Для представления объекта в виде системы надо уложить его в некоторую схему, т. е. в определенном смысле упростить. При этом вычленяются какие-то стороны объекта, а какие-то остаются в тени. Процессы, обеспечивающие переработку сырья в минеральные удобрения, весьма разнообразны. Так, в техно­логии фосфорсодержащих и комплексных удобрений осуществ­ляют химические превращения в системах газ — жидкость, газ — твердое тело, твердое тело — жидкость, концентрирование по твердой фазе в жидких средах, сушку, охлаждение, конди­ционирование, классификацию по размерам и дробление.

Соединение в пространстве и времени разнообразных про­цессов возможно только при знании их общих закономерностей.

Общим элементом рассматриваемых технологических процес­сов является операция смешения или противоположная ей — разделения. Действительно, для успешного ведения любого про­цесса необходимы определенного качества гомогенизация или разделение смеси. При отсутствии смешения различных сред, например при теплообмене через стенку, происходит перемеши­вание в однородной среде, т. е. усреднение по объему не хими­ческого состава, а температуры.

Смешение и разделение может происходить с поглощением или выделением энергии (химическое взаимодействие, сушка, охлаждение, растворение и т. п.), без изменения размера частиц (приготовление тукосмесей, аммонизация гранул и т. п.), с уменьшением (дробление твердого продукта на куски или жид­кости на капли, растворение и т. п.) или увеличением (кристал­лизация, коагуляция, гранулирование и т. п.) размеров частиц. В зависимости от осуществляемого процесса требуется смеше­ние с последующим выводом смеси в виде готового продукта, либо с последующим разделением компонентов, либо с обнов­лением поверхности контакта со скоростью, согласованной с кинетикой основного процесса.

Однако формально — это в любом случае смешивание взаи­модействующих фаз. Так, процесс сушки можно представить как смешение влажного материала с теплоносителем с после­дующим отделением сухого материала от влаги и теплоносителя, причем стадия разделения будет лимитирующей. Процесс сушки и гранулирования из жидкости состоит из смешения жидкости, теплоносителя и твердых частиц ретура с последующим отделе­нием сухого материала от теплоносителя и влаги при одновре­менном укрупнении частиц. Выпаривание — это разделение жид­кой и парообразной фаз путем введения тепловой и механиче­ской (принудительная циркуляция) энергии. Теплообмен с пря­мым контактом теплоносителя и материала — это смешение сред, теплообмен через стенку — смешение внутри сред. Фазо­вые превращения — это смешение внутри сред с укрупнением или дроблением частиц, абсорбция — смешение фаз с разделе­нием компонентов газовой фазы. Механические процессы по большей части состоят из какого-либо одного элемента.

Осуществление других элементов любого процесса определя­ется тем, как организовано смешение, разделение и изменение размеров частиц, поэтому технологические линии производства минеральных удобрений упрощенно можно представить в виде операторных моделей, состоящих только из этих процессов. Обозначим: процесс смешения — С, процесс разделения (по раз­мерам, фазам, химическому составу и т. п.)—Р, процесс укруп­нения— У, процесс дробления — Д. Примеры моделей схем по­лучения фосфорсодержащих и комплексных удобрений, описан­ных в разд. 1.1, приведены в табл. 1,1.

Символы процессов, осуществляемых в одном аппарате, запи­саны вместе, переходы из аппаратов соединены стрелкой, пока­зывающей направление движения потока, подсистемы взяты в рамки, указаны агрегатные состояния потоков (т, ж, г, п).

Представление системы в виде операторной модели, состоя­щей из четырех процессов, позволяет наглядно выявить одина­ковые операции, проводимые последовательно. Сопоставляя це­ли этих операций, нетрудно определить повторяющиеся элемен­ты, целесообразность степени сложности данной системы, а также ее целостные свойства. Полученные модели являются базой для комплексного изучения линии, ее структуры, взаимо-

Поточный с

удалением влаги сушкой и

гранулированием

прессованием

Поточный с

предварительным удалением влаги выпаркой пульпы и гранулированием во вращающемся барабане с насадкой(БГС)

Поточный с

предварительным удалением влаги выпаркой кислоты, г разделением ее потоков и

гранулированием в АГ и БГС

Поточный с

предварительным удалением влаги выпаркой частично аммонизированной пульпы и совмещением процессов доаммонизацик и гранулирования в БГС

Обозначения: С —смешение; Р — разделение; У— укруп­нение; Д—дробление; г—газ; ж — жидкость; т — твердое - п — пар.

