ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика аммонизации гранул из "Основные процессы технологии минеральных удобрений" Для интенсивно перемешиваемого слоя кинетику химического взаимодействия следует рассматривать для единичного зерна. Гранулы, содержащие свободную кислоту, равномерно распределенную по их объему, вступают во взаимодействие с аммиаком с поверхности. Исходя из данных по пористости промышленных гранул удобрений, полученных разными методами, сделан вывод [92] о том, что скорость диффузии газа внутри гранулы должна быть больше наблюдаемой экспериментально. Замедление продвижения газа в зерне объясняется тем, что диффузия идет не только в порах, но и в пленках жидкости и вновь образованного вещества, экранирующих свободную кислоту. По мере поглощения газа из пленок он диффундирует в них вновь с постепенным продвижением фронта реакции в глубь гранулы. Реакцию можно считать квазистационарной относительно продвижения границы раздела фаз и описать уравнением диффузии с реакцией на границе раздела. [c.89] Кр—константа скорости реакции Со — массовое содержание аммиака в потоке газа Го — начальный радиус г = Го/г1. [c.89] Первый член правой части уравнения (2.45) определяет характерное время химической реакции, а второй — внутренней диффузии, но не в порах зерна, а в пленке моноаммонийфосфата, образующегося на поверхности кислоты и в жидкостной пленке. [c.90] Таким образом, по описанной модели время реакции зависит от начальной кислотности, размера и температуры гранул. Однако экспериментальные исследования того же процесса показали [95], что степень влияния а на скорость реакции зависит от структуры материала, определяемой способом его 1ранулирования. Показателем качества структуры может быть прочность при сжатии, с увеличением которой для одного и того же вещества увеличивается его плотность, количество открытых пор уменьшается, что затрудняет диффузию газа. Скорость аммонизации максимальна у гранул, получаемых методом окатывания. Структура таких частиц зависит от их размера, который в свою очередь влияет на скорость реакции. Гранулы, образованные методом сушки пульп на поверхности ретура, более плотные и однородные по структуре, имеют больше закрытых пор и труднее поддаются аммонизации независимо от размера частиц. [c.90] Наибольшее влияние на время аммонизации гранул оказывает их влагосодержание U, что также прямо не учтено моделью (2.45). Влагосодержание влияет на диффузионные процессы лишь косвенно, способствуя изменению количества растворенного твердого вещества и размеров капилляров. Основное же влияние влаги заключается в усилении переноса газа к молекулам фосфорной кислоты, т. е. в переводе процесса массо-обмена в жидкую фазу. [c.90] Следовательно, для практического использования уравнения (2.45) в широком интервале режимов получения даже двойного суперфосфата, для которого оно получено, данных, рассчитанных из уравнений (2.47) и (2.48), недостаточно. В то же время, близкие значения величин и д (разница менее 10%, т. е. в пределах ошибки эксперимента) косвенно подтверждают правильность гипотезы об определяюшем влиянии на скорость химического взаимодействия скорости диффузии. Это позволяет для расчета реальных процессов использовать менее громоздкую модель, дополненную экспериментальными зависимостями. [c.91] Мгновенная скорость реакции в структуре, имеющей преимущественно открытые поры, например полученной методом окатывания, рассчитывается при и о = 0,06 с и л из выражения (2.52). Для структур, полученных методом послойного нанесения пленок и имеющих больше закрытых пор, обнаружено более резкое, чем для аммонизации без увлажнения поверхности, замедление скорости реакции по мере уменьшения движущей силы процесса. Это объясняется, по-видимому, тем, что аммиак насыщает влагу и только с ней всасывается внутрь гранул под действием капиллярных сил, т. е. механизм диффузии меняется с газового на жидкостный. Для таких структур постоянный член уравнения (2.52) равен 16,2-Ю . [c.92] На принципе поверхностного увлажнения построен способ [97] аммонизации гранул при одновременном орошении жидкостью. Расчеты показывают, что для интенсификации процесса достаточно ввести такое количество влаги, которое может быть испарено за счет тепла химической реакции. Способ имеет еще и то преимущество, что позволяет поддерживать температуру продукта в оптимальных пределах. Во избежание локального переувлажнения поверхности гранул следует согласовывать расход жидкости с кинетикой ее поглощения (см. разд. 5.2.1). [c.92] Применяя уравнения (2.51) и (2.52) в зависимости от осуществляемого процесса, по уравнению (2.50) можно рассчитать время пребывания гранул в потоке аммиака. Однако расчет реального процесса аммонизации должен учитывать также и условия введения газа в слой, т. е. конструктивные особенности аппарата. [c.92] Вернуться к основной статье