Устройство для получения пористой гранулированной аммиачной селитры и способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры

Устройство для получения пористой гранулированной аммиачной селитры и способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Группа изобретений относится к технологии термической обработки гигроскопичных взрывчатых веществ, а именно к технологии обработки гранулированной аммиачной селитры, позволяющей получить пористую гранулированную аммиачную селитру, которая может найти применение при изготовлении промышленных взрывчатых веществ. Предложены устройство для получения пористой аммиачной селитры и способ получения пористой аммиачной селитры.

Существующие промышленные способы получения пористой аммиачной селитры, а также способы, описанные в ряде патентов, можно подразделить на следующие основные группы:

- способы, основанные на добавлении при получении аммиачной селитры различных порообразующих или поверхностно-активных веществ (Технология аммиачной селитры, под ред. В.М.Олевского, М.: Химия, 1978, стр.231-239; Патент RU 2241668, 10.12.2004);

- способы, основанные на сушке гранул аммиачной селитры с повышенным содержанием влаги (Патент США №3966853, 29.06.1976; Патент FR 1368827, 07.08.1964);

- способы, основанные на полиморфных превращениях кристаллов нитрата аммония, протекающих при термообработке гранул, для которых известно определение - «способ термообработки» (Понговский В., Серафинович С., Субоч Б., Некоторые особенности польской пористой аммиачной селитры. Тезисы докладов на VII международной научно-технической конференции по БВР, - Киев, ИГТМ, 1982. С.4, Чернышев А.К, Левин, Б.В., Туголуков А.В., Огарков А.А. Аммиачная селитра. Свойства, производство, применение. М., ЗАО "ИНФОХИМ", 2009, с.9-19, с.454-476).

В рамках предлагаемого изобретения интерес представляет третья группа способов получения пористой гранулированной аммиачной селитры, основанных на термообработке гранул.

Применяемые в промышленности способы нагрева сыпучих материалов классифицируются по особенностям подвода тепловой энергии к обрабатываемому материалу на конвективные, кондуктивные, специальные и др. В аппаратах конвективного типа тепловая энергия передается от рабочего агента - нагретого воздуха или другого газа - обрабатываемому материалу при непосредственном контакте. К этому классу относятся аппараты обработки материала в слое; барабанные вращающиеся; псевдоожиженного, «кипящего» или фонтанирующего слоев; нагрева материала в режиме пневмотранспорта, распылительные и др. В аппаратах кондуктивного типа подвод энергии осуществляется через теплопроводящую стенку. К этому классу относятся аппараты полочные, барабанные вращающиеся, вальцовые и др. В специальных аппаратах нагрев обрабатываемого материала осуществляется за счет подвода энергии излучательного характера, например сверхвысокой частоты (СВЧ), токов высокой частоты (ТВЧ), инфракрасного излучения (ИК) и других (см., например: Систер В.Г, Муштаев В.И., Тимонин А.С. Экология и техника сушки дисперсных материалов. Калуга. Издательство Н.Бочкаревой, 1999, с.321-326).

Известно устройство для сушки сыпучих и зернистых материалов, в частности, химической промышленности конвективного типа, которое выполнено в виде цилиндрического вращающегося барабана и содержит спиральные лопатки с отбортовкой, отогнутой в сторону разгрузочного отверстия под углом 45-50° к радиусу барабана, Г-образные лопатки и секторные лопатки с Г-образными лопатками. Сырой материал из загрузочного бункера по лотку поступает во вращающийся барабан. Горячий теплоноситель поступает в барабан через загрузочное окно. Лопатки, которыми оснащен барабан, равномерно распределяют материал по сечению барабана и обеспечивают хороший контакт с горячим теплоносителем. Высушенный материал через загрузочное отверстие выводится из барабана (SU 1099197 А2, 23.06.1984). Данная конструкция аппаратов относятся к классу устройств с конвективным подводом тепла к обрабатываемому материалу и характеризуется высокой скоростью и эффективностью нагрева и сушки. Для обеспечения работы данного устройства в реальных условиях необходимо большое количество дополнительных устройств: для нагрева теплоносителя - газа, транспортирования этого газа и очистки отработанного газа от пыли обрабатываемого материала. В качестве еще одного существенного недостатка данного устройства следует отметить существенные потери тепловой энергии с отходящим газом. Повторное использование отходящих газов, например, путем создания замкнутого цикла затруднено или практически невозможно при переработке таких материалов, как аммиачная селитра, относящихся к классу опасных и сильно корродирующих веществ. При непосредственном контакте обрабатываемого материала с теплоносителем возможно загрязнение обрабатываемого материала примесями или компонентами, входящими в состав теплоносителя, например продуктами сгорания различного состава топочных газах. Такая ситуация при работе с селитрой не допустима, так как может приводить к повышению опасности процесса при загрязнении АС веществами, относящимися к разряду горючих или химически активных.

