Способ получения гранул

Номер патента: 5211

Опубликовано: 30.06.2003

Авторы: НЕЙСТЕН, Питер Иозеф Барбара, СТАРМАНС, Петер Йохан Мария

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

05 9/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(72) Авторы НЕЙСТЕН, Питер Иозеф Барбара СТАРМАНС, Петер Йохан Мария(57) 1. Способ получения гранул, включающий следующие стадии нанесение жидкого состава на твердые частицы, рециркулирующие в грануляционной зоне гранулятора, с тем, чтобы наносимый и отвердевающий вокруг твердых частиц жидкий состав увеличивал размеры частиц и вследствие этого образовывал выросшие твердые частицы отвод потока выросших твердых частиц из грануляционной зоны в холодильник охлаждение потока выросших твердых частиц в холодильнике для получения охлажденного потока выросших твердых частиц разделение в сортировальном по размерам частиц аппарате охлажденного потока выросших твердых частиц на отдельные потоки на основе размеров выросших твердых частиц для получения потоков выросших твердых частиц меньше их заданного размера,больше их заданного размера и заданного размера рециклизацию потока выросших твердых частиц меньше их заданного размера в грануляционную зону направление потока выросших твердых частиц больше их заданного размера в аппарат для уменьшения крупности зерен измельчение потока выросших твердых частиц больше их заданного размера в аппарате, уменьшающем крупность зерен, для уменьшения размеров твердых частиц и получения потока измельченных твердых частиц рециклизацию потока измельченных твердых частиц в холодильник и отвод потока выросших твердых частиц заданного их размера. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гранулятор и холодильник работают при пониженном давлении. 5211 1 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пониженное давление в грануляторе и холодильнике составляет примерно от 0 до 70 мм водяного столба. 4. Способ по п. , отличающийся тем, что гранулятор является гранулятором с кипящим слоем, фонтанирующим слоем, барабанным или решетчатым гранулятором. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкий состав является простым или сложным удобрением. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что жидким составом является мочевина. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток выросших твердых частиц охлаждают, применяя газовый поток при температуре примерно от 10 до 50 С, со скоростью подачи газового потока примерно от 0,5 до 5 кг газа на один кг частиц. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частицы заданного размера имеют средний диаметр примерно от 2 до 4 мм. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельченные твердые частицы имеют средний диаметр примерно от 1,2 до 2,4 мм. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельченные твердые частицы имеют средний диаметр примерно от 1,5 до 2,1 мм. 11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкий состав является раствором, расплавом или суспензией. 12. Способ получения гранул из жидкой мочевины, включающий следующие стадии нанесение жидкой мочевины на твердые частицы мочевины, рециркулирующие в грануляционной зоне гранулятора, с тем, чтобы наносимая и отвердевающая жидкая мочевина вокруг твердых частиц увеличивала размеры частиц и вследствие этого образовывала выросшие твердые частицы мочевины отвод потока выросших твердых частиц мочевины из грануляционной зоны в холодильник охлаждение потока выросших твердых частиц мочевины в холодильнике для получения охлажденного потока выросших твердых частиц мочевины разделение в сортировальном по размерам частиц аппарате охлажденного потока выросших твердых частиц мочевины на отдельные потоки на основе размеров выросших твердых частиц мочевины для получения потоков выросших твердых частиц меньше их заданного размера, больше их заданного размера и заданного размера рециклизацию потока выросших твердых частиц мочевины меньше их заданного размера в грануляционную зону направление потока выросших твердых частиц мочевины больше их заданного размера в аппарат для уменьшения крупности зерен измельчение потока выросших твердых частиц мочевины больше их заданного размера в аппарате для уменьшения крупности зерен, для уменьшения размеров твердых частиц мочевины и получения потока измельченных твердых частиц мочевины рециклизацию потока измельченных твердых частиц мочевины в холодильник и отвод потока выросших твердых частиц заданного их размера. 