[1]Изобретение относится к способам производства крупнотоннажных гранулированных продуктов, например, карбамида, нитрата аммония и серы из расплава.
[2]Из уровня техники [авторское свидетельство №822871, опубл. 23.04.1981] известно, что при гранулировании минеральных удобрений (аммиачной селитры, карбамида и др.) изначально расплав удобрения диспергируют на капли, которые кристаллизуются в виде гранул при их свободном падении в среде охлаждающегося воздуха. Данный процесс регулируют смешением холодного воздуха из атмосферы, который вводится при кристаллизации капель из расплава с частью нагретого воздуха, выводимого из зоны кристаллизации и повторно используемого при гранулировании.
[3]При таком гранулировании мелкие частицы гранулируемого вещества уносятся с потоком воздуха и выбрасываются в атмосферу, что является недостатком экологическим, экономическим.
[4]Также из уровня техники известен способ гранулирования минеральных удобрений [патент DE 1230402 В, опубл. 15.12.1966], включающий дробление расплава удобрения на капли и кристаллизацию капель при их свободном падении в среде охлаждающего воздуха, который последовательно пропускают через зону кристаллизации капель расплава, выводят из зоны кристаллизации, вводят в зону очистки и охлаждения воздуха, где его очищают от частиц продукта, содержащихся в воздухе, и летучих компонентов, охлаждают, компримируют путем сжатия в вентиляторе и возвращают в зону кристаллизации расплава удобрения.
[5]Недостатком данного способа являются значительные энергетические затраты при циркуляции воздуха на преодоление суммарного сопротивления при движении через зоны кристаллизации, охлаждения и очистки воздуха, вентиляторы и запорную арматуру.
[6]Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ гранулирования минеральных удобрений из расплава [авторское свидетельство №1137631, опубл. 23.11.1990], включающий дробление расплава на капли, кристаллизацию капель при их свободном падении в потоке воздуха, который выводят из зоны кристаллизации, подачу его на стадию очистки и охлаждения орошением в противотоке промывочной жидкости и возращение воздуха в зону кристаллизации расплава под давлением, создаваемым гидродутьем.
[7]Однако, если расход промывочного гидродутьевого раствора не создает достаточный перепад давления воздуха в колонне для преодоления сопротивления газоходов и падающих гранул, внутри аппарата предлагается установить побудитель расхода, основанный на ином принципе, позволяющий регулировать перепад давления.
[8]Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в регулировке тяги воздушного потока, циркулирующего в грануляционной башне через зону кристаллизации и совмещенные зоны очистки, охлаждения и компримирования по безвыбросной схеме.
[9]Данная техническая задача решается способом гранулирования минеральных удобрений из расплава с замкнутым по хладагенту циклом, включающим кристаллизацию капель расплава при их свободном падении в противотоке охлаждающего воздуха в грануляционной башне, который засасывается из зоны кристаллизации через окна для засасывания и подается в промывочную гидродутьевую полость, примыкающую к стенке грануляционной башни, на стадию очистки и охлаждения орошением в прямотоке воздуха с компримирующем его за счет спутного течения факелом распыла потока охлаждающей промывочной жидкости, возвращение охлажденного промытого воздуха в нижнюю часть зоны кристаллизации грануляционной башни под давлением, создаваемым спутным прямоточным течением потока падающих капель охлажденной промывочной жидкости, необходимым для преодоления сопротивления, возникающего в грануляционной башне при падении капель расплава, при этом для регулирования движения потока охлаждающего воздуха в верхней части промывочной гидродутьевой полости, отделенной стенкой от зоны гранулирования в грануляционной башне, выше форсунок на уровне окон для засасывания устанавливаются вентиляторы, обеспечивающие дополнительную тягу воздуха.
[10]В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения для предотвращения попадания капель жидкости в зону кристаллизации в окнах для нагнетания промывочной гидродутьевой полости устанавливаются волоконные мокрые фильтры, улавливающие аэрозоли.
[11]Преимущество данного изобретения по сравнению с известными из уровня техники решениями, то есть достигаемый технический результат, состоит в увеличении эффективности работы режима гидродутья за счет дополнительного управления, что позволяет снизить энерго- и ресурсозатраты на организацию процесса гранулирования.
[12]Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.
[14]На фиг. 1 показана показана схема безвыбросной грануляционной башни.
