Спосіб отримання гранульованої аміачної селітри

Изобретение относится к способам получения гранул аммиачной селитры и может быть использовано в химической промышленности при производстве минеральных удобрений. Известен способ получения гранулированной аммиачной селитры, включающий гранулирование горячего расплава аммиачной селитры во вращающемся грануляторе, путем подачи расплава на поверхность охлажденных твердых веществ, с образованием при его вращении готового продукта и последующей его выгрузкой с температурой на 4 - 25°C ниже температуры плавления материала [2]. Однако, при использовании данного способа отмечается низкая производительность гранулятора и недостаточная прочность получаемых гранул из-за высокой их пористости. Согласно данному способу производительность гранулятора зависит от количества тепла, которое может принять охлажденное твердое вещество (ретур), пришедшее на гранулятор, а это, в свою очередь, определяется разностью температур частиц ретура и готового продукта и количеством ретура, подаваемого на гранулятор. Механизм формирования гранул и отвода теплоты происходит следующим образом. Расплав аммиачной селитры, попадая на частицы твердых веществ (ретура), отдает им основную часть тепла, в том числе и теплоту кристаллизации, и, претерпевая фазовый переход, застывает. В результате теплота от расплава теплопроводностью передается во внутрь частиц ретура и поднимает их температуру. В этом случае в тарели теплосъем от гранул в газовую фазу практически отсутствует и существующая разность температур ретура и гранул ограничивает количество теплоты, вводимой с расплавом и, как результат, производительность гранулятора. Кроме того, производительность гранулятора ограничивается тем, что из-за низкого коэффициента теплопроводности время пребывания формируемых гранул в тарели является вполне конкретной величиной. Поэтому повышение производительности за счет уменьшения времени формирования гранул, путем увеличения количества подаваемого ретура и плава, приводит к срыву процесса гранулообразования и получению в качестве готового продукта слипшихся агломератов. Недостаточная прочность получаемых гранул объясняется следующим. В начальный период роста гранул капля расплава, попадая на поверхность твердых веществ пришедших на гранулятор, быстро застывает, не успев распределиться достаточно тонким слоем по поверхности частиц из-за того, что основная масса прироста гранул происходит в условиях достаточно большой разности температур между расплавом и поверхностью частиц ретура. В этих условиях время кристаллизации расплава сопоставимо со временем растекания капель расплава по поверхности частиц твердых веществ, пришедших с ретуром, а так как скорость растекания неравномерна, то, естественно, различна и скорость кристаллизации, что приводит к возникновению в кристаллизующей массе неоднородной структуры, микротрещин и микропор. В основу изобретения поставлена задача такого усовершенствования способа пол-учения гранулированной аммиачной селитры, которое за счет изменения условий проведения операции гранулирования позволило бы сократить время, необходимое для формирования гранул, обеспечило бы более однородную структуру растущих гранул, снизило бы вероятность образования в них микропор и, следовательно, повысило бы производительность процесса и прочность структуры гранулированной селитры. Поставленная задача решается тем, что в способе получения гранулированной аммиачной селитры, включающем гранулирование горячего расплава аммиачной селитры во вращающемся грануляторе, путем подачи расплава на поверхность охлажденных твердых веществ, с образованием при его вращении готового продукта и последующей его выгрузкой с температурой на 4 - 25°C ниже точки его плавления, согласно изобретению, перед гранулированием поток горячего расплава аммиачной селитры разделяют на два самостоятельных потока, в одном из которых концентрацию аммиачной селитры доводят до 0,2 - 0,5% а в другом - до 1 - 5% после чего первый поток подают на поверхность охлажденных твердых веществ и при достижении частицами твердых веществ температуры выше 115 - 135°C осуществляют их обработку вторым потоком. Разделение потока горячего расплава аммиачной