Проект сушилки с псевдоожиженным слоем для сушки сульфата аммония (стр. 2 из 5)
— консистенция высушиваемого исходного сырья (изделия; ленты; пленки; нити; зернистые материалы, хорошо и плохо сыпучие; пасты; суспензии и даже растворы);
— размер и форма ТМ (крупные и мелкие; сферические и близкие к ним либо сильно отличающиеся от шарообразных; дробленые, игольчатые, чешуйчатые и т.п.);
— устойчивость к высоким температурам: стабильность к очень высоким (на уровне топочных газов) или достаточно высоким температурам либо, наоборот, термолабильность и потому ограниченность температур при сушке;
— виды связи влаги с материалом и необходимая глубина высушивания;
—скорость сушки (существуют материалы, портящиеся при быстрой сушке);
— механическая прочность (устойчивость к сжатию и истиранию) и т.п.
1.3 Выбор конструкции аппарата
Для данного процесса была выбрана конвективная сушилка с кипящим (псевдоожиженным) слоем.
Рис. 1 - Конвективная сушилка с кипящим (псевдоожиженным) слоем
Сушилка представляет собой пустотелый вертикальный сварной аппарат с коническим днищем, над которым внутри аппарата установлена газораспределительная решетка 5. Аппарат снабжен шнековым питателем 1 и разгрузочным устройством 2 .Через нижний штуцер 3 под решетку подается сушильный агент. Высушиваемый материал поступает на решетку и под действием движущегося через решетку сушильного агента образует кипящий слой. Сушильный агент удаляется из аппарата через верхний штуцер направляясь в систему пылеотделения для дальнейшей очистки.
Распределительные устройства должны обеспечивать равномерное распределение газа по сечению аппарата, иметь небольшое гидравлическое сопротивление, быть простыми по конструкции, доступными для осмотра и надежными в работе. На практике все эти требования не всегда возможно совместить. Характер распределения в значительной степени зависит от
числа точек ввода газа на единицу поверхности решетки, скорости и направления потоков газа в местах ввода в слой и сопротивления решетки. Конструкции газораспределителей в промышленных аппаратах весьма разнообразны:1) неподвижные решетчатые устройства, к которым относятся перфорированные решетки с круглыми, направленными перпендикулярно, или щелевидными косыми отверстиями;пористые решетки , составленные из керамических или металлокерамических плит, колпачковые решетки и колосниковые решетки , набранные из ряда полос или параллельных труб.
2) безрешетчатые устройства, к которым относятся диффузоры или распределители в виде барботеров.
3) распределительные устройства с подвижными элементами с гребковыми устройствами (рис или вибрирующие решетки.
 |
1.4. Физико-химическая характеристика продукта процесса
Сульфат аммония( NH4)2SO4. По внешнему виду сульфат аммония - это кристаллический порошок белого или слабоокрашенного цвета, допускаются светло-желтый и розовый оттенок, По эффективности применения не уступает аммиачной селитре и карбамиду, а в части физико-химических свойств (негорючий, взрывобезопасный, неслеживается при долгом хранении) и своей стоимости выгодно отличается и обладает явным преимуществом.
Физико - химический состав; показатели:
Массовая доля азота в пересчете на сухое вещество 21%
Массовая доля воды 0,3%
Массовая доля свободной серной кислоты 0,05%
Сыпучесть 100%
Сульфат аммония( NH4)2SO4 бесцветные кристаллы с ор-торомбической решеткой ;плотность 1,766 г/см3; Сp° 187,4 ДжДмоль-К. Выше 100о С разлагается с выделением NH3 и образованием сначала NH4HSO4 , а затем (NH4)2S2O7 и сульфаниловой к-ты. Р-римость в воде (г в 100 г): 70,5 (0оС), 76,4 (25°С), 101,7 (100°С). Окисляется до N2 под действием сильных окислителей, напр. КМпО4. Образует двойные соли с сульфатами др. металлов, напр. Al, Fe.
При нагревании аммония сульфата до 147°С получают гидросульфат NH4HSO4 - бесцв. кристаллы с моноклинной решеткой; плотн. 1,78 г/см3; Нообр - 1025,5 кДж/моль. Выше 147°С разлагается с образованием NH3 и (NH4)2S2O7
ПолучениеВ лаборатории получают действием концентрированной серной кислоты на концентрированный раствор аммиака.
