Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Київ, 2020.
Дисертаційна робота спрямована на вирішення важливої науково-технічної задачі – підвищення ефективності процесу одержання інноваційних гранульованих органо-мінеральних добрив необхідних для впровадження принципів раціонального землекористування.
Метою роботи є наукове обґрунтування застосування чашового ротаційного диспергатора для підвищення ефективності процесу грануляції багатокомпонентних висококонцентрованих рідких систем у псевдозрідженому шарі.
Науково обґрунтовано принципи застосування чашового ротаційного диспергатора з перфорованою поверхнею для введення гетерогенної рідкої фази до псевдозрідженого шару, що дозволило значно збільшити розміри загальної зони диспергування внаслідок розпилення рідини через бічну поверхню диспергатора та інтенсивного руху зволожених гранул назовні із чаші ротаційного диспергатора.
Вперше експериментально визначено гідродинамічні режими руху рідини в чаші ротаційного диспергатора, при якому контролюється середній розмір крапель в зоні розподілення dкр ≤ 250 мкм.
Вперше експериментально доведено, що застосування чашового ротаційного диспергатора з перфорованою бічною поверхнею дозволило щонайменше в 5 разів збільшити зону диспергування в порівнянні з дисковим диспергатором, що значно підвищило стійкість кінетики пошарового механізму грануляції при підвищенні продуктивності по гранульованому продукту на 40 %.
У роботі експериментально одержано залежності для визначення режиму роботи ротаційного диспергатора, при якому забезпечується збільшення зони розпилення при середньому розмірі крапель рідини менше 250 мкм.
Визначено технологічні параметри процесу одержання гранульованих гуміново-органо-мінеральних добрив із заданими властивостями при зневодненні багатокомпонентних рідких систем, що містили до 60 % (мас.) сухих речовин (кістяне борошно, сульфат амонію, гумат та хлорид калію).
Теоретично обґрунтовано та експериментально доведено, що застосування чашового ротаційного диспергатора з перфорованою бічною поверхнею дозволяє щонайменше в 6 раз збільшити розміри зони розпилення в порівнянні з дисковим диспергатором та створити активну циркуляцію гранул через чашу диспергатора з частотою 1,7 ÷ 2,0 Гц, що сприяє ефективному розподіленню зволожених гранул серед сухих та суттєво зменшує ризик утворення агломератів
Для оцінки роботи ротаційного диспергатора, при якому забезпечується середній розмір крапель у зоні розпилення dкр ≤ 250 мкм, запропоновано використовувати фактор формування плівки в чаші диспергатора як добуток числа плівкового Рейнольдса на відцентрове число Фруда Hg = Reпл(1)·Frmin та визначено область раціональних значень параметра Hg = (3,8 ÷ 4,0)·104.
Експериментально підтверджено, що застосування ротаційного диспергатора із значеннями Hg = (3,0 ÷ 3,5)·104 при зневодненні 40 % (мас.) робочих розчинів забезпечує пошаровий механізм грануляції при одержанні гранульованих гуміново-азотних добрив, з коефіцієнтом грануляції Ψ ≥ 90 %, питомим навантаженням поверхні шару за вологою af = 0,43 кг/(м2·год) та продуктивністю за гранульованим продуктом з 1 м2 , що в 1,4 рази перевищує цей показник для процесу із застосуванням дискового диспергатора.
Досягнення високої якості розподілення рідкої фази у псевдозрідженому шарі підтверджується математичною моделлю процесу грануляції, яка із похибкою 5,7 % описує зміну температури по висоті шару при застосуванні струменево-пульсаційного псевдозрідження для трьох гідродинамічних зон у камері гранулятора
Експериментально доведено, що застосування ротаційного диспергатора типу 1 при зневодненні багатокомпонентних гетерогенних рідких систем із вмістом сухих речовин 60 % які складаються із сульфату амонію – 27 %, кістяного борошна – 29 % та гуматів – 1 % дозволило вперше отримати гуміново-органо-мінеральні добрива складу Г:P:Ca:N:K:S = 1:10:19:11:2:12,5 у вигляді гранул із пошаровою структурою з еквівалентним діаметром 2,5 ≤ de ≤ 4,0 мм, при цьому коефіцієнт грануляції становить Ψ ≥ 88 %. Висока ефективність процесу підтверджується збільшенням питомого навантаження поверхні шару за вологою af = 0,51 кг/(м2·год) в 2 рази та в 3 рази продуктивності за гранульованим продуктом з 1 м2 газорозподільного пристрою – 197 кг/(год·м2) в порівнянні з показниками для процесу із застосуванням дискового диспергатора.
Ключові слова: псевдозрідження, ротаційний чашовий диспергатор, зона розпилення, гранульовані гуміново-органо-мінеральні добрива, пошарова грануляція.
