шириной 0,4 м. В последней диаметрально расположены' разгрузочные трубы с клапанами 6 и датчиками для регулиро­ вания высоты слоя селитры. Охладитель укреплен на тележке 7.

Так как размеры двухступенчатого охладителя приходится при­ нимать исходя из условий его работы в летнее время, то зимой гранулы переохлаждались, в результате чего уменьшалась их проч­ ность. Для устранения этого недостатка были разработаны и внед­ рены в практику устройства, позволяющие в короткий срок выклю­ чать из работы и вновь подключать нижнюю решетку охладителя.'

В последние несколько лет почти на всех производствах взамен. одноступенчатых установлены двухступенчатые охладители, что дало возможность поддерживать требуемую температуру продук­ та, поступающего на упаковку.

Ниже приведены основные технологические параметры двухсту­ пенчатого охладителя:

в охладитель воздух .по температуре и влажности.

СУШКА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

Основы процесса сушки

Сушка материала происходит лишь при условии, что давление паров воды над высушиваемым материалом больше, чем в окру­ жающей среде, т. е. рм а т>Рсреды. Влажность материала будет сни­ жаться до тех пор, пока процесс сушки не прекратится (при

/?мат= Рсреды) • Когда давление паров воды над материалом становится рав­

ным давлению паров в воздухе, наступает равновесие в обмене влагой между средой и материалом. В этом случае говорят о рав­ новесной влаоюности материала, которую обычно выражают в про­ центах. В процентах выражается также абсолютная влажность — общее количество влаги, находящейся в материале. Кроме того,

114

различают свободную влагу, выражаемую разностью между абсо­ лютной и равновесной влажностью.

Материал можно высушить до равновесной влажности. При дальнейшем нагревании он начинает поглощать влагу из окружаю­ щего воздуха. Если длительная сушка может привести к разложе­

При сушке протекают следующие процессы: сравнительно быст­ рое испарение влаги с поверхности и медленное перемещение вла­ га из внутренних слоев материала к его поверхности. Второй про­

поглощающая способность воздуха с ростом температуры значи­

ной сушке материала горячим воздухом. Значительно быстрее высушивается мелкокристаллическая селитра, частицы которой не «оплавлены», хотя из них также не удается полностью удалить

внутреннюю влагу. За 2 ч сушки гранулированной селитры при 110 °С из нее удается удалить только 45% влаги от ее общего ко­ личества в соли. В этих же условиях из мелкокристаллической се­ литры удаляется 85—90% влаги. Чем выше температура и ско­ рость воздуха, подаваемого в сушилку, и чем ниже его относитель­ ная влажность, тем быстрее высушивается селитра. Учитывая склонность селитры к разложению, необходимо следить за тем, чтобы температура воздуха для ее сушки не превышала 120 °С.

Гранулированную селитру, как правило, не сушат. При исполь­ зовании гранулированного продукта для получения взрывчатых смесей потребители высушивают предварительно измельченную селитру. Чешуйчатую и мелкокристаллическую селитру приходится сушить, так как ее кристаллизуют из плава, содержащего 94— 96% N H 4 N 0 3 .

Используют следующие методы сушки аммиачной селитры: сушка воздухом, нагретым до 115—120°С («горячая» сушка); сушка воздухом, нагретым до 115°С, с последующим охлажде­

нием соли ненагретым воздухом; сушка предварительно охлажденным воздухом («холодная»

сушка).

Для сушки селитры, как правило, применяются сушилки бара­ банного типа. Воздух подогревается паром абсолютным давлением 3,5—4 ат; подогрев воздуха проводится в ребристых или пластин­ чатых калориферах, входящих в состав сушильного агрегата...

Сушка горячим воздухом

Частицы аммиачной селитры, полученные на охлаждаемых валь­ цах при температуре 80—85 °С, поступают в бункер и затем в за­ грузочную камеру сушильного барабана. Горячий воздух (115— 120 °С) подается в барабан вентилятором прямотоком с солью. Отработанный воздух хвостовым вентилятором протягивается че­ рез барабан и направляется в промывной скруббер для отмывки от уносимой солевой пыли. Обычно содержание пыли в отходящем воздухе составляет около 0,3 г/м3 .

Промывной скруббер имеет насадку из керамических колец раз­ мером 50X50x5 мм, орошаемую с помощью центробежного насо­

Для предотвращения подсоса воздуха через неплотности в су­ шильном барабане обычно поддерживают небольшое избыточное давление (несколько десятков миллиметров водяного столба). Се­ литра выходит из барабана с влажностью до 1% при температуре не менее 60 °С. Поэтому перед упаковкой в тару ее часто охлаж­ дают неподогретым воздухом в отдельном барабане. При «холод­ ной» сушке сочетаются процессы удаления влаги и охлаждения по­ лучаемой соли.