Известно устройство для сушки сыпучего материала, содержащее коаксиально размещенные один в другом барабаны с насадками в виде винтовой навивки, источник тепла, узлы загрузки и разгрузки. Устройство содержит три барабана, установленные со смещением вдоль оси с образованием между левыми торцами среднего и наружного барабанов и между правыми торцами центрального и среднего барабанов зазоров для прохода высушиваемого материала при его перемещении в кольцевой зазор между барабанами. Узел загрузки и источник тепла соединены с полостью центрального барабана, а узел разгрузки соединен с торцом наружного барабана. Насадки выполнены в виде закрепленных по винтовой линии лопаток. Направление винтовой навивки на внутренней поверхности центрального барабана совпадает с направлением винтовой навивки на наружной поверхности среднего и внутренней поверхности наружного барабанов, а направление винтовой навивки на наружной поверхности центрального барабана совпадает с направлением винтовой навивки на внутренней поверхности среднего барабана (RU 61854 U1, 10.03.2007). Для этого устройства характерно наличие больших по площади греющих (рабочих) поверхностей при незначительных габаритных размерах благодаря применению многополостной конструкции барабана. Существенным недостатком устройства является сложность конструкции внутренних полостей и практически полное отсутствие возможности наблюдения за их состоянием и очистки в процессе эксплуатации. Использованная в устройстве конструкция винтовых насадок в виде лопаток может приводить к налипанию и накоплению слоев перерабатываемого продукта в областях крепления лопаток к поверхности барабанов, что в общем случае нежелательно, а при работе с аммиачной селитрой практически недопустимо из-за возможностей перегрева селитры в отложениях с разложением и возникновения аварийных ситуаций. Для всех барабанов, которые вращаются на катках, а не на оси, в качестве недостатка можно отметить сложность и громоздкость конструкции самих катков и привода, а также необходимость точного и, соответственно, сложность механического изготовления приводного бандажа, особенно если он зубчатый.