связей процессов, выявления роли каждого из них в общем функционировании линии.

Общая тенденция в построении технологической системы по­лучения минеральных удобрений сводится к уменьшению числа операций смешения — разделения внутри подсистемы, к их со­вмещению, усилению роли центральной подсистемы и пониже­нию ее чувствительности к воздействию внешних факторов. Эти положения могут быть реализованы как совершенствованием процессов, так и разработкой конструкций аппаратов, позволя­ющих совмещать несколько процессов, протекающих в близких условиях смешения, например аммонизацию и гранулирование, кондиционирование и охлаждение, гранулирование и сушку и т. п. Уменьшение чувствительности к изменению внешних воз­действий также достигается совершенствованием конструкций аппаратов.

Независимо от особенностей осуществляемого процесса ап­параты можно разбить на три основные группы по способу сме­шения: 1) перемещением по поверхности под действием силы тяжести или центробежной силы; 2) воздействием механическо­го активатора; 3) воздействием потока газообразного или жид­кого агента.

Первая группа наиболее широко представлена в технологии удобрений вращающимися барабанами (как гладкостенными, так и с насадкой) и применяется для гранулирования, химиче­ского взаимодействия, сушки, охлаждения и ряда других про­цессов. Вторая группа — это главным образом емкостная аппа­ратура с перемешивающими устройствами, дробилки, грохоты. Наконец, группу со стационарными механическими элементами составляют аппараты колонного типа и с псевдоожиженным слоем, а также реакторы с интенсивным выделением парогазо­вой фазы.

Аппараты различных групп различаются характером движе­ния и взаимодействия материала с реагентами и теплоносите­лем. Изучение особенностей перемешивания в этих аппаратах позволяет охватить все процессы, встречающиеся в технологии минеральных удобрений. Благодаря классификации всех процес­сов по принципу смешение — разделение, стало возможным при­менение однотипных аппаратов для осуществления различных технологических процессов. Это позволяет использовать опыт эксплуатации одной подсистемы для оптимизации работы дру­гой, что в конечном итоге значительно упрощает построение такой сложной системы, каковой является линия производства минеральных удобрений.

Метод получения удобрений

связей процессов, выявления роли каждого из них в общем функционировании линии.

Общая тенденция в построении технологической системы по­лучения минеральных удобрений сводится к уменьшению числа операций смешения — разделения внутри подсистемы, к их со­вмещению, усилению роли центральной подсистемы и пониже­нию ее чувствительности к воздействию внешних факторов. Эти положения могут быть реализованы как совершенствованием процессов, так и разработкой конструкций аппаратов, позволя­ющих совмещать несколько процессов, протекающих в близких условиях смешения, например аммонизацию и гранулирование, кондиционирование и охлаждение, гранулирование и сушку и т. п. Уменьшение чувствительности к изменению внешних воз­действий также достигается совершенствованием конструкций аппаратов.

Независимо от особенностей осуществляемого процесса ап­параты можно разбить на три основные группы по способу сме­шения: 1) перемещением по поверхности под действием силы тяжести или центробежной силы; 2) воздействием механическо­го активатора; 3) воздействием потока газообразного или жид­кого агента.

Первая группа наиболее широко представлена в технологии удобрений вращающимися барабанами (как гладкостенными, так и с насадкой) и применяется для гранулирования, химиче­ского взаимодействия, сушки, охлаждения и ряда других про­цессов. Вторая группа — это главным образом емкостная аппа­ратура с перемешивающими устройствами, дробилки, грохоты. Наконец, группу со стационарными механическими элементами составляют аппараты колонного типа и с псевдоожиженным слоем, а также реакторы с интенсивным выделением парогазо­вой фазы.

Аппараты различных групп различаются характером движе­ния и взаимодействия материала с реагентами и теплоносите­лем. Изучение особенностей перемешивания в этих аппаратах позволяет охватить все процессы, встречающиеся в технологии минеральных удобрений. Благодаря классификации всех процес­сов по принципу смешение — разделение, стало возможным при­менение однотипных аппаратов для осуществления различных технологических процессов. Это позволяет использовать опыт эксплуатации одной подсистемы для оптимизации работы дру­гой, что в конечном итоге значительно упрощает построение такой сложной системы, каковой является линия производства минеральных удобрений.