Способ получения гранул карбамида

Номер патента: 325

Опубликовано: 30.12.1994

Авторы: Михаэль Хендрик Виллемс, Ян Виллем Клок

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

2. Способ по п. 1, о т л и Ч а ющ и й с я тем, что частицы карбамида получают по крайней мере-частично путем измельчения кристаллического карбамида.изобретение относится к спосОбУ получения гранул карбамида.которые образуются ПРИ прохождении падающих капель расплавакарбамида пракТНЧЕСКН не СОДЕРЖЗЩВГО ВОДЫ, ПВОТИ 5 ВОТОКОМ ПОТОКУ ОХЛЭЖДЗЮЩЕГО газа через охлаждающую зону, в которой распределен материал, создающий затравочные кристаллы. 7Известен способполучения гранул О карбамида путем распыления расплава-карбамида, не содержащего водУ про тинотоком потоку охлаждающего паза в охлаждающей зоне,шв которой содержатся твердыечастицы карбамида или 5 частицы дРУгого материала, создающего затравочные кристаллы, находящегося предпочтительно вкаллоидном состоянии или ввиде тумана П. Однако при осуществлении этого 10 способа капли во время охлаждения от наружной поверхности внутрь превращаются в большие кристаллъдориентированные-практически в том же на-. правлении, в котором наружная. обо- 25 появившаяся первой, втяги ВЗВТСЯ ЧЗСТНЧНО ВНУТРЬ ВО ВРЕМЯ охЛЕЖДЕННЯ И ЗНТЕЕРДВЗНИЯ ОСТЗПЬНОЙ части гранулы, в результате чего вВследствие зтого гранулы имеют небольшую ударную вязкость и распыляются.при транспортировке и-обработке.Целью изобретения является повы 35Поставленная цель достигается-тем что согласно способу получения гранул карбамида, включающего пропускание падающих капель расплава карбамида навотречу потоку охлаж-7 дающего воздуха через охлаждающую зону и подачу в эту зону затравочных частиц карбамида, в охлаждающейда подают в охлаждающую зону в таком месте, что при всех местныхатмосфер ньщ условиях давление паров воды охлаждающего Воздуха меньие илиравно давлению паров воды частиц при температуре охлаждаощего вовдуха.зоне поддерживают содержание частиц карбамида с размерами 2-10 мкм в количестве 8 - 25 мг на 1 М воздуха.При этом частицы карбамида получают по крайней мере частично путем измельчения кристаллического карбамида, подают их в охлаждающую зону в таком месте, что при всех . местных атмосферных условиях давление паров воды охлаждающего воздуха меньше или равно давлению паров воды частиц при температуре охлажд дающегодвоздуха.На фиг. 1 показана гранула, полученная известным способом на фиг. 2 гранула, полученная предложеиньш способом на фиг. З - график зави ссимости ударной прочности от коли чества центров кристаллизации на одну гранулу (количества соударений).Согласноиэобретению могут быть получены гранулы с беспорядочной ориентацией кристаллов и без полос тей если в охландающей зоне создается рассеивание кристаллических частиц, имеющих размеры 2 - 10 мкм в количестве 8 - 25 мг-на 1-м 3 охдаждающего газа..Частицы с размерами меньше 2 мкм рвляются неэффективными для испольонания в качестве материала, соа Еающего затравочные кристаллы, по.скольку они проносятся при помощохлаждающего таза мимо капель и,следовательно, не сталкиваются с ни ии. Могут быть использованы частицы с размерами больше 10 мкм, но они создают такой же эффект, как и час дп дгнцы с размерами 4 8 мкм.Для того, чтобы получить образ ЦЫ, СОСТОЛЩНЕ ИЗ МЗЛЕНЬКНХ КРНСТЭЛЙБГ.необходимо, чтобы перед началом крис вании предлагаемого способа полу 3 Ц 11 д 592 д 4таллизации в капле между падающей каплей и затравочньм материалом произошло по крайней мере 20. предпочтительно около 25, соударений. Для получения 25 соударений необходимо 5 использовать около 5 кг/ч затравочного материала со средним диаметром частич 4-5 мкм, если средний диаметр части 10 мкм, то необходимо 40 кг/ч, а при диаметре 100 мкм -во 4000 кг/ч затравочного материала.Таким образом, число соударений определяется размером кристаллов,ориентацией и прочностью образцов в большей мере, чем количеством затравочного материала.