Одним из распространенных видов аппаратов кондуктивного типа для термообработки сыпучих материалов с невысокой производительностью являются аппараты с обогреваемым корпусом и транспортно-перемешивающим органом, например шнековые или лопастные аппараты (см., например: Систер В.Г, Муштаев В.И., Тимонин А.С. Экология и техника сушки дисперсных материалов. Калуга. Издательство Н.Бочкаревой, 1999, с.325). Например, в одной из конструкций лопастной аппарат представляет собой желоб, состоящий из полуцилиндра и вертикальных стенок, закрываемый сверху откидными крышками по всей длине, что необходимо для регулировки аппарата и его очистки. Стенки аппарата выполнены двойными. По оси аппарата проходит вал с закрепленными на нем лопатками. Зазор между лопатками и корпусом аппарата может быть отрегулирован путем перемещения лопатки вдоль радиального кронштейна. В пространство между стенками с помощью насоса подается жидкий теплоноситель (вода) с определенной температурой. При температуре воды в межкорпусном пространстве в пределах 93-98°С аппарат обеспечивает нагрев аммиачной селитры от минус 50°С до плюс 50°С с производительностью около 500 кг/м²час (по площади контакта аммиачной селитры со стенкой или по «активной» площади). В результате обработки аммиачной селитры в аппарате происходит значительное разрушение гранул (до 20% гранул измельчается до размера менее 1 мм). После нескольких часов работы стенки аппарата в зоне перехода от цилиндрической части корпуса к вертикальным стенкам покрываются спекшимся налетом из пыли аммиачной селитры. Такая же картина наблюдается на всей поверхности корпуса, если зазор между лопастью и корпусом превышает оптимальный.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является широко используемое для термической обработки аммиачной селитры устройство барабанного типа непрерывного действия (Генералов М.Б. «Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ», М., ИКЦ Академкнига, стр.262-263 - прототип). Основным узлом устройства является полый горизонтальный барабан, установленный под небольшим углом к горизонту. Барабан снабжен бандажами, каждый из которых катится по двум опорным роликам и фиксируется упорными роликами. Барабан приводится во вращение от привода с помощью насаженного на барабан зубчатого колеса. Влажный материал вводится в барабан через течку или шнек. При вращении барабана высушиваемый материал пересыпается в емкость и движется к разгрузочному отверстию. За время пребывания материала в барабане происходит его высушивание при взаимодействии с газовым теплоносителем. Обычно теплоносителем являются топочные газы, которые поступают в барабан из печи, или воздух, подогретый в калорифере. Для более равномерного распределения материала и улучшения соприкосновения его с газом в барабане монтируют распределительные насадки. Сушильный агент (газ или воздух) может двигаться по отношению к высушиваемому материалу прямотоком или противотоком. Отработанные газы отсасываются вентилятором через циклон. Преимуществами данного устройства являются высокие скорости и эффективность нагрева и сушки аммиачной селитры. Однако для обеспечения эффективности такого нагрева в рамках данного устройства необходимо применение большого объема рабочего агента - нагретого газа (воздуха, продуктов горения топлив и др.), а также целого ряда дополнительных устройств: для нагрева теплоносителя - газа (печи, калориферы), для транспортирования этого газа (вентиляторы, воздуховоды) и для очистки отработанного газа от пыли обрабатываемого материала (циклоны, фильтры и др.). Еще одним существенным недостатком этого устройства является невозможность повторного использования теплоносителя, так как аммиачная селитра относится к классу опасных и сильно корродирующих веществ. Кроме того, недостатком является загрязнение обрабатываемого материала примесями или компонентами, входящими в состав теплоносителя при непосредственном контакте обрабатываемого материала с ним, что в свою очередь значительно повышает опасность процесса.

Технической задачей изобретения является создание устройства для получения пористой гранулированной аммиачной селитры, основанного на термической обработке исходной гранулированной аммиачной селитры, исключающего контакт обрабатываемого материала с теплоносителем и обеспечивающего высокую эффективность, безопасность и экологичность технологического процесса с использованием в качестве теплоносителя воды или водного раствора антифриза с температурой 95-98°С.

Техническим результатом изобретения является:

- получение гранул аммиачной селитры с пористостью не менее 5,5% по впитыванию дизельного топлива и распределению его по телу гранулы,

- возможность проведения процесса в широком диапазоне температур окружающей среды (от минус 50°С до плюс 50°С),

- минимизация выделения пыли аммиачной селитры и, соответственно, загрязнения окружающей среды в рабочей зоне, а также «потерь» продукта,

- уменьшение габаритных размеров устройства по трем измерениям до приблизительно 2 м при сохранении большой «активной» поверхности и эффективности термического воздействия на аммиачную селитру,

- уменьшение образования застойных перегреваемых зон накопления аммиачной селитры, что обеспечивает безопасность процесса,

- исключение защемления гранул аммиачной селитры между движущимися элементами, что также обеспечивает безопасность процесса,

- снижение механического воздействия на обрабатываемый продукт и, соответственно, минимизация разрушения гранул аммиачной селитры,

- обеспечение очистки греющих поверхностей по принципу «самоочистки» движущимся обрабатываемым продуктом;

- исключение необходимости конструирования аппарата с учетом требований, предъявляемых к сосудам, работающим под давлением,

- исключение возможности загрязнения продукта теплоносителем.