13. Способ получения гранул мочевины путем грануляции в грануляторе, отличающийся тем, что поток частиц мочевины из сортировального по размерам частиц аппарата измельчают в аппарате для уменьшения крупности зерен для получения потока измельченных твердых частиц мочевины, причем поток измельченных твердых частиц мочевины рециклизуют в локализованный нисходящий поток холодильника гранулятора и восходящий поток сортировального аппарата. 5211 1 Изобретение относится к способу получения гранул из жидкого материала путем его нанесения на твердые частицы, рециркулирующие в грануляционной зоне гранулятора,приводящим к увеличению размера частиц. Поток частиц, выходящий из грануляционной зоны, затем охлаждают в холодильнике и сортируют в сортировальном по размеру частиц аппарате на три потока частиц на основе их размеров заданного размера, меньше заданного размера и больше заданного размера. Поток частиц меньше их заданного размера возвращают в грануляционную зону, тогда как поток частиц заданного их размера направляют в хранилище продукта. Поток частиц больше их заданного размера направляют в аппарат для уменьшения крупности зерен или измельчающий аппарат, где они измельчаются и затем направляются обратно в холодильник. Поток частиц заданного размера отводят для дальнейшего применения или продажи. Различные способы, по которым могут быть получены твердые частицы из жидких материалов, таких как растворы, расплавы или суспензии, хорошо известны в данной области. Особый интерес представляют способы грануляции, такие как описаныи др.(ЕР-А-0-26-918).и др. описывают способ грануляции в фонтанирующем слое, по которому жидкий материал в газовом потоке пропускают по центру снизу вверх через массу частиц и много частиц уносится из этой массы газовым потоком, которые потом,когда скорость газового потока уменьшается, осаждаются обратно на поверхности массы частиц. В этой массе частиц имеются также частицы, происходящие из потока частиц,имеющих размер меньше заданного размера, из потока частиц больше заданного размера,после их измельчения в аппарате для уменьшения крупности зерен. В другом грануляционном способе, в котором происходит рост частиц, применяют псевдоожиженный слой в качестве гранулятора. Такой способ описан ви др. в патенте США 4219589. В этом способе газовый поток атомизирует до мельчайших капелек жидкий материал, которые затем отвердевают на центрах кристаллизации в псевдожиженном слое. Отвердевшие частицы затем удаляют из гранулятора и разделяют на три потока частиц, исходя из их размера. Поток частиц с размером больше заданного измельчают, объединяют с потоком частиц меньше их заданного размера и возвращают в псевдоожиженный слой.в европейском патенте ЕР-А-0-141-436 описал грануляционный процесс в кипящем слое, в котором жидкий материал выпускается из распределительной системы в виде фактически замкнутой конической пленки. Центры кристаллизации из слоя увлажняются жидкостью во время их переноса через коническую пленку воздухом сильного газового потока. Другими грануляционными способами, в которых происходит образование частиц,являются способы, осуществляемые в грануляторах решетчатого и барабанного типов, такие как, например, описанные в ,95. - С. 31-36, май/июнь 1975. Недостатками всех этих способов является значительное количество пыли, образующейся в течение грануляционного процесса или обычно присутствующей в грануляционном устройстве, что приводит к ее накоплению в последнем. Для целей настоящего изобретения пыль означает частицы с диаметром менее 0,7 мм. Обычно эта пыль переносится воздушным потоком в зону грануляционного устройства,особенно в его верхнюю часть, не