[15]Схема содержит башню приллирования (7) для кристаллизации капель расплава и промывочные гидродутьевые полости (2), имеющие окна для засасывания (3) и для нагнетания (4) циркулирующего воздуха, оснащенные разбрызгивающими расплав устройствами - форсунками (5) для охлаждения, очистки и компримирования воздушного потока. Теплообменные устройства (б) снимают выделившуюся в процессе гранулирования теплоту на стадиях кристаллизации капель расплава и охлаждения гранул. Ее утилизация осуществляется в тепловом насосе (7). Аппарат (8) может быть выполнен в виде 2-х или 3-х ступенчатого охладителя гранул с псевдоожиженным слоем [Олевский В.М. Технология аммиачной селитры. - М.: Химия, 1978. - 315 с]. Перфорированные решетки (9), установленные в зонах гранулирования и гидродутья, располагаются на высоте 6 м.
[16]Количество вентиляторов (10), которое определяется в зависимости от общего объема используемого воздуха, варьируется от 1-го до 2-х. Фильтр (11) изготавливается из волоконных материалов и крепится на опорной решетке для повышения его механических свойств [Олевский В.М. Технология аммиачной селитры. - М.: Химия, 1978. - 315 с].
[18]Для определения оптимального напора, создаваемого вентилятором, был проведен эксперимент, результаты которого приведены в таблице 1.
[19]
[20]Из таблицы видно, что при постоянном гидродутьевом напоре установка вентилятора позволяет регулировать напор, а, следовательно, производительность грануляционной башни.
[21]Полученные данные хорошо поясняются следующими выражениями.
[22]Давление, необходимое для преодоления сопротивления, возникающего в грануляционной башне при падении в ней капель расплава, определяется по соотношению:
[23]
[25]Напор воздуха, создаваемый гидродутьем определяется по выражению:
[26]
[27]где ΔPг - напор воздуха, создаваемый гидродутьем, 
; q - среднее значение плотности орошения промывочной жидкости в зоне очистки и охлаждения воздуха, 
; ρж, ρв - плотности воздуха и промывочной жидкости соответственно, 
; H h - протяженность зоны очистки, охлаждения, компримирования воздуха и ее текущий размер соответственно, м; rp - радиус капель промывочного раствора, м; ƒ(rp) - плотность распределения капель по радиусу, 
; 
, ωp - скорости обтекания витания капель и встречного потока воздуха в компримирующей башне соответственно, 
; ξ - коэффициент лобового сопротивления капель промывочной жидкости; d - знак дифференциала.
[28]Соотношение между расходами промывочного охлаждающего раствора и гранулируемого расплава в зависимости от условий диспергирования потоков и габаритных размеров грануляционной башни и промывочной колонны определяется соотношением:
[29]
[30]где Gж„ Gp - расходы расплава и компримирующего промывочного агента соответственно, 
; dж, dp - размеры капель расплава и компримирующей, промывочной жидкости, мм; 
, 
- скорости витания капель расплава и встречного потока воздуха соответственно в башне гранулирования, 
; Sб, Sк - площади сечения башни и промывочной колонны соответственно, м2; hб, hк - высота башни и высота колонны соответственно, м.
[31]Из опыта определено, что требуемый напор воздуха находится в интервале от 50 до 300 
, и достигается при плотности орошения промывочной жидкостью Gр/Gж от 3 до 40.
[32]При этом напор, создаваемый вентилятором, должен составлять 10-20% от напора, создаваемого гидродутьем. При уменьшении напора вентилятора ниже 10% от гидродутьевого напора не наблюдается значительного изменения напора и скорости воздуха в рабочем объеме башни, следовательно, возможности управления ими. При напоре вентилятора более 20% от гидродутьевого вклад гидродутья уменьшается, что приводит к возрастанию дополнительных энергетических затрат на гранулирование.
[34]Для предотвращения попадания капель жидкости в область кристаллизации в окнах для нагнетания (4) устанавливается мокрый фильтр, его схема приведена на фиг. 2. Фильтр (11) изготавливается из волоконных материалов и крепится на армирующую подложку (12) в виде решетки, повышающей его механические свойства. Величина ячеек решетки зависит от толщины фильтра (11).
; 
, ΔРг - напор, создаваемый вентилятором и гидродутьем соответственно, 
