ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Введение. Характеристика разработанного метода сушки в кипящем слое из "Промышленное обезвоживание в кипящем слое" Промышленной практикой доказано, что техника сушки в кипящем слое (КС) обеспечивает, при правильной организации, наибольшую экономию топлива, металла и занимаемой, производственной площади энергопотребление может быть снижено на 35—45%, металлоемкость сокращена в десять раз. Очевидно, что использование такого направления, особенно для многотоннажных производств, позволило бы значительно повысить технико-экономические показатели процессов сушки. [c.4] Однако, несмотря на очевидные преимущества и многочисленности работ, посвященных теории и практическому использованию сушки в КС, до настоящего времени типовые сушилки КС не созданы, отсутствуют также обоснованные и общепринятые рекомендации по их проектированию и эксплуатации. [c.4] Настоящая работа направлена на восполнение образовавшегося пробела — представлены результаты разработки и широкого промышленного внедрения метода сушки в КС неорганически материалов в виде осадков, кристаллогидратов, суспензий и растворов с весьма различными физико-химическими свойствами, в широкой области изменения начальной влажности при проведении процесса в аппаратах единого типа. [c.4] Результаты первого этапа разработки и внедрения метода обобщены в монографии Злобинского и автора, в которой теория процесса рассматривалась с позиции применения общих закономерностей псевдоожиженного состояния к сушильным операциям с теми или иными дополнениями [1 см. также а. с. 163534 138241 138242 СССР]. Однако дальнейшее развитие метода в применении к разнообразным неорганическим продуктам показало, что успешное его использование базируется не только и не столько на удачном конструктивном оформлении аппаратов КС, но, в первую очередь, определяется спецификой интенсивного режима сушки КС, которая вносит существенные коррективы в традиционные представления о гидродинамике и кинетике процесса. Изложение условий оптимизации, исходя из новых представлений, подтвержденных многолетним опытом промышленной эксплуатации,— одна из основных задач настоящей работы. [c.4] Обезвоживание растворов в КС сопровождается, как цравило, образованием гранулированного материала. Теории и практике гранулообразования при обезвоживании растворов посвящена монография [2]. Теория процесса обоснована физической моделью, согласно которой образование гранул при данной плотности распределения по размерам является итогом суперпозиций роста частиц и их теплового дробления. Дальнейшее расширение области применения метода показало, что в зависимости от физико-химической природы материала механизм образования гранул изменяется. [c.5] Вопрос о влиянии физико-химических свойств соединений на процесс образования гранул до настоящего времени не рассматривался. Впервые, на основании теории неорганических адгезивов сделана попытка связать характер образования гранул с природой ионов, участвущих в их построении. Потребовалось разработать качественную классификацию способности солей к образованию гранул классификация такого рода оказалась необходимой для оценки и прогнозирования процессов переработки смешанных растворов применительно к переработке в КС жидких стоков при создании безотходных технологий, все шире используемой в последние годы. Физико-химические основы грануляции рассмотрены в гл. IV. [c.5] В монографии [3] весьма обстоятельно представлен обзор различных способов и объектов применения сушки в КС, что позволяет в данной работе ограничиться только изложением результатов, достигнутых при создании и внедрении метода, разработанного с участием автора. [c.5] В настоящее время объем продукции, высушиваемой разработанным методом на предприятиях минеральных удобрений, основной химии, цветной металлургии, нефтехимии, составляет более 20 млн. т и продолжает возрастать. [c.5] Первые установки для сушки солей появились за рубежом и в СССР в конце 50—начале 60-х гг. освоение крупнотоннажных сушилок (для хлорида калия) осуществлено в СССР на 5—6 лет раньше, чем в США, причем на отечественных установках используется теплоноситель с более высокой температурой. Можно также отметить, что зарубежные фирмы ограничивают начальную влажность соли до 5—6% (масс). Указанное различие основных показателей отечественных и зарубежных установок КС свидетельствует о принципиально ином подходе к выбору параметров процесса. [c.5] Комплекс проведенных исследований в последние двадцать лет и все расширяющаяся область промышленного использования метода позволили создать в ЛенНИИГипрохиме унифицированный ряд аппаратов КС для производительности от сотен килограммов до 140—150 т/ч. Принятые при разработке ряда условия масштабирования нашли подтверждение в последующем в работах Тодеса по структуре КС [4, 13]. [c.5] Большой вклад в успешное развитие прогрессивного направления сушильной техники внесли работники промышленных предприятий, предложившие ряд эффективных конструкторских решений по совершенствованию отдельных узлов установок, главным образом, газораспределительных решеток, в том числе работники ПО Беларускалий , внедрившие газораспределительную решетку кафедры процессов и аппаратов ЛТИ им. Ленсовета, Стебников-ского калийного комбината, калийных фабрик в Соликамске и Березниках весьма успешно эксплуатируются установки для обезвоживания сульфатных