связываясь здесь часто гранулами и отложениями. По мере накопления отложений, их большие комки распадаются и падают вниз, блокируя гранулятор и/или устройство для распыления жидкости, и тем самым серьезно нарушают процесс грануляции. Как правило, когда это происходит, процесс грануляции должен быть остановлен и гранулятор очищен. Процедура очистки и, как следствие этого, остановка производства может составить от 8 до 24 ч, в зависимости от таких факторов, как степень загрязнения, состав гранул и тип оборудования. Пыль, генерируемая грануляционной системой или присутствующая в ней, происходит первоначально из трех источников. Основным ее источником является сам гранулятор. Например, гранулятор производит 3 тонны пыли в час на заводе по производству 3 5211 1 мочевины мощностью 75 т мочевины в час. Вторым источником пыли является поток измельченных частиц, имевших размер больше заданного, покидающий аппарат для уменьшения крупности зерен. В существующем состоянии техники производства в данной области этот поток возвращают прямо в гранулятор. От 10 до 20 мас.измельченных частиц, имевших размер больше заданного, имеет диаметр менее 1 мм, большая часть которых находится в виде пыли. Например, на упомянутом выше заводе по производству мочевины этот поток измельченных частиц приносит в гранулятор от 0,6 до 1,7 т пыли в час. Третьим источником пыли является поток частиц размером меньше заданного. Однако количество пыли, происходящее из него, является небольшим по сравнению с двумя первыми источниками и, например, для упомянутого выше завода по производству мочевины составляет менее 0,1 т пыли в час. Лишь примерно от 1 до 4 мас.этого потока меньших по размеру частиц имеет диаметр менее 1 мм. Задачей изобретения является разработка способа получения гранул путем грануляции, обеспечивающего значительное снижение пыли, воздействию которой подвергается гранулятор. Такое снижение пыли приводит к более низкой скорости ее отложения в грануляторе, меньшей частоте его очистки и, как следствие этого, к увеличению его производительности. Согласно настоящему изобретению, задача решается способом получения гранул из жидкого состава, включающего нанесение жидкого состава на твердые частицы такого же состава, рециркулирующие в грануляционной зоне гранулятора, приводящие к росту твердых частиц, и последующего отвода потока выросших твердых частиц из грануляционной зоны. Этот поток выросших твердых частиц затем охлаждают в холодильнике. Охлажденный поток выросших твердых частиц затем разделяют в сортировальном аппарате на потоки частиц на основе их размеров, получая, таким образом, потоки выросших твердых частиц меньше их заданного размера, больше их заданного размера и заданного размера. Каждый их этих трех потоков частиц обрабатывают различным образом. Поток выросших твердых частиц меньше их заданного размера возвращают в грануляционную зону. Поток выросших твердых частиц больше их заданного размера направляют в аппарат, уменьшающий крупность зерен, для измельчения частиц с получением потока измельченных твердых частиц, который возвращают в холодильник. Поток выросших твердых частиц заданного их размера отводят и направляют для использования в другом процессе. Было обнаружено, что данный способ может быть реализован путем направления потока измельченных частиц в нисходящий поток холодильника гранулятора, вместо его направления в сам гранулятор. Эта стадия уменьшает количество пыли, накапливающейся в грануляторе, и вследствие этого увеличивается время между остановками производства,необходимыми для очистки гранулятора. Настоящий способ получения гранул из жидкого состава такого, как например, раствора, расплава или суспензии, включает нанесение жидкого состава на твердые частицы такого же состава, рециркулирующие в грануляционной зоне гранулятора, приводящее к росту твердых частиц, и последующий отвод потока выросших твердых частиц, когда, например, они выросли до заданного размера, из грануляционной зоны. Этот поток выросших твердых частиц затем охлаждают в холодильнике. После этого