Проведенные в лаборатории на экспериментальной установке испытания показали, что при использо 15более 90 (свыше 90 гранул не раз-. РУШЗЮТСЯ при НСПЫТЗНИИ На Удар),причем в гранулах содержится 25 или болеезатравочных центров, в результате чего гранулы имеют сетчатуюСТРУКТУРУ ИЗ МЕЛКИХ КРИСТЕЛЛОВ СОВ табл. 1 представлена прочность на удар карбамидных гранул, полученньш путем распыления карбамидного расплава в потоке воздухай(ЬООООО м/ч), в котором диспергируют 0 кг-карбамида (при 16 мг/мз) в виде частиц различньш размеров... ...-н-....ь.. И 3 табл. 1 видночтовысокуюгшоч ность на удар имеет толькообразец полученный с использованием затравочиого материала, средний размер частиц которого составляет д мкм, 55ото является результатом погтдточ ной частоты столкновений капель расплава карбамида с затрапочиътп частицами.Проведенные испытания покачали что при размерах частиц менее 3 МКМ большая часть затраиочньт частицих. Использование частиц размером более 10 мкм приводит к неэкономичному увеличению расхода затравочного материала. Число затравочиьш центров 25 н более может быть получено такжеуказано выше, количества затравочного материала. Однако использование более 25 мгзатравочного материала на 1 м охлаждающего-воздуха является иеэкономичным. Количество затравочных центров от 20 до 25 может быть получено при использовании примерно 8 мг затравочного материала на 1 м охлаждающего воздуха, в результате обеспечивается достаточная ударная прочность карбамндиьж гоанул при использовании эатравочного материала в количестве менее 8 мг/м количество эатравочз ньш центров меньше 20, что приводит к резкому понижениюУдарной прочности карбамидны гранул.. тКроме того, требуемое количество,материала для создания затравочньш кристаллов ЭЗВИСНТ, ХОТЯВ значительно меньшей степени, от размера капель-распыляемого расплавакарбамида с диаметром 1 - 3 мм хорошие результаты достигаются в том случае если в 1 м 3 охлаждающего газа находится В 25 мг материала,создающего затравочные кристаллы, с размерами частиц 2 - 10 мкм. Количество частиц с диаметром 10 мкм вВ качестве материала, создающего затравочные кристаллы, предпочтительно использовать частицы карбамида. Эти частицы могут быть получены путем размалывания гранул А или кристаллов карбамида. Для обеспечения хорошего размалынания и надежного перемещения в трубопроводах к кристалпическому карбамиду может быть добавлено вещество, предотвращающее слипание, напримерсолн выс НИЗ таких ТУМЗНОВ МОЧЕВИНЫ В ка 5 11 д 5924шик жирньш кислот кальция, магния,цинка и алюминия, глина, кальцит талька, предпочтительно стеарит кальция. ч Для исследования способности зат травки частиц мочевины в отношении их массы проводят ряд опытов Во время этих опытов на метал.лическую пластину подают непрерывный поток кристаллической мочевины,с помощью электричества ее нагревают до темнокрасного каления приблизительно при 500 С. Мочевина полностью испаряется, образуя густое облако чрезвычайно мелких частиц(диаметр менее 2.мкм). Затем это облако вводят в воздух, который используют для охлаждения-капельОбразование пыли частиц мочеви-ны в-донной части этой колонны подавляют для того, чтобы только за травочные частицы попадали вместес воздухом. даже при низкой относительной влажности воздуха образованные таким образом частицы мочевипны отличаются лпастинообразной кристаллической структурой. Так как такие частицы образовались в от 25(см, фиг.1). Частицы мочевины с такой пластинообразной структурой, обладают ударной прочностью около 5-152. Концентрацию тумана мочевины Ь охлаждающем воздухе не изме ряют, однако вводят все увеличивающиеся количества до тех пор, пока видимость внутри колонны после добавлениядд не ограничится менее чем 2 м (это составляет концентрацию свые100 мг/м). Кроме неэффективного затравливаншя капель мочевины примене 3545 ЧЕОТВЗ ЗЗТРЗВОЧНОГО МЗТЕРИЗЛЗ ПРНБОДНТ К ЗНЗЧНТЗЛЬНОМУ выделению ПЫЛИ из колонны отверждения.