СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛЯТА ХЛОРИДА КАЛИЯ Российский патент 1997 года по МПК B01J2/04 

Изобретение относится к способам гранулирования материалов из расплавов и может быть использовано в химической промышленности при производстве минеральных удобрений.

Известен способ гранулирования расплавов, включающий разбрызгивание расплавов с последующей кристаллизацией сформированных капель в грануляционных башнях при охлаждении капель в процессе падения встречным потоком воздуха (П.В.Классен и др. Гранулирование, М. Химия, 1991, с. 182-183).

К числу недостатков известного способа следует отнести технологические сложности его осуществления при высоких температурах исходных расплавов (800^oC). Для обеспечения требуемой крупности гранулята (0,1-1,0 мм) при получении гранулята хлорида калия высота грануляционных башен должна составлять не менее 25-30 м. К тому же качество полученного таким способом гранулята хлорида калия не в полной мере отвечает предъявляемым требованиям (низкая прочность, наличие "раковин", большой разброс в размерах гранул).

Известен способ получения гранулята хлорида калия из расплава, являющиеся наиболее близким к заявляемому и принятый нами в качестве прототипа [1]
Известный способ заключается в формовании отвердевающего расплава при охлаждении. Расплав хлорида калия кристаллизуют в многоступенчатой вакуум-кристаллизационной установке при охлаждении с последующим прессованием порошковидного хлорида калия, дроблением прессованной плитки и рассеиванием с выделением товарной фракции.

К недостаткам известного способа следует отнести низкую экономичность, значительную сложность и продолжительность осуществления процесса, а также невозможность получения гранулята с заданной величиной зерна без предварительного прессования порошковидного материала, дробления с использованием дробилок грубого и мелкого дробления, рассеивания, повторного дробления крупных частиц и повторного прессования вместе с мелкими частицами. В процессе измельчения дробилки подвергаются чрезвычайно большим нагрузкам. Детали изнашиваются и часто заменяются, приводные детали дробилок очень перегружены. В целом известный процесс получения гранулята хлорида калия можно оценить как крайне неэффективный и неэкономичный.

Изобретение направлено на решение задачи создания высокоэкономичной технологии получения из расплава хлорида калия твердого вещества (гранулята) с заданной величиной зерна.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении экономичности процесса за счет обеспечения возможностей его эффективного осуществления в одном технологическом аппарате с получением товарного гранулята с заданной величиной зерна.

Технический результат, описанный выше, достигается тем, что в известном способе получения хлорида калия из расплава, включающем формование отвердевающего расплава при охлаждении, в процессе формования расплав подают через подводящий патрубок в верхнюю часть рабочей камеры и подвергают распыливанию потоками водовоздушной смеси, которую подают через сопла, расположенные в одной плоскости с подводящим патрубком на расстоянии (0,6-1,5) калибров сопла от выходного отверстия патрубка, при этом весовое соотношение расходов воздуха, воды и расплава хлорида калия составляет (0,5-0,55):(0,18-0,20):1. Кроме того, охлаждение полученного гранулята осуществляют в рекуперативном теплообменнике.

Сущность заявляемого способа состоит в следующем.

Стоявшая перед исследователями задача была успешно выполнена за счет оригинального решения осуществления процесса гранулирования расплава хлорида калия путем распыливания расплава направленными потоками водовоздушной смеси, подаваемой в установленном соотношении между расходами воздуха, воды и хлорида калия.

При этом предложено было подавать расплав хлорида калия через подводящий патрубок в верхнюю часть рабочей камеры.

Распыливание расплава хлорида калия потоками водовоздушной смеси, которую подают через сопла, расположенные в одной плоскости с подводящим патрубком на расстоянии (0,6-1,5) калибров сопла от выходного отверстия патрубка, обеспечивает оптимальные условия осуществления процесса гранулирования с точки зрения получения гранулята с заданной величиной зерна.