охлажденный поток выросших твердых частиц разделяют в сортировальном аппарате, например калибровочном сите или грохоте, на потоки частиц согласно их размерам, получая, таким образом,три потока выросших твердых частиц меньше их заданного размера, больше их заданного размера и заданного размера. Каждый из этих потоков частиц обрабатывают различным образом. Поток выросших твердых частиц меньше их заданного размера возвращают в грануляционную зону. Поток выросших твердых частиц больше их заданного размера направляют в аппарат, уменьшающий крупность зерен, например двухвалковый измельчитель, для их измельчения с последующей рециклизацией потока измельченных твердых частиц в холодильник. Поток выросших твердых частиц заданного их размера выводят из процесса и направляют на хранение или отправляют для использования в другом процессе. 4 5211 1 Предпочтительно, чтобы холодильник и гранулятор работали при слегка пониженном давлении. Слегка пониженное давление означает примерно от 0 до 100 мм водяного столба. Настоящее изобретение может быть применено для всех типов жидких составов в виде раствора, расплава или суспензии. Примерами подходящих материалов для грануляции являются соли аммония, такие как нитрат аммония, сульфат аммония или фосфат аммония, а также их смеси, простые удобрения, такие как кальцийаммониевая селитра, магнийаммониевая селитра, азотно-фосфорные и азотно-фосфорно-калийные удобрения, мочевина, составы, содержащие мочевину, сера и им подобные. Изобретение весьма пригодно для гранулирования простых и комплексных удобрений и особенно пригодно для гранулирования мочевины. Изобретение может быть использовано соответствующим образом для различных грануляционных процессов, в которых частицы менее заданного размера и измельченные частицы, имевшие размер больше заданного, полностью рециркулируются внутри грануляционного процесса. Примерами их являются гранулирование в кипящем слое, гранулирование в фонтанирующем слое, решетчатый или барабанный процесс гранулирования, такие как описаны в справочнике. - С. 8-71,20-59 до 20-74 (6-е издание, 1984). Способ, согласно изобретению, может быть осуществлен, например, на установке, которая широко применяется и описана, например, в патенте США 4129589, которая состоит из гранулятора, такого как гранулятор в кипящем слое,холодильника, аппарата для грохочения, аппарата для уменьшения крупности зерен и разделительного аппарата для отделения твердых частиц от газового потока, отходящего из гранулятора, и/или холодильника. На фигуре представлена схема осуществления варианта способа по настоящему изобретению. Для получения гранул из жидкого состава, как например, раствора мочевины, раствор жидкого состава поступает из накопительной емкости 1 через ступень испарения по линии 2 в гранулятор 4 и распыляется в грануляторе воздухом (или без него) газового потока 3, в результате чего образуются гранулы, которые непрерывно отводятся из гранулятора по линии 5. Температура в накопительной емкости 1 составляет, например, от 50 до 250 С в зависимости от гранулируемого продукта. В случае гранулирования мочевины температура в накопительной емкости составляет, примерно, от 70 до 100 С, в особенности от 75 до 99 С. Температура в грануляторе составляет примерно от 60 до 180 С, а в случае гранулирования мочевины составляет преимущественно от 90 до 140 С. Количество газа в газовом потоке 3 составляет примерно от 0 до 0,9 кг на один кг жидкого состава. Температура газового потока 3 составляет примерно от 20 до 180 С, а в случае гранулирования мочевины составляет преимущественно от 90 до 140 С. В случае кипящего или фонтанирующего слоя газ для псевдоожижения, как например, воздух, подается в гранулятор по линии 21. В случае решетчатого или барабанного процессов грануляции, атмосферный воздух подают в гранулятор по линии 21. Газовый поток, покидающий гранулятор, проходит по линии 6 в разделительный(газ/твердое тело) аппарат 7, как например, циклон или скруббер, где твердый материал,главным образом пыль, отделяют от несущего его газа, с отводом газа