Технический результат достигается в устройстве для получения пористой гранулированной аммиачной селитры, которое включает барабан, выполненный с возможностью установки под наклоном относительно горизонтали и с возможностью вращения вокруг своей центральной оси, питатель-дозатор и лоток для подачи гранулированной аммиачной селитры в загрузочную горловину барабана, приемный бункер. Барабан выполнен по меньшей мере с двумя расположенными внутри него равномерно вокруг его центральной оси продольными сквозными цилиндрическими рабочими полостями, объединенными со стороны загрузочной горловины барабана коллекторной коробкой и выполненными с обогреваемыми посредством жидкого теплоносителя стенками из теплопроводящего коррозионно-стойкого материала. А также барабан снабжен теплоизоляцией по боковой внешней поверхности и размещен в теплозащитном кожухе с возможностью установки под наклоном относительно горизонтали от -5° до +5° и с возможностью вращения с частотой до 20 об/мин вокруг своей центральной оси на полом валу. Вал выполнен с возможностью подвода жидкого теплоносителя с температурой 95-98°С в виде воды или водного раствора антифриза к стенкам рабочих полостей противотоком относительно подачи гранулированной аммиачной селитры. Питатель-дозатор выполнен с возможностью изменения производительности. Приемный бункер размещен вне теплозащитного кожуха с возможностью приема гранулированной аммиачной селитры из рабочих полостей барабана со стороны разгрузочного торца барабана, противолежащего коллекторной коробке.

Барабан может быть выполнен с рабочими полостями предпочтительно в количестве от трех до шести.

Теплозащитный кожух барабана для технологического обслуживания рабочих полостей может быть оснащен по меньшей мере одним смотровым люком, выполненным с линейными размерами не менее диаметра рабочих полостей.

Внутри каждой из рабочих полостей барабана могут быть установлены съемные подъемно-перемешивающие вставки, выполненные в виде по меньшей мере двух ориентированных перпендикулярно стенке рабочей полости лопастных элементов шириной, равной 0,1-0,3 диаметра рабочей полости, и длиной, равной 0,5-0,9 длины рабочей полости, размещенных вдоль центральной оси рабочей полости с зазором относительно стенки рабочей полости, равным двум или более диаметрам гранул аммиачной селитры, зафиксированных при помощи перемычек друг относительно друга и содержащих выступы, имеющие точечный упор в поверхность рабочей полости, выполненные высотой, равной двум или более диаметрам гранул аммиачной селитры, и расположенные по одному на каждом из концов лопастных элементов и по меньшей мере по одному между ними равномерно по длине каждого из лопастных элементов.

Со стороны разгрузочного торца барабана, противолежащего коллекторной коробке, у каждой из рабочих полостей могут быть установлены съемные ограничители потока гранулированной аммиачной селитры, выполненные в виде кольца с внешним диаметром, равным или более диаметра рабочей полости, и с радиальным вырезом, перекрытым заслонкой, выполненной с возможностью перемещения с фиксацией положения вдоль радиального выреза от стенки рабочей полости к центральной оси рабочей полости и обратно и с возможностью фиксации положения.

Устройство может быть оснащено вытяжным устройством для обеспечения отвода воздуха из теплозащитного кожуха.

В рамках данной заявки интерес представляет также способ получения гранулированной аммиачной селитры.

В уровне техники известен способ получения гранулированной пористой аммиачной селитры (FR 1368827, 07.08.1964), согласно которому плав концентрацией 99,7% аммиачной селитры при температуре 178°С разбрызгивается в грануляционной башне, причем процесс охлаждения капель плава в башне регулируется так, чтобы гранулы выходили из нее при 100-110°С. Затем их охлаждают во вращающихся барабанах или в псевдоожиженном слое до температуры ниже 32°С и снова нагревают до температуры выше 84 или 124°С. Подогрев гранул может проводиться либо в лопастной мешалке с паровой рубашкой, либо в сушилке потоком воздуха, нагретым до 140°С. Вышедшие из сушилки горячие гранулы селитры снова охлаждаются воздухом до температуры ниже 32°С в охлаждающих барабанах и цикл нагрев-охлаждение повторяют несколько раз, после чего получают пористые гранулы насыпной плотностью 772 кг/м³, сорбционной способностью 10% и пористостью 21,8%.

Подобные способы термообработки иногда сочетают с увлажнением гранул раствором ПАВ или водой, а также с добавлением в плав тонко измельченных, не растворяющихся в нем веществ. Это позволяет, варьируя температуры нагрева, получать продукт с заданными качественными показателями (Технология аммиачной селитры, под ред. В.М.Олевского, СтПИ, М., Химия, 1978, стр.237).

