Ресурсосберегающая и экологически безопасная технология процесса капсулирования твердофазных и жидкофазных продуктов, страница 3

Значительнолучше показатели удерживающей способности по отношению к дизельномутопливу (ДТ) у пористой аммиачной селитры (ПАС) – 9-12% [13], при этом,на долю стран СНГ приходится лишь 5% от выпускаемого в мире объемаПАС [14]. Перспективой использованию ПАС для создания взрывчатыхвеществ может послужить пропитка рядовой АС стабильной воднойэмульсией ДТ или других органических веществ (например, отработанногомашинного масла с угольной или алюминиевой пылью). При этомпредполагается, что микронный диапазон размеров позволит компонентамэмульсии проникать в мельчайшие поры гранул, тем самым обеспечиваяповышение впитывающей и удерживающей способностей органическихвеществ.Полученныеэксплуатационныеврезультатехарактеристики,пропиткиспособныегранулыпоказаликонкурироватьсаналогичными показателями гранул пористой аммиачной селитры (ПАС).Работа выполнялась на кафедре ПАХТ МИТХТ в соответствии сгосбюджетной темой 1Б-3-336 «Разработка энерго-ресурсосберегающихмассообменных процессов».11Глава 1.

Анализ литературы по технологии и аппаратурномуоформлению процессов гранулирования и капсулированияГранулирование как совокупность физических и физико-химическихпроцессов,позволяющихсформироватьтвердофазныечастицыопределенного размера, формы, структуры и потребительских свойств,широко и успешно используется во многих областях промышленности:металлургии [1, 15-18], фармацевтике [2, 19], в пищевом [20], химическом[21-24], ветпроизводстве [20], при выпуске строительных материалов [22],промышленных ВВ [14, 25] и др.Широкое применение данного процесса на финишнойстадиитехнологической цепи при выпуске твердофазных готовых форм связано, впервую очередь, с возможностью улучшить качество иногда промежуточногои, чаще, конечного продуктов, их технологические и потребительскиехарактеристики.1.1.Классификация, характеристика, области применения процессовгранулирования твердофазных продуктов и их капсулированияБольшая часть выпускаемых в настоящее время твердофазныхпродуктов производится в гранулированном виде, например, средствазащиты растений и минеральные удобрения – азотные, фосфатные,калийные, микроудобрения и др.

[1, 15-18]. Выпуск твердофазных продуктовв виде гранул позволяет сократить потери продукта при хранении,транспортировке и использовании (например, при внесении в почву),улучшить санитарно-гигиенические и технические условия производства.Так, гранулированная аммиачная селитра (в частности, пористая [13,14, 25]) успешно применяется, как составная часть промышленныхвзрывчатых веществ типа гранулитов (игданитов).

Причем, гранулированныйпродукт позволяет безопасно транспортировать его к местам применения,хранить как обычное минеральное удобрение и технологически простообрабатывать, превращая в промышленные ВВ [14, 25].12Технологиигранулированияширокоприменяютсявфармацевтической, пищевой промышленности, производстве кормов иветпрепаратов; для получения аминокислот, антибиотиков, дрожжей,ферментных препаратов и средств специального назначения [1, 15-17], приизготовлении стройматериалов и изготовлении дорожных покрытий [5].Производство технической газовой серы в гранулированном виде расширяетобласти ее применения в производстве серной кислоты, удобрений,красителей, целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности и т.д.,решает проблемы снижения вероятности загрязнения окружающей среды, содной стороны, и загрязнения и увлажнения продукта – с другой.Гранулированная сера предпочтительна для потребителя, по сравнению сжидкой и комовой серой [22].Получение металлов из руд зачастую связано с образованиемпылевидных фракций, что снижает технологичность шихты и экономическиепоказатели процесса.