по линии 8. Пыль,отделенная от газового потока, может быть возвращена через линию 9, возможно разбавленная растворителем, таким как вода, в накопительную емкость 1 и опять направлена в гранулятор 4. Гранулят, выходящий из гранулятора 4 по линии 5, охлаждают в холодильнике 10 воздухом газового потока 11, поступающего в холодильник, после чего гранулят подают по линии 12 в сортировальный аппарат или грохот 13. Температура подаваемого газового потока 11 составляет примерно от 10 до 80 С, а его количество составляет от 0,5 до 5 кг газа на один кг гранул, подаваемых в холодильник. В случае грануляции мочевины темпе 5 5211 1 ратура газового потока составляет, предпочтительно, примерно от 10 до 50 С, а температура, при которой гранулы мочевины выходят из холодильника, составляет примерно от 20 до 80 С, преимущественно от 25 до 75 С. Газовый поток, выходящий из холодильника, по линии 14 направляют в разделительный аппарат 7. Этот разделительный аппарат 7 может включать, например, два аппарата для разделения или комбинированный аппарат для очистки нагруженного пылью воздуха,выходящего из гранулятора 4, и/или воздуха, выходящего из холодильника 10. В сортировальном аппарате или грохоте 13 гранулят разделяют на три потока, а именно на потоки частиц больше заданного их размера, заданного их размера и меньше заданного размера. Частицы с размером меньше заданного возвращают по линии 15 в гранулятор 4, где они служат как ядра, на которых твердые частицы жидкого состава могут расти в течение процесса грануляции. Частицы заданного размера отводят по линии 16 в хранилище 17, откуда они могут поступать на реализацию или использоваться в процессе с нисходящим потоком. Частицы больше заданного размера пропускают по линии 18 в уменьшающий крупность зерен или измельчающий аппарат 19, где они превращаются в измельченные частицы со средним диаметром, примерно от 1,2 до 2,4 мм, предпочтительно от 1,5 до 2,1 мм, если требуемый по размеру продукт имеет диаметр примерно от 2 до 4 мм. Этому процессу измельчения свойственно образование пыли. Подобный обзор такого измельчающего оборудования можно найти, например, в, 5-е издание. - С. 8-16, 8-57. Для настоящего изобретения особенно пригодно оборудование, называемое -, описанное в этой ссылке на С. 8-19,8-22. В случае грануляции мочевины частицы требуемого размера обычно имеют диаметр гранул примерно от 2 до 4 мм. Частицы больше заданного размера имеют диаметр более 4 мм, а частицы меньше заданного размера имеют диаметр менее 2 мм. Однако другие диаметры гранул также применимы. Например, в случае производства гранул мочевины для лесного хозяйства, при их аэровоздушном применении, диаметр гранул, требуемых по размеру частиц, составляет от 5 до 15 мм, предпочтительно от 7 до 10 мм. Измельченные частицы вместе с пылью, образованной в процессе измельчения, возвращают по линии 20 в нисходящий поток холодильника 10 гранулятора 4. Эта стадия уменьшает количество пыли, накапливающейся в грануляторе, и вследствие этого увеличивает время между остановками производства для очистки гранулятора. Следующие, не ограничивающие изобретение примеры дополнительно описывают настоящий способ. Пример 1. В опытной установке гранулировали мочевину в грануляторе с кипящим слоем при температуре около 110 С, в цилиндрическом кипящем слое, имеющем диаметр 45 см. Кипящий слой с нижней стороны был ограничен пористой пластиной, 6 которой состояло из отверстий диаметром 1,8 мм. Холодный воздух поступал через отверстия в кипящий слой с поверхностной скоростью 2 м/с. Слив был установлен с верхней стороны слоя на расстоянии 70 см выше от основания пластины. Распределительное устройство для жидкости, которое описано в европейской заявке ЕР-А-0141436, было установлено по центру основания пластины. Расплав мочевины при температуре около 140 С, содержащей около 0,5 мас.