Такие способы производства пористой аммиачной селитры являются эффективными в процессе производства пористой аммиачной селитры на азотных заводах, когда первичным материалом является плав аммиачной селитры с высокой температурой (до 170°С и выше) и процесс получения пористой селитры заключается в охлаждении капель-гранул и их сушке со сложной схемой температурного режима. Для реализации процесса необходимо сложное громоздкое и дорогостоящее оборудование. Такие процессы эффективны только при крупнотоннажных производствах с выпуском пористой селитры в количествах десятков и сотен тысяч тонн в год. Это приводит к необходимости транспортировки продукта с невысокой плотностью (пористой аммиачной селитры) к потребителям на значительные расстояния с малой (не полной) загрузкой транспортных средств, что называется «возить воздух».

В реальных условиях существуют ситуации, когда потребителям с малыми объемами применения селитры наиболее удобно и эффективно приобрести готовую гранулированную селитру с нормальной плотностью на заводе-изготовителе, а в пористое состояние переработать ее у себя в необходимом на данный момент количестве. Дополнительным аргументом в пользу такого решения является то, что пористая аммиачная селитра более проблемна при хранении, т.к может слеживаться, разрушаться и увлажняться при хранении именно в силу своей пористости. Селитра непористая (общетехническая) или селитра с невысоким уровнем пористости (вся селитра марок «пористая», выпускаемая в России) этим отрицательным эффектам подвержена меньше. Соответственно, способ переработки готовой гранулированной аммиачной селитры в пористую непосредственно у потребителя с использованием малогабаритных компактных и не приводящих к повышенным вредным выбросам (выделение пыли аммиачной селитры) устройств является эффективным технически и экономически.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа получения пористой гранулированной селитры является способ, согласно которому гранулированную аммиачную селитру предварительно охлаждают до температуры ниже -17°С, а затем осуществляют термическую обработку гранул путем нагрева до температуры выше 32°С. Полученная таким способом пористая аммиачная селитра обладает впитывающей способностью минимум 6-7% и повышенной механической прочностью (RU 2018503 С1, 30.08.1994). В этом решении не конкретизируется выдержка нагретой аммиачной селитры с указанием параметров процесса по температуре, времени и месту проведения. Такой подход вносит неопределенность в реализацию предложенных способов, так как процесс модификационных превращений в кристаллической структуре селитры растянут во времени и зависит от ряда факторов. Одним из таких факторов является неравномерность прогрева гранул АС во всем объеме гранулы из за различия в размерах гранул. В технических продуктах стандартами (ГОСТ 2-85 на Аммиачную селитру гранулированную и соответствующее ТУ на селитру пористую) допускается наличие гранул от 1 до 4 мм, следовательно, время прогрева гранул во всем массиве будет различаться в разы пропорционально соотношению размеров или даже площади поперечного сечения гранул. Предложенное в рассматриваемом решении выполнение операции предварительного охлаждения селитры до температуры ниже минус 17°С, если оно проводится искусственно, связано с повышенными техническими сложностями аппаратурного оформления процесса и энергетическими затратами на охлаждение, которые, как известно, значительно превышают аналогичные затраты на нагрев. Если же охлаждение селитры происходит естественным образом в условиях окружающей среды, то эффект двойного фазового перехода V-IV и IV-III в кристаллической структуре селитры происходит в любой системе нагрева селитры от исходного состояния до заданной температуры.

Технической задачей изобретения является создание способа получения пористой гранулированной аммиачной селитры, основанного на термической обработке исходной гранулированной аммиачной селитры, обеспечивающего высокую эффективность, безопасность и экологичность.

Техническим результатом изобретения является:

- получение гранул аммиачной селитры с пористостью не менее 5,5% по впитыванию дизельного топлива и распределению его по телу гранулы,

- возможность проведения процесса в широком диапазоне температур окружающей среды (от минус 50°С до плюс 50°С),

- минимизация механического воздействия на обрабатываемый продукт, что, соответственно, приводит к минимизации разрушения гранул аммиачной селитры.

- минимизация выделения пыли аммиачной селитры и, соответственно, загрязнения окружающей среды в рабочей зоне, а также «потерь» продукта,

- повышение безопасности процесса за счет уменьшения образования застойных перегреваемых зон накопления аммиачной селитры и исключения защемления гранул аммиачной селитры между движущимися элементами,

- исключение возможности загрязнения продукта в процессе термической обработки с использованием теплоносителя.