стоков на Надворнянском нефтеперерабатывающем заводе, на предприятиях цветной металлургии и основной химии. [c.6] Автор выражает благодарность всем работникам промышленных предприятий, чей труд способствовал промышленному освоению разработанного метода, а также сотрудникам проектных и научных организаций, кафедры процессов и аппаратов ЛТИ им. Ленсовета, в творческих дискуссиях с которыми развивалось теоретическое обоснование метода, обсуждались рациональные конструкции аппаратов, расширена область их применения. [c.6] На первых этапах использования техники КС для сушки главное преимущество новой технологии рассматривалось в связи с исключительно высокой интенсивностью тепло- и массообмена. Основное внимание исследователей было направлено на определение и сопоставление коэффициентов теплообмена, значений съема влаги и других показатадей интенсивности при различном оформления процесса. Для дальнейшего повышения интенсивности билы предложены пути организации противотока в КС, поскольку отсутствие условий для такого режима считалось, как бы, недостатком метода псевдоожижения. [c.7] В итоге многочисленных работ по определению коэффициентов теплообмена в [4] отмечено, что ...помимо экспериментальных трудностей имеются принципиальные сомнения в возможности описания процесса межфазового теплообмена единым коэффициентом... для всего слоя в целом (стр. 130), и далее для расчета... аппаратов... (испарение влаги). ..на самом деле нет необходимости знать константу скорости массообмена, а достаточно использовать лишь уравнения материального баланса (стр. 135). [c.7] Нашими работами подтверждено, что интенсивность процесса определяется количеством и температурой псевдоожижающего агента (топочных газов), т. е. выражается балансовой задачей. [c.7] Таким образом, наша задача состояла в разработке метода и аппаратурного оформления, в возможной степени отвечающих перечисленным требованиям. Создание промышленных установок проводилось одновременно для влажных осадков, кристаллогидратов, суспензий и растворов различных солей применительно к многотоннажным производствам минеральных удобрений, основной химии, цветной металлургии и некоторых других отраслей промышленности. [c.8] Наиболее существенная особенность разработанного способа — это использование высокотемпературного теплоносителя , как основы для достижения термической эффективности. Применительно к различным солям начальная температура газов приближается и даже превышает температуру спекания, разложения и плавления соли, составляя, в среднем 650—850 °С, что почти в два раза выше температуры теплоносителя на других установках КС. Для таких особо термостойких материалов, как песок, шлаковая крошка и некоторые другие, предел повышения температуры ограничен жаростойкостью конструкционного материала решетки. [c.8] Использование высокотемпературного теплоносителя предопределило специфику гидродинамического режима КС. Как известно, поглощение всей теплоты, вносимой в КС газами, завершается на расстоянии от решетки, равном 10—20 диаметрам зерен, следовательно, условия теплообмена в этом объеме должны исключить возможность перегрева материала до опасного уровня. Комплекс исследований структуры прирешеточной зоны и условий теплообмена в этом участке КС представленные в гл. I, позволили выявить ранее не отмечавшееся явление резкого, по существу, экстремального изменения состояния прирешеточной зоны с изменением скорости газа, определяющего нижнюю границу скорости, при которой снимается возможность перегрева частиц свыше допускаемой границы. Нижняя граница скорости газа соответствует высоким значениям чисел псевдоожижения для относительно мелких (менее 1 мм) солевых материалов рабочее число псевдоожижения почти на порядок превышает рекомендуемые в литературе значения. [c.8] Для обеспечения нормальной работы аппарата при загрузке потоков большой мощности с высокой начальной влажностью, достигающей при обезвоживании кристаллогидратов 60—70% (масс.), потребовалось разработать специальные приемы, сущность которых состоит в рассредоточении влажного потока над фронтом КС. Именно этот прием, защищенный авторским свидетельством (а. с. 163534, СССР), обеспечил возможность создания агрегатов высокой единичной мощности без ограничения, практически, начальной влажности материала. Рассредоточенную загрузку следует считать отличительной чертой разработанного метода насколько нам известно подобный прием не используется на установках зарубежных фирм и отечественных установок других типов. [c.9] Загрузку проводят над фронтом КС как при подаче твердых материалов, так и жидких потоков в виде суспензий или растворов. Во влажной завесе, образующейся при работе забрасывателя, происходят перехват части пыли, выносимой из КС, и некоторое подсушивание, в результате чего температура отходящих газов снижается на 10—20°. Отличительная черта разработанного метода — помимо использования высокотемпературного теплоносителя и рассредоточенной загрузки — одностадийное обезвоживание до заданной глубины не только при удалении внешней влаги, но также химически связанной влаги (кристаллогидраты). Как известно, общепринятым считается положение, согласно которому следует удалять влагу поэтапно вначале внешнюю влагу, а затем при более высокой температуре и длительности процесса так называемую внутреннюю влагу (в порах, капиллярах) и химически связанную. [c.9] Вернуться к основной статье