селитры перед гранулированием на два самостоятельных потока, в одном из которых концентрация аммиачной селитры доведена до 0,2 - 0,5% а в другом до 1 - 5% с подачей первого потока на поверхность охлажденных твердых веществ, где при достижении частицами твердых веществ температуры выше 115 - 135°C осуществляют их обработку вторым потоком способствует приросту основной массы гранул при высокой температуре и пониженной концентрации расплава аммиачной селитры, что стабилизирует скорость кристаллизации и, как результат, формирует более однородную структуру растущей гранулы, исключает образование микропор и приводит к повышению прочности гранул. При этом становится возможен отвод теплоты от формируемых гранул путем использования ее для подупарки воды из потока низкоконцентрированного расплава, что способствует сокращению времени, необходимого для формирования гранул и, как результат, увеличению количество расплава, которое может принять частица ретура, что положительно сказывается на производительности гранулятора. При подаче расплава аммиачной селитры концентрацией хі менее 0,2% уменьшается время кристаллизации капель, они практически не растекаются по поверхности частиц, вследствие этого возрастает вероятность образования макропористой структуры в наращиваемом слое частиц, а в целом снижается прочность получаемых гранул. Практически полное отсутствие в этом случае отвода теплоты, вводимой с расплавом, за счет частичного испарения влаги ведет к более напряженному снятию теплоты кристаллизации, которая должна отводиться только во внутрь частиц ретура. Это снижает производительность гранулятора. При подаче расплава аммиачной селитры концентрацией x1 более 0,5% на поверхность частиц образуется слой вещества с повышенной влажностью, испарение из которого не успевает завершиться за время грануляции, а это приводит к получению продукта с повышенным содержанием влаги, что снижает прочность гранул, повышает их слеживаемость. Для завершения тепло-массообменного процесса испарения влаги с целью получения продукта необходимо увеличивать время пребывания частиц в грануляторе и, как следствие, снизить его производительность. Обработка частиц охлажденного твердого материала, имеющих температуру выше 115 сопровождается снижением его производительности. Таким образом, предложенный способ получения гранулированной аммиачной селитры позволяет получать гранулы, обладающие повышенной прочностью, с высокой удельной производительностью гранулятора, а также использовать для удаления части влаги теплоты расплава, а не тепловую энергию технологического пара, как в известных способах. Способ осуществляют следующим образом. Получение гранул аммиачной селитры осуществляют в грануляторе, в качестве которого может быть использован барабанный, тарельчатый или лотковый грануляторы. Расплав аммиачной селитры, содержащий кондиционирующие добавки, например, 135°C, плавом концентрацией (1 - 5% позволяет улучшить гомогенную структуру гранул и снять существенную часть тепла кристаллизации плава за счет подупарки влаги, что повышает прочность гранул и производительность гранулятора. При поддержании температуры выше 135°C основную массу подаваемого на частицы плава необходимо вводить с концентрацией или самостоятельных упаривают до что ведет к образованию пористой структуры, а, следовательно, снижает прочность гранул. Вследствие малого температурного диапазона в этом случае количество подаваемого плава с концентрацией значительно снижается и, следовательно, суммарное количество наносимого на частицы ретура плава уменьшается, что ведет к снижению производительности гранулятора. При поддержании температуры ниже 115°C гранулы образуются с дефектами, так как движущая сила массопереноса паров воды из гранулы в газовую фазу недостаточна для удаления необходимого количества влаги из гранул за время пребывания их в грануляторе. Вследствие этого гранулы получаются неприемлемой влажности и пониженной прочности. Для обеспечения необходимого уровня влажности и приемлемой прочности гранул в этом случае приходится снижать производительность гранулятора. Использование в качестве второго потока расплава аммиачной селитры с концентрацией менее 1% приближает способ по технологии к способу-прототипу, т.