Указанный технический результат достигается в способе получения пористой гранулированной аммиачной селитры с использованием предложенного выше устройства для получения пористой аммиачной селитры. Согласно способу гранулированную аммиачную селитру подают в устройство для получения пористой гранулированной аммиачной селитры и проводят термообработку гранулированной аммиачной селитры путем ее нагрева во вращающемся барабане до температуры 32,3-50°С, выдержки при этой температуре во вращающемся барабане в течение 0,5-5 минут и выдержки в приемном бункере при температуре окружающей среды в течение 0,5-10 минут.

Нагрев в барабане проводят преимущественно в течение 1-3 минут.

Изобретения из предложенной группы - устройство для получения пористой аммиачной селитры и способ получения аммиачной селитры, иллюстрируются на Фиг.1-7.

На Фиг.1 показан продольный разрез устройства для получения пористой гранулированной аммиачной селитры с барабаном, содержащим четыре рабочие полости в качестве примера.

На Фиг.2 показан поперечный разрез А-А барабана, выполненного с четырьмя рабочими полостями в качестве примера.

На Фиг.3 показан аксонометрический вид в продольном разрезе (для наглядности на фигуре частично удалена стенка кожуха с разгрузочного торца барабана) устройства для получения пористой гранулированной аммиачной селитры с барабаном, содержащим шесть рабочих полостей в качестве примера.

На Фиг.4 показан продольный разрез рабочей полости барабана с размещенной в ней подъемно-перемешивающей вставкой, выполненной с четырьмя лопастными элементами в качестве примера.

На Фиг.5 показан поперечный разрез рабочей полости барабана В-В с размещенной в ней подъемно-перемешивающей вставкой, выполненной с четырьмя лопастными элементами в качестве примера.

На Фиг.6 показан продольный разрез рабочей полости барабана с размещенным на ее выходе со стороны разгрузочного торца барабана ограничителем потока гранулированной аммиачной селитры.

На Фиг.7 показа вид на ограничитель потока гранулированной аммиачной селитры со стороны разгрузочного торца барабана.

На фиг.1-7 позициями обозначены:

1 - барабан

2 - теплоизоляция боковой стенки барабана

3 - загрузочная горловина барабана

4 - разгрузочный торец барабана

5 - рабочая полость

6 - коллекторная коробка

7 - теплозащитный кожух

8 - смотровой люк

9 - призма качания для изменения угла наклона барабана относительно горизонтали

10 - рама барабана

11 - привод

12 - полый вращающийся вал для подвода теплоносителя к стенкам рабочих полостей

13 - муфта ввода теплоносителя в полый вращающийся вал

14 - гибкая передача крутящего момента от привода к валу

15 - питатель-дозатор гранулированной аммиачной селитры

16 - лоток для подачи гранулированной аммиачной селитры в загрузочную горловину барабана

17 - приемный бункер для приема гранулированной аммиачной селитры, поступающей из рабочих полостей барабана со стороны разгрузочного торца барабана

18 - направление подвода теплоносителя через полый вал к стенкам рабочих полостей

19 - направление продвижения потока гранулированной аммиачной селитры в устройстве

20 - стенка рабочей полости

21 - лопастной элемент подъемно-перемешивающей вставки

22 - выступы на лопастных элементах подъемно-перемешивающей вставки

23 - перемычки, фиксирующие положение лопастных элементов друг относительно друга в подъемно-перемешивающей вставке

24 - ограничитель потока аммиачной селитры, выходящей из рабочих полостей у разгрузочного торца барабана

25 - радиальный вырез (в ограничителе потока)

26 - заслонка

Основу предлагаемого устройства (см. фиг.1) составляет барабан 1, установленный на полом валу 12, который вращается, например, в подшипниках качения. Барабан в зависимости от эргономических требований конкретного производства может иметь в поперечном сечении форму цилиндра, многогранника и т.п.(Новый политехнический словарь, гл. ред. А.Ю.Ишлинский, М., БРЭ, 2000, стр.41). Вращение барабана может осуществляться от привода 11, состоящего из электродвигателя и редуктора, при помощи гибкой цепной или ременной передачи 14, ведомый элемент (звездочка, шкив) которой установлен на валу 12 барабана 1. Барабан 1 установлен в теплозащитном кожухе 7, исключающем выделение пыли в воздух рабочей зоны, где установлено устройство. Устройство может быть оснащено вытяжным устройством (вентилятором) для обеспечения удаления воздуха из теплозащитного кожуха. Под воздухом следует понимать в данном случае воздушную смесь, обогащенную испаряющейся из селитры влагой и содержащую частицы пыли аммиачной селитры.