Например, для предотвращения этого фторид бериллиягранулируют методом самораспада струи на охлаждаемой поверхности [23,24, 26].В зависимости от способа контакта с теплоносителем процессыгранулирования можно классифицировать на [5]: гранулирование приконтакте гранулируемого продукта с теплоносителем; гранулирование безконтакта гранулируемого продукта с теплоносителем (на охлаждаемыхповерхностях); гранулирование без использования теплоносителя, например,прессованием.По кратности акта гранулирования различают схемы с возвратоммелких частиц в аппарат (ретурный процесс) или без него [5, 17].По способу формирования частиц и соответствующему аппаратурномуоформлению процесса [5, 17]:- гранулирование диспергированием и кристаллизацией жидкости(плава) в нейтральной среде (в потоке жидкого или газообразногохладоагента);13- гранулирование диспергированием и кристаллизацией жидкости(плава) на охлаждаемых поверхностях;- гранулирование окатыванием, с агрегацией или послойным ростомпри «прокатывании» частицы по образующей поверхности гранулятора;- гранулирование прессованием и формованием сухих порошков(получение плиток, брикетов, заданных форм с последующим дроблением донеобходимого размера);- гранулирование агломерацией порошков проводят, связывая мелкиечастицы гранулируемого порошка в агрегаты с помощью связующего илидругими методами.Наряду сгранулированием,эффективнымметодом повышениякачества готовых гранул является их макро- и микрокапсулирование –заключение частиц капсулируемого вещества в оболочку с целью приданияполученному продукту необходимых свойств: сниженной реакционнойспособности, замедленного действия, повышения сроков и безопасностихранения, маскирования неприятного запаха и вкуса и др.

[5, 11].1.2.Технологии и аппаратурное оформление процессов гранулированиярасплавов, растворов,порошков и капсулирования полученныхгранулГранулообразование включает два этапа: формование – приданиеисходному гранулируемому материалу формы,и структурирование –окончательное формирование связей между кристаллами внутри гранулы.Данныеэтапымогутпротекатьпоследовательно,параллельноилиреализовываться совместно в различных комбинациях [3, 5].1.2.1. Гранулированиерасплавов(растворов,суспензий)впотокехладоагентаТехнологиигранулированиякристаллизациейкапельрасплавов(растворов, суспензий) в потоке хладоагента можно подразделить надиспергирование капель в свободный объем с последующей кристаллизациейих в восходящем потоке охлаждающего воздуха (приллирование) [1, 3, 17],14на их диспергирование и кристаллизацию капель в восходящем потокехладоагента(жидкого,тонкодиспергированныхгазообразного)капельплавас(растворакристаллизациейилисуспензии)наповерхности «затравочных» частиц при многократном наслаивании впсевдоожиженном слое [17, 27].1.2.1.1.

ПриллированиеСовременная башня приллирования представляет собой инженернотехническое сооружение высотой до 114 м и диаметром до 16 м и более, взависимости от производительности (до 2100 т/сут. и более), круглого илипрямоугольного сечения [3, 28].Данный процесс применяется для гранулирования минеральныхудобрений, щелочей, серы, смол, шлаков и др [1, 17, 26].Механизм гранулообразования в процессе приллирования заключаетсяв распаде диспергируемых из гранулирующего устройства струй на капли,которые охлаждаются во встречном потоке воздуха, кристаллизуются,иногдапретерпеваютобратимыеполиморфныепревращениявкристаллической фазе, усадочные явления и т.д.

[3] и превращаются вгранулы.Средидостоинствбашенприллированияможновыделитьотносительную простоту устройства и обслуживания, высокое качествополучаемого продукта и интенсивность процесса [1, 5, 15, 29, 30-32]. Срединедостатков главными являются недостаточный размер и прочность гранул,габариты башни, загрязнение окружающей среды выбрасываемой пылью(аэрозолями) и теплотой [1, 3, 6]. На современных производствах этотнедостаток успешно устраняется, например, «мокрой» пылеочисткой навойлочных орошаемых фильтрах, монтируемых на крыше башни [1], атеплоту гранулирования предложено использовать с помощью «тепловогонасоса» и др.

способов утилизации низкопотенциальных источников теплоты[6].15Математическое описание процесса приллирования подробно дано в[3]. При этом рассмотрены уравнение нестационарного кондуктивногопереноса тепла в фазах и их полиморфных модификациях, условие началафазового превращения, определяющее продолжительность индукционногопериода и начальное переохлаждение метастабильной фазы, условие,определяющее теплообмен и динамику сосредоточенной усадочной полости,расчѐт охлаждения гранул, процесс полиморфных превращений и другиеключевые характеристики.Основнымипараметрамипроцессагранулированиявбашнях,подлежащими рассмотрению и расчету, являются длина и частота волны,диаметр струи, создаваемой диспергирующим устройством, средний размеркапель, траектория и динамика падения капель, конструкционные размерыгрануляционной башни [1, 3, 5, 6, 17, 19].1.2.1.2.