е. рост частиц гранул идет с образованием пористой структуры вследствие быстрой кристаллизации и плохого растекания по поверхности частиц, что снижает прочность гранул, а недостаточный отвод тепла с парами воды значительно снижает производительность гранулятора. Обработка частиц вторым потоком расплава аммиачной селитры с концентрацией свыше 5% способствует тому, что частицам недостаточно времени пребывания в грануляторе для удаления необходимого количества влаги. В этом случае гранулы имеют завышенную влажность, и, следовательно, низкую прочность. Кроме того, необходимый отвод большой массы влаги требует увеличения времени пребывания твердого материала в грануляторе, что разделяют на два потока, один из которых получения концентрации и подают в гранулятор, где он в виде капель с дисперсионным составом 20 500мкм и температурой на 5 - 40°C выше температуры его плавления попадает (разбрызгивается) на поверхность охлажденных твердых веществ. В качестве твердых веществ используют аммиачную селитру со стадии производства (рассева), содержащую в основном гранулы размером менее товарной фракции. Зародыши частиц гранул в грануляторе начинают расти, одновременно повышается и их температура. При достижении частицами гранул температуры выше их обрабатывают вторым потоком расплава аммиачной селитры, упаренным до концентрации При этом рост массы гранул сопровождается интенсивным испарением части влаги, пришедшей с расплавом, что резко повышает условие теплоотдачи в системе гранула - воздух. Для расплава концентрацией характерна хорошая его растекаемость по поверхности гранулы, что ведет к устранению пор в гранулах. Масса прироста гранулы за счет расплава концентрацией больше, чем масса прироста за счет расплава концентрацией что снижает пористость гранул. По достижении гранулами температуры на 4 25°C ниже точки плавления полученных гранул их выгружают с гранулятора и направляют на охлаждение до температуры 20 - 50°C, а затем на рассев. Фракция гранул размером более товарной поступает на измельчение до размера менее товарной, смешивается с последней и используется в качестве ретура в процессе. Часть товарной фракции гранул отбирают и возвращают на грануляцию в количестве, обеспечивающем нормальную ретурность процесса. Пары воды с воздухом из установки гранулирования отводят в систему воздухоочистки. Примеры конкретного выполнения способа. Пример 1. Получение гранулированной аммиачной селитры осуществляют на тарели диаметром 0,5м, высота обода 0,12м. Расплав аммиачной селитры в количестве 100в.ч. (в пересчете на 99,7% основного вещества и 0,3% содержащий 4% 0,2% разделяют на два самостоятельных потока. Один из потоков в количестве 126,5кг/ч (43,1в.ч. в пересчете на 99,7% основного вещества и 0,3% направляют на испаритель, где его упаривают до получения концентрации Полученный расплав в виде капель с дисперсионным составом 40 - 250мкм и температурой 175°C разбрызгивают на поверхность охлажденных твердых веществ (ретура), который в количестве 25,25в.ч. в виде частиц размером 0,5 - 2мм и температурой 50°C подают в нижнюю часть тарели гранулятора. Зародыши частиц на тарели гранулятора начинают расти и повышается их температура. По мере достижения температуры 125°C частицы гранул перемещаются к центру вращения материала и попадают в зону подачи второго потока расплава аммиачной селитры в количестве 323,7кг/ч (56,9в.ч. в пересчете на 99,7% основного вещества и 0,3% с концентрацией и температурой 160°C. По достижении температуры потока продукта 147°C, что ниже точки плавления продукта, гранулы перекатываются через борт тарели и поступают на охлаждение и рассев. Полученные гранулы имеют температуру 50°C и содержат 98% фракции 4 - 11мм. Прочность гранул 4,5МПа, содержание влаги 0,3% удельная производительность гранулятора 2297кг/м2 час. Примеры реализации способа объекта изобретения и способа-прототипа приведены в таблице. Таким образом, как видно из таблицы, использование предлагаемого способа получения гранулированной аммиачной селитры позволяет получать гранулы селитры, обладающие повышенной прочностью (до 4,5МПа) с высокой удельной производительностью гранулятора (до 2297кг/м2 час).