116

аммиачной селитры. В свою очередь, раствор охлаждается в испа­ рителе 1 до —10 °С за счет холода, выделяющегося при испарении жидкого аммиака. В скруббере-охладителе из воздуха улавливает­

уносимых потоком воздуха, уложен слой керамических колец. Очи­ щенный воздух отсасывается вентилятором 6 и снова направляется в сушилку; раствор селитры после испарителя возвращается на охлаждение воздуха.

В табл. 24 приводятся сравнительные данные о работе сушилок для высушивания аммиачной селитры горячим и предварительно охлажденным воздухом.

117

ляется низкая температура готового продукта, но производитель­ ность сушилок в этом случае вдвое меньше по сравнению с су­ шилками, работающими на горячем воздухе. Существенным недо­ статком методов «горячей» и «холодной» сушки является значи­ тельное измельчение соли в барабанах. В результате этого воздух уносит в трубопроводы солевую пыль, которая налипает на стенки аппаратов и коммуникаций и усиливает их коррозию.

опорных ролика, установленных под углом 60°. Барабан вращается со скоростью 3—5 об/мин; привод осуществляется от электродви­ гателя через трехступенчатую передачу (венец — шестерня — ре­ дуктор), позволяющую изменять скорость вращения барабана. Рас­ ход электроэнергии на вращение сушильных барабанов составляет 6—10 квт-ч/т испаряемой влаги.

На внутренней поверхности барабана закреплено 12 и более направляющих лопастей (ребер), которые при его вращении не­ прерывно перемешивают соль, что обеспечивает ее интенсивный контакт с воздухом, подаваемым на сушку.

Соль поступает из бункера через камеру, в которой расположен питатель. Обычно барабан устанавливают с наклоном 2,5—3° в на­ правлении движения соли к камере выгрузки.

ТАРА, УПАКОВКА, ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕВОЗКА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

Тара. Согласно ГОСТ 2—65 аммиачная селитра должна посту­ пать на упаковку при температуре не выше 50 °С. Ее упаковывают в бумажные пяти- и шестиелойные мешки (ГОСТ 2226—62) разме­ рами 100X42 мм. Соприкасающийся с солью внутренний слой бу­ маги должен быть равномерно пропитан битум-автоловой смесью ;(90% битума, 10% автола). Количество продукта в мешке должно оыть 45—50 кг; допустимые отклонения ± 1 кг.

U 8

Кроме бумажных мешков с открытой горловиной, зашиваемых машиной после заполнения селитрой, применяются бумажные кла­ панные мешки. Последние в одном углу имеют отверстие, закры­ ваемое изнутри бумажным клапаном при давлении на него загру­ женной в мешок селитры.

Согласно ГОСТ 2226—62 бумажные мешки должны иметь три продольных сгиба, для их сшивки применяются хлопчатобумажные нитки. Расстояние шва от края мешка должно быть 15+2 мм.

Прочность мешков определяется по числу ударов (сбросов), выдерживаемых мешком до разрыва и высыпания груза. Для пятислойных мешков предусмотрено 13, а для шестислойных 15 ударов. При испытании на прочность мешки должны быть заполнены портландцементом. Испытание прочности мешков ка число сбросов' выполняется по ГОСТ 2227—65, с дополнительными указаниями,- которые приводятся в ГОСТ 2226—62.

Кроме того, для затаривания аммиачной селитры применяются многослойные бумажные мешки (ТУ 13-03-Д-13—68), покрытые по­ лиэтиленом. Такие мешки изготовляют двух типов: сшитые и скле­ енные: Мешки обоих типов имеют открытую горловину.

Сшитые мешки —- однослойные, покрыты полиэтиленом; склеен­ ные — одноили двухслойные.

Выпускаются также трех-"— пятислойные комбинированные' мешки: с одним бумажным слоем, покрытым полиэтиленом, одним слоем из битумированной бумага и со слоями непропитанной бума­ ги. Общая толщина полиэтиленового покрытия слоев должна быть не менее 40 мк.

Аммиачную селитру, предназначенную для широкого потребле­ ния, упаковывают в коробки с внутренним бумажным слоем. Кро­

до 10 кг — не менее 150 мк. Нетто — от 0,5 до 10 кг; допускаемое отклонение ± 3 % .

Коробки и мешки с аммиачной селитрой для широкого, потреб­ ления должны быть упакованы не более чем по 50 кг в трех— шестислойные битумированные бумажные мешки. Размер партии аммиачной селитры — не более 10 т.

Бумажные мешки, применяемые для упаковки селитры, недо­ статочно влагонепроницаемы и прочны. В результате этого увели­ чивается слеживаемость селитры и повышаются ее потери при пе­ ревозках. '

Для затаривания удобрений, в том числе и аммиачной селитры,, применяются также полиэтиленовые мешки. Они должны отвечать МРТУ 6-11-8—64 на «Мешки полиэтиленовые для минеральных удобрений».

В соответствии с этими МРТУ полиэтиленовые мешки изготов­ ляются двух типов: открытые и закрытые (с клапаном). Они пред-

1 Ш