Рис.3.2. Влияние влажности сульфата аммония различных производств на его степень слеживаемости [20]. 1 – кристаллический сульфат аммония марки х.ч., 2 – мелкокристаллический сульфат аммония кемеровского коксохимического завода, 3 – гранулированный сульфат аммония капролактамного производства 1-2 очереди кемеровского ПО «Азот», 4 – гранулированный сульфат аммония капролактамного производства 3 очереди кемеровского ПО «Азот». Из рассмотренного видно, что гигроскопические процессы и процессы слеживаемости растворимых веществ являются двумя сторонами одного и того же массообменного процесса, в котором участвуют газовая, жидкая и твердая фазы. Гигроскопичность – это свойство твердого растворимого вещества, связанное с процессами переноса воды из газовой фазы (окружающей атмосферой) и жидкую фазу (раствор на гранулах), с одновременным растворением твердой фазы. Слеживаемость – это свойство дисперсного вещества, связанное с процессом переноса воды из жидкой фазы (раствор на гранулах) в газовую фазу, при одновременном выделении из жидкой фазы твердого вещества. Движущей силой массообменного процесса является разница между активностью воды в окружающем воздухе (αwφ) и жидкой фазе (αwр-р). При αwφ > αwр-р – протекает гигроскопический процесс, при αwр-р > αwφ – процесс слёживаемости. Так как рассматриваемые процессы достаточно длительны по времени протекания, то систему, состоящую из кристаллов, насыщенного раствора на поверхности кристаллов и газовой фазы, прилегающей к гранулам, можно рассматривать как равновесную термодинамическую систему. Лимитирующая стадия единого массообменного процесса находится в газовой фазе этой системы, контактирующей с окружающим воздухом, поэтому движущая сила гигроскопического процесса (Δαw или Δh) одновременно является и движущей силой процесса слеживания, но у них разные знаки. Δαw = ( αwφ - αwр-р) или Δh = (hв - hг.т.) 3.1 где hв – относительная влажность окружающего воздуха, hг.т. – гигроскопическая точка продукта, в %. Таким образом, кристаллические мостики между кристаллами растворимого вещества возникают только при подсушивании вещества. Явление слёживаемости определяется не влажностью продукта, а десорбцией влаги из влажного продукта. Избыточная влажность продукта - это только необходимое условие процесса слёживаемости. Хотя описанной механизм слёживаемости через образование кристаллических мостиков при прохождении гигроскопических процессов, является основным для растворимых веществ, но могут быть и другие. Например, образование тех же мостиков при охлаждении недосушенного продукта; за счет химических реакций, продолжающихся после изготовления продукта, в том числе образование кристаллогидратов; смерзаемость продукта в зимнее время; увеличение площади контакта между гранулами: за счет мелкодисперсной фракции; деформируемости гранул, разрушения гранул и др. • Процесс слёживаемости и гигроскопический процесс определяются единым массообменным процессом переноса влаги, но движущая сила этого процессов для слёживаемости и гигроскопичности имеет разное направление. • Слёживаемость определяется не влажностью продукта, а десорбцией влаги из влажного продукта. 3.2. Взаимосвязь гигроскопичности и слеживаемости растворимых веществ Слёживаемость наблюдается при подсыхании увлажненного вещества и особенно усиливается в результате колебаний относительной влажности окружающего воздуха, которые вызывают циклы увлажнения-подсыхания продукта. В свою очередь относительная влажность окружающего воздуха может меняться в широком диапазоне – это зависит множества факторов, но прежде всего от погоды, климата. Для средней полосы России характерен умеренный климат, среднегодовое колебание относительной влажности воздуха для умеренного климата согласно ГОСТ 16350-70 составляет 40 – 90 %. В связи с этим весь диапазон изменений относительной влажности воздуха от 0 до 100% можно подразделить на три области: область низких значений 0 – 40 %, область высоких значений 90 – 100 и область средних значений 40 – 90 %. В зависимости от того, каково значение гигроскопической точки продукта, и на какую из трех областей оно приходится, вещество будет иметь различную склонность к слеживаемости. Помня, что на гигроскопическую точку технического продукта существенно влияет наличие примесей, рассмотрим вначале поведение гигроскопически чистого вещества в разных диапазонах относительной влажности воздуха. Если гигроскопическая точка чистого вещества выше 90 % отн. вл. в. (рис. 3.3, а), то, с учетом среднегодового колебания влажности воздуха (40 – 90 %), тенденция к слеживаемости не будет проявляться, так как вещество в этих условиях не будет увлажняться. Однако чистое вещество с высоким значением гигроскопической точки может поступить к потребителю слежавшимся, если оно по каким-либо технологическим причинам имело повышенную исходную влажность, например, отгружалось недостаточно высушенным или же перевозилось в неблагоприятных условиях. Если гигроскопическая точка чистого вещества находится внутри интервала 40 - 90% отн. вл. в. (рис. 3.3, б), то такое вещество будет иметь сильную тенденцию к слёживаемости, так как в условиях умеренного климата оно может, как увлажняться, так и подсыхать. Если величина гигроскопической точки чистого вещества находится в области низких значений, то есть ниже 40% отн. вл. в.., (рис. 3.3, в), то вещество, будет иметь только склонность к увлажнению, но не к подсыханию, поэтому оно не будет слёживаться. Следует заметить, что в зимнее время в атмосферный воздух, поступающий в теплые помещения без специального увлажнения, после прогревания до комнатных температур будет иметь относительную влажность существенно ниже 40 %. Влажный продукт в таких помещениям может слежаться. Для технического продукта, содержащего гомогенную примесь в количестве до 1%, как нами было показано в разделе 2, изотерма абсорбции почти ничем не отличается от изотермы абсорбции основного компонента, поэтому такой продукт в отношении слеживаемости будет вести себя аналогично чистому веществу. Для технического продукта, содержащего гетерогенную гигроскопичную примесь, изотерма абсорбции паров воды отличается от изотермы абсорбции для чистого вещества наличием дополнительного участка ниже г.т. основного вещества (рис. 2.1). Эта часть изотермы обусловлена присутствием примеси в продукте и представляет собой кривую, заключенную между критической относительной влажностью (КОВ) и КОВ' продукта. Наличие дополнительного участка на изотерме абсорбции существенно изменяет поведение технического продукта и в отношении слеживаемости. Если КОВ технической соли, а следовательно, и его гигроскопическая точка расположена в области между 40 – 90 % отн. вл. в. (рис. 3.4, а), то, несмотря на тот факт, что основное вещество может иметь при этом значение г.т. выше 90% отн. вл. в. и считаться не слёживающимся, при указанных изменениях относительной влажности в атмосфере технический продукт с примесью будет сильно слёживаться. При среднегодовых колебаниях возможно положение, когда относительная влажность окружающего воздуха выше КОВ, тогда продукт увлажняется, и ниже КОВ – продукт подсохнет и образуются кристаллические мостики. Для уменьшения слеживаемости в этом случае нужно получить более чистый продукт, в идеале гигроскопически чистый продукт. Реально допустимое содержание примесей в техническом продукте должно быть таковым, чтобы соответствующая этому содержанию равновесное влагосодержание продукта при значениях относительной влажности воздуха до места перегиба изотермы абсорбции на участке от КОВ до КОВ' не превышала влажности W0, при которой продукт не слеживается.
| 
Расписание
3323