2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4
Эту реакцию, как и все другие реакции взаимодействия аммиака с кислотами проводят в приборе для получения растворимых веществ в твёрдом виде.
Среди основных способов получения сульфата аммония, которые наиболее часто используются в химической промышленности, имеются следующие: процесс нейтрализации серной кислоты синтетическим аммиаком; использование аммиака из газа коксовых печей для его химической реакции с серной кислотой; получение в результате обработки гипса растворами карбоната аммония; получение при переработке отходов, остающихся после производства капролактама. Вместе с тем имеются и другие способы производства сульфата аммония, например, получение этого вещества из дымовых газов электростанций и сернокислотных заводов. Для этого в горячие газы вводят газообразный аммиак, который связывает имеющиеся в газе окислы серы в различные соли аммония, в том числе и в сульфат аммония.
 |
1.5. Выбор конструкции материала
В химической промышленности условия работы аппаратов характеризуется широким диапазоном температур – примерно от –254 до +2500°С при давлениях от 0,015 Па до 600 МПа при агрессивном воздействии среды. Основными требованиями, которым должны отвечать химические аппараты, являются механическая надежность, долговечность, конструктивное совершенство, простота изготовления, удобство транспортирования, монтажа
и эксплуатации. Поэтому к конструктивным материалам проектируемой аппаратуры предъявляются следующие требования:1. Высокая коррозийная стойкость материалов в агрессивных средах при рабочих параметрах процесса;
2. Высокая механическая прочность при заданных рабочих давлениях, температуре и дополнительных нагрузках, возникающих при гидравлических испытаниях и эксплуатации аппаратов;
3. Хорошая свариваемость материалов с обеспечением высоких механических свойств сварных соединений;
4. Низкая стоимость и доступность материалов.
Кроме того, при выборе конструкционных материалов необходимо учитывать физические свойства материалов (теплопроводность, линейное расширение и т.д.).
Для изготовления аппаратов в химической промышленности в качестве конструкционных материалов применяют черные материалы и сплавы (сплавы, чугуны), цветные материалы и сплавы, незащищенные и защищенные с поверхности покрытиями (металлическими и неметаллическими), неметаллические материалы (пластмассы, материалы на основе каучука, керамику, углеграфитовые и силикатные материалы, дерево).
Под коррозией понимают разрушение поверхности металла вследствие протекания химических или электрохимических процессов.
Химическая коррозия – результат взаимодействия металла с химически активными веществами. Частными случаями химической коррозии являются газовая водородная, карбонильная, сероводородная и некоторые случаи атмосферной коррозии.
Для изготовления химической аппаратуры должны использоваться конструкционные материалы, скорость коррозии которых не превышает 0,1 – 0,5 мм/год; чаще применяются материалы стойкие (скорость коррозии 0,01 – 0,05мм/год)
Коррозионная стойкость определяет долговечность химического оборудования. Для большинства типов оборудования химических заводов установлена длительность эксплуатации 7 – 10 лет. Излишняя долговечность не может быть оправдана, так как оборудование морально устаревает и требует замены. Материал, из которого изготавливают химические аппараты, должен обладать высокой химической стойкостью не только для обеспечения необходимой долговечности аппарата, но и для безопасности условий работы и сохранения чистоты продукта. Разрушившийся материал загрязняет продукт, снижает его качество и может проявить каталитические свойства в побочных процессах или, наоборот, может быть каталитическим ядом (например, в процессе окисления аммиака).
Разрушение неметаллических материалов представляет собой химическое их разрушение, происходящее в результате воздействия внешней среды (жидких и газообразных реагентов, нагрева и охлаждения), метеорологических условий и микробиологического процесса. Воздействие водных растворов веществ на неметаллические материалы неорганического происхождения приводит к их растворению или выщелачиванию.
Нагревание неорганических неметаллических материалов может вызывать их термическую деструкцию, в результате чего снижаются механическая и химическая стойкость.
Органические конструкционные материалы – органические полимеры (пластмассы) – обладают высокой химической стойкостью ко многим агрессивным средам, но подвержены термической и фотохимической деструкции, биологической коррозии в результате действия жидких и газообразных агрессивных сред.