Modelling of iron(III) sulfate rotary drum dryer

Abstract

Dry iron(III) sulfate is important chemical in the water chemical industry. This thesis was assigned by Kemira Pori, and the target was to optimize the operation parameters of iron(III) sulfate dryer. Other aim was to examine why the end product moisture content changes, and how to manage it. Iron(III) sulfate production, properties and applications were introduced in the literature part. Different industrial dryer types were presented as well. Rotary drum dryer was selected as the best option, based on its good advantages in adjusting air temperature and residence time.

Simulations were done based on the laboratory data in the experimental part. The simulations were done with the Aspen Plus program. Wet iron(III) sulfate water content and its feed flow rate, granules feed flow rate, additional air flow rate and air temperature were the changing parameters. Target was to optimize the end product moisture content to 11 % and the exhaust gas temperature to 65–70 °C. Target was managed when the wet iron(III) sulfate feed flow rate was 4 816 kg/h and the water content was 30 %, granules feed flow rate was 6 366 kg/h and the water content was 10 % in the feed. Additional air total flow rate was 12 000 m3/h and burning air flow rate was 1 238 m3/h.

Wet iron(III) sulfate water content and additional air flow rate are effecting the most to the end product moisture content. Air temperature changes effects on the end product moisture content slightly. It is important to keep the wet iron(III) sulfate water content stable and to keep the end product moisture content in target. If the wet iron(III) sulfate water content changes, process can be optimized by increasing or decreasing additional air flow rate.

Kuiva rauta(III)sulfaatti on tärkeä kemikaali vesikemikaali teollisuudessa. Diplomityö tehtiin Porin Kemiralle ja tavoitteena oli optimoida kuivaimelle oikeanlaiset prosessiparametrit. Toinen tavoite oli tutkia, miksi lopputuotteen kosteuspitoisuus ei pysy tasaisena ja kuinka sitä voidaan hallita. Rauta(III)sulfaatin prosessi, ominaisuudet ja sovellukset on esitetty kirjallisuusosioissa. Erilaiset teollisuuden kuivaintyypit on myös esitelty. Pyörivä rumpukuivain on valittu parhaaksi vaihtoehdoksi sen etujen vuoksi lämpötilan säädössä ja viipymäajassa.

Simulaatiot tehtiin laboratoriokokeiden pohjalta kokeellisessa osiossa. Simuloinnit suoritettiin Aspen Plus ohjelmalla. Märkä rauta(III)sulfaatin vesipitoisuus ja sen syöttövirta, rakeiden syöttövirta, lisäilman syöttövirta ja ilman lämpötila olivat muuttuvat parametrit. Tavoitteena oli optimoida lopputuotteen kosteuspitoisuus 11 %:n ja poistoilman lämpötila 65–70 °C:een. Tavoite saavutettiin, kun märkä rauta(III)sulfaatin syöttövirta oli 4 816 kg/h ja sen kosteuspitoisuus oli 30 %:a, rakeiden syöttövirta oli 6 366 kg/h ja sen kosteuspitoisuus oli 10 %:a. Lisäilman syöttövirta oli 12 000 m3/h ja palamisilman syöttövirta oli 1 238 m3/h.

Märän rauta(III)sulfaatin vesipitoisuus ja lisäilman syöttövirran määrä vaikuttavat eniten lopputuotteen kosteuspitoisuuteen. Ilman lämpötilan vaihtelut vaikuttivat lopputuotteen kosteuteen vähäisesti. Märän rauta(III)sulfaatin vesipitoisuus on tärkeä pitää vakiona, jotta lopputuotteen kosteuspitoisuus pysyy tavoitteessa. Jos märän rauta(III)sulfaatin vesipitoisuus vaihtelee, prosessia voidaan säätää lisäämällä tai vähentämällä lisäilman määrää.