воды,подавали из накопительной емкости для мочевины со скоростью около 200 кг/ч в гранулятор с кипящим слоем, тогда как распределительное устройство жидкости действовало при температуре около 140 С и при скорости подачи воздуха около 90 кг/ч. Гранулы мочевины, выходящие из слоя, охлаждали в холодильнике примерно до 40 С воздухом газового потока и затем просеивали на плоскостных ситах. Было получено примерно 200 кг/ч гранул с размером зерен примерно от 2 до 4 мм,30 кг/ч гранул с размером более 4 мм и 150 кг/ч гранул с размером менее 2 мм. Малые гранулы были возвращены прямо в гранулятор с кипящим слоем. Поток гранул больше 6 5211 1 требуемого размера в количестве около 30 кг/ч, был направлен в аппарат для уменьшения крупности зерен, который содержал двухвалковый измельчитель, приспособленный для получения гранул размером 1,4 мм. Измельченные гранулы были направлены обратно в холодильник со скоростью 30 кг/ч. Пыль мочевины извлекали из газового потока, выходящего из гранулятора с кипящим слоем, со скоростью около 8 кг/ ч и из холодильника со скоростью около 5 кг/ч. Эти потоки пыли были направлены в сепаратор для разделения (газ/твердое тело), где пыль мочевины была отделена и направлена в исходную накопительную емкость для мочевины. После 29 дней непрерывного процесса гранулятор с кипящим слоем был остановлен и испытание было прекращено. Сравнительный пример 1. Гранулировали мочевину аналогично примеру 1 в опытной установке, описанной в примере 1, за исключением того, что измельченные частицы непрерывно возвращали прямо в гранулятор с кипящим слоем. Пыль мочевины извлекали из газового потока,отходящего из гранулятора с кипящим слоем, со скоростью 12 кг/ч. Гранулятор с кипящим слоем был остановлен после 12 дней непрерывного процесса. Пример 2. Гранулировали нитрат аммония в опытной установке гранулятора с фонтанирующим слоем. Фонтанирующий слой был помещен в цилиндрический сосуд диаметром 45 см, который переходил с нижней стороны в коническую секцию, конвергирующую по нисходящей под углом 30 к вертикали и оканчивающуюся в трубке для подачи воздуха. Воздух с температурой около 35 С поступал в аппарат в количестве около 400 кг/ч, со скоростью 40 м/с. В фонтанирующем слое гранулы имели температуру около 100 С. Слив был установлен в цилиндрической части фонтанирующего слоя на 30 см выше перехода конической секции в цилиндрическую. Расплав нитрата аммония при температуре около 180 С, содержащий около 0,5 мас.воды и около 1,5 мас.(3)2, фонтанировали в воздушном потоке в количестве около 100 кг/ч. Гранулы нитрата аммония, выходящие из гранулятора с фонтанирующим слоем, были направлены в холодильник, охлаждены до температуры около 40 С и затем просеяны на плоскостных ситах. Было получено примерно 100 кг/ч гранул с размером зерен от 2 до 4 мм, 10 кг/ч гранул размером более 4 мм и 75 кг/ч гранул размером менее 2 мм. Гранулы размером менее 2 мм были возвращены в гранулятор с фонтанирующим слоем. Гранулы размером более 4 мм были направлены в аппарат для уменьшения крупности зерен, который был приспособлен для получения среднего размера зерен 1,4 мм, и затем они были возвращены в холодильник. Пыль извлекали сепаратором для разделения газ /твердое тело из газовых потоков, отходящих из гранулятора, в количестве около 3 кг/ч и из холодильника - в количестве около 2 кг/ч. Гранулятор с фонтанирующим слоем был остановлен и испытание прекращено после 27 дней непрерывного процесса. Сравнительный пример 2. Гранулированный нитрат аммония, как описано в примере 2, и частицы с первоначальными диаметрами более 4 мм измельчали в аппарате для уменьшения крупности зерен, которые затем направляли обратно прямо в гранулятор с фонтанирующим слоем. Пыль извлекали сепаратором для разделения газ/твердое тело из газового потока, отходящего от гранулятора с фонтанирующим слоем, в количестве около 5 кг/ч. Гранулятор с фонтанирующим слоем был остановлен и испытание прекращено через 14 дней непрерывного процесса. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.

МПК / Метки

МПК: C05C 9/00, B01J 2/16

Метки: способ, гранул, получения

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/7-5211-sposob-polucheniya-granul.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ получения гранул</a>

Похожие патенты