Исследования показали, что подача водовоздушной смеси через сопла, расположенные на расстоянии меньшем чем заявляемое, приводит к нарушению режима работы сопл, ухудшает качество гранул, увеличивает выход из мелкой фракции, что объясняется увеличением кинетической энергии водовоздушной струи.

При увеличении указанного выше расстояния ухудшается распыл расплава хлорида калия, что приводит к повышению выхода крупной фракции, снижается качество гранул.

Исследования показали, что существенное влияние оказывает соотношение расходов воздуха, воды и хлорида калия. Опытным путем было установлено оптимальное соотношение между подаваемыми расходами воздуха, воды и хлорида калия. Оно составило (0,5-0,55):(0,18-0,20):1. При этом снижение расхода воды приводит к ухудшению условий теплосъема с поверхности капель, часть которых не успев затвердеть, поступает в нижнюю часть вертикальной шахты.

Превышение заявляемого соотношение (по воде) приведет к слипанию мокрых гранул, ухудшению качества товарного продукта. При недостатке подаваемого воздуха результат будет аналогичный.

Превышение заявляемого соотношения по воздуху приводит к ухудшению качества товарной продукции, увеличению выхода мелкой фракции.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков позволяет создать оптимальные условия образования гранул хлорида калия с точки зрения теплосъема с поверхности затвердевающих капель, физико-химических процессов внутри гранул, качества поверхности гранул и т.п. и тем самым обеспечить осуществление высокоэкономичной технологии получения гранулята хлорида калия с заданной величиной зерен.

Пример конкретной реализации заявляемого способа.

Расплав хлорида калия в количестве 8000 кг/ч подают в верхнюю часть теплоизолированной рабочей камеры (размером 3х3х5 м) и подвергают распыливанию водовоздушной смесью, подаваемой через сопло с диаметром (калибром) 57 мм, расположенным в одной плоскости с подводящим расплав патрубком на расстоянии 1,0 калибра сопла от выходного отверстия подводящего патрубка. Расход воды составляет 1600 кг/ч, расход воздуха 4400 кг/ч. (Соотношение расходов воздуха, воды и расплава хлорида калия составило 0,55:0,2:1). Образующиеся гранулы поступают в рекуперативный теплообменник, где охлаждаются, после чего их выгружают. Выход товарной продукции (фракции 0,1-1,0 мм) составил 95% всего полученного гранулята.

Результаты экспериментальных исследований, доказывающие оптимальность заявляемых признаков изобретения, приведены в табл. 1 и 2.

Использование: способ гранулирования материалов из расплавов в химической промышленности и в производстве минеральных удобрений. Сущность: способ получения гранулята хлорида калия включает подачу расплава через подводящий патрубок в верхнюю часть рабочей камеры с последующим его распылением потоками водовоздушной смеси, которую подают через сопла, расположенные в одной плоскости с подводящим патрубком на расстоянии 0,6-1,5 калибров сопла от входного отверстия патрубка, при этом весовое соотношение расходов воздуха, воды и расплава хлорида калия составляет (0,5-0,55):(0,18-0,20):1. Кроме этого, охлаждение полученного гранулята осуществляют в рекуперативном теплообменнике. Способ позволяет создать высокоэкономичные технологии получения гранулята хлорида калия с заданной величиной зерна. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения гранулята хлорида калия, включающий формование отвердевающего расплава при охлаждении, отличающийся тем, что в процессе формования расплав подают через подводящий патрубок в верхнюю часть рабочей камеры и подвергают распыливанию потоками водовоздушной смеси, которую подают через сопла, расположенные в одной плоскости с подводящим патрубком на расстоянии 0,6 1,5 калибров сопла от выходного отверстия патрубка, при этом массовое соотношение расходов воздуха, воды и расплава хлорида калия составляет 0,5 0,55 0,18 0,20 1. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение гранулята осуществляют в рекуперативном теплообменнике.