Барабан может устанавливаться под любым наклоном относительно горизонтали в пределах от -5° до +5°, в том числе под углом, равным 0°, что соответствует горизонтальному положению оси вращения барабана. Наклон барабана может быть реализован, например, за счет опорных призм 9, которые могут быть установлены на раме 10 барабана и опираться на упорные площадки, являющиеся элементом приемного бункера 17 - сборника аммиачной селитры. Численные пределы наклона барабана в обе стороны относительно горизонтали на 5° определяются условиями образования слоя переменной толщины по длине барабана. При выбранном предельном значении угла наклона и распределении материала в подвижном перемешивающемся слое по закономерностям псевдоожижения (подобно жидкости) изменение толщины слоя будет составлять около 90 мм (т.к тангенс угла 5 градусов равен 0,0875) на каждый метр длины рабочей полости. Соответственно при реально рациональной толщине слоя до 100 мм будет происходить уменьшение толщины слоя до нулевого значения при длине рабочей полости около 1,2 м, что приведет к резкому и неоправданному уменьшению площади контакта обрабатываемого материала с нагретой стенкой рабочей полости. При дальнейшем увеличении угла наклона будет наблюдаться более резкое изменения толщины слоя (по тригонометрическим законам) со столь же резким уменьшением поверхности контакта обрабатываемого материала со стенкой рабочей полости и уменьшением эффективности нагрева. Таким образом, изменение угла наклона оси барабана к горизонту обеспечивает возможность изменения толщины и формы слоя обрабатываемого материала (аммиачной селитры) в рабочих полостях, соответственно площади контакта материала с греющей поверхностью и времени нахождения (выдержки) материала в рабочих полостях барабана.

Барабан 1 выполнен с возможностью вращения с частотой до 20 об/мин вокруг своей центральной оси. Такая скорость вращения обеспечивает постоянное перемешивание обрабатываемого материала в барабане в режиме «каскадного» или «водопадного» движения в рабочих полостях 5. Использование оси для организации вращения барабана, при незначительных его размерах (до 1,5-2,5 м по всем измерениям), позволяет упростить конструкцию всего устройства за счет сокращения подвижных элементов (подшипников) и возможности применения известных и наиболее рациональных устройств-передач (гибких) 14 для передачи крутящего момента к барабану 1 и устройств-муфт 13 ввода жидкого теплоносителя во вращающийся барабан 1 через вал-трубу 12. Верхний предел скорости вращения барабана ограничивается условиями перемещения обрабатываемого продукта в рабочей полости по законам вращательного и переносного движения под совместным действием центробежных сил и силы тяжести. При большей скорости вращения в отдельных точках траектории возможно перемещение обрабатываемого материала без отрыва от поверхности рабочей полости (движение по закону «мертвой петли»). Такой режим движения приведет к уменьшению эффективности перемешивания и нагрева обрабатываемого материала.

Барабан 1 может быть выполнен по меньшей мере с двумя проходными рабочими полостями 5 (иначе трубами), которые расположены равномерно вокруг центральной оси барабана между трубными досками (торцевыми стенками барабана) (на фиг.1, 2 показан вариант с четырьмя рабочими полостями, на фиг.3 показан вариант с шестью рабочими полостями). Выполнение барабана с одной проходной рабочей полостью не позволяет обеспечить качественный прогрев аммиачной селитры при ее термической обработке в барабане. Верхний предел по количеству рабочих полостей может ограничиваться технологическими и эргономическими возможностями, связанными с размерами устройства в целом. Стенки рабочих полостей барабана выполняют из теплопроводящего коррозионно-стойкого материала, что определяется необходимостью обеспечения эффективной теплопередачи к обрабатываемой аммиачной селитре с сохранением параметров устройства в процессе эксплуатации без разрушения в результате коррозии. Барабан 1 защищен по боковой внешней поверхности теплоизоляцией 2, что обеспечивает равномерность температурного режима внутри барабана и снижает теплопотери в окружающую среду (см. фиг.1). Со стороны загрузочной горловины барабана 3, через которую осуществляют подачу исходной аммиачной селитры, рабочие полости 5 объединены коллекторной коробкой 6, которая может быть выполнена для удобства со съемной крышкой, состоящей из двух половин. Подача гранулированной аммиачной селитры в барабан может быть реализована посредством питателя-дозатора 15 и наклонного лотка 16. В качестве питателя-дозатора может использоваться шнековый питатель с регулируемым числом оборотов. Величина потока обрабатываемого материала задается с помощью питателя-дозатора, а именно посредством регулируемой скорости вращения его рабочего органа и, соответственно, его производительностью. Обрабатываемый материал перемещается в рабочих полостях аппарата по принципу вытеснения в режиме псевдоожижения с заданной питателем-дозатором производительностью в зависимости от потребностей и технологических условий конкретного производства.

Жидкий теплоноситель подают во внутреннюю полость барабана к стенкам рабочих полостей 5 и, предпочтительно, выводят через полый вал 12, что может быть организовано и иначе. Полость вала может быть разделена перегородкой для интенсификации циркуляции теплоносителя, при этом часть вала, находящаяся внутри барабана, может быть выполнена с отверстиями в стенках (см. фиг.1). Направление потока теплоносителя 18 задается противоположно направлению перемещения потока аммиачной селитры 19, т.е. от разгрузочного торца барабана к загрузочной горловине 3 барабана или к коллекторной коробке 6 (см. фиг.3). На концах вала 12 для ввода теплоносителя установлены муфты 13 или иные устройства с сальниковыми уплотнениями. Подача жидкого теплоносителя может быть реализована иначе, например посредством выполнения каждой из рабочих полостей с двойными стенками и подвода теплоносителя к ним по системе трубопроводов или каналов известной конструкции. В этом варианте теплоноситель будет подаваться в пространство между стенками.

Выбор в качестве теплоносителя жидкости - воды или водного раствора антифриза с температурой 95-98°С, близкой к температуре кипения воды, но ее не превышающей, обеспечивает создание большого запаса тепловой энергии в аппарате, а также обеспечивает более высокий градиент температур между теплоносителем и аммиачной селитрой и исключает необходимость увеличения прочностных характеристик аппарата как сосуда, работающего под давлением при использовании пара в качестве теплоносителя.

Конструкция устройства в виде вращающегося барабана и режим его эксплуатации в неотапливаемом помещении определяют необходимость полного слива теплоносителя (например, воды) при остановке работы. Для этого в днище барабана у боковой обечайки может быть предусмотрена сливная горловина с пробкой, а непосредственно для слива теплоносителя с высокой температурой может быть использовано сливное устройство, которое позволяет удалять теплоноситель из аппарата без потерь и без риска получить травму (ожоги) (на фиг. не показаны).

Устройство может быть дополнительно оснащено установленными внутри каждой из рабочих полостей барабана съемными подъемно-перемешивающими вставками (см. фиг.4-5). Вставки позволяют дополнительно повысить эффективность перемешивания и равномерность нагрева аммиачной селитры в рабочих полостях в результате интенсификации теплообмена гранул селитры между собой и с нагретым воздухом в полостях барабана. Вставки могут быть выполнены в виде по меньшей мере двух лопастных элементов 21, ориентированных лопастями перпендикулярно стенке рабочей полости 5 и зафиксированных относительно друг друга при помощи перемычек 23. Размеры лопастных элементов: ширина - 0,1-0,3 диаметра рабочей полости и длина - 0,5-0,9 длины рабочей полости. Размеры лопастных элементов по длине определены из условия свободного размещения вставок в полости с приемлемой для эксплуатации точностью без жесткого ограничения координат размещения. Ширина лопастей определена из условий эффективного перемешивания материала в результате подъема и пересыпания внутри полости в водопадном режиме, для чего между лопастями в одной диаметральной плоскости оставлен зазор, соответствующий по размеру не мене 1/3 диаметра полости. Подъемно-лопастные вставки размещены вдоль центральной оси или, соответственно, вдоль образующей линии рабочей полости с зазором относительно стенки рабочей полости, равным двум или б