Кроме того в опытах на пилотной установке изучают влияние размера и концентрации этавочныш частиц,вводимы в охлаждающий-воздУХ. на ударную прочность полученны частиц мочевины.СТВНЯ В ОХЛЭЖДЗЮЩЕН ВОЗДУХЕ ЧЗСТНЦ КВИСТЗЛЛИЧЭСКОЙ МОЧЕВННЫ ЗНЗЧТЕЛЪНОповышается ударная прочность частиц, 50причем кристаллические частицы мочевины имеют эффективный диаметр 2 10 мкм, их количество приблизит тельно-8-25 мг/мз охлаждающего воздуха. Полученные таким раэом частицы мочевины имеют ударную проч НОСТЬ до 90 (около 902 частиц оста ются неразрушенными или неповрежденНЫМИ В ТЕСТЭ на ВЫСТреЛВаННе)525 н более затравочных точек и иге лообразную кристаллическую структут РУ (СМ. фиг. 2). Кристаллическаяеструктура ТЗКИХ частиц НЕ ПОКЗЗЫВЗЕТЭти опыты повторяют на заводской установке, где смонтированы приспособления для введения 15 мг/М мелч ник частиц мочевины (21 О мкм) в . охлаждающий воздух. Отбирают 93 об резца полученных при этом кусочков. мочевины в произвольные дни из донной части колонны отверждения в течение 6 мес.0 пределяютударную прочность гра нул 2Средняя ударная прочность для этого набора образцов 83,52 с раз бросом только 4,52.Способ определения ударной проч ности гранул включает пневматическое выстреливание гранул в стальную пластину со скоростью 20 м/с под углом 45. Количество оставшихся це. лъшщ при таком испытании гранул принимается за значение ударной прочности.Расплав,.подлежащй рдспьшению,может быть получен нспареннемкар бамидным растворов или путем плавки кристаллов карбамида. Если раслыля-н ется расплав, который бьш получен путем плавления кристаллов карбамида, предпочтение должно быть отдано расплавлению 5 присутствии распыляющин устройств, например, расположеинъш в верхней части башни для ПОЛУЧЕНИЯ ГРЗНУЛ С ТЕМ, ЧТОЫ какможно более надежно предотвратить7 . образование биурета. Кристаллы подаются предпочтительно пневматически в верхнюю часть башни для получения гранул, отделяются от транспортирующего газа при помощ цикло- 5 на и затем расплавляются. Условия работы циклона Должны быть выбраны таким образом, чтобы транспортирующий газ содержал частицы с размерами 2 - 10 мкм. После выхода из циклона транспортирующий газ, в котором.рассеяны мелкие частицы карбамида, может быть полностью или частично добавляем к охлаждающему газу, подаваемому В охлаждающую 30 ну, в результате чего количество создаюшгго затравочные кристаллы материала, которьй получается путем размалывания, может бытъ уменьшеноЦ В процессе затвердевания распыляемых капель при превращении их.в гранулы образуются большие н/или меньшие кристаллы в зависимости от способа и скорости охлаждения. Ударная прочность гранул, состояшик из маленьких кристаллов с произвольной ориентацией, значительно выше, чем ударная прочность гранул,состоящих из больших кристаллов,имеющих по существу такую же ориентацию. Образование небольшх кристаллов в грануле увеличивается, когда при температуре кристаллизации капля вступает в контакт с большим количеством мелких частиц материала, соз-35 дающего эатравочные кристаллы, при,этом мелкие частицы выполняют функцию центров кристаллизации. Зависимость между количеством центров кристаллизации и ударной прочностью определяется вкслериентально для гранул со средним диаметром около 2 мм (те.-502 гранул имеет диаметр равный или больше 2 мм) с максимальны отклонением диаметра плюс или минус ДОИ (см. фиг. 3). По оси ординат откладывают значения ударной прочности, а по оси абсцисс количество центров кристаллизации на одну гранулу (ударную прочность определяют списанным вые способом).График (фиг З) показывает, что ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ УДЗРНОЙ ВНЭКОСТН 702 требуется по крайней мере 10 ЦЕНТРОВ КРНСТЗЛЛНЭЗЦНИ на гранулу,НМЕЮЩУЮ диаметр 2 М. для достигния ударной вязкости 802 требуется наличие по крайней мере 20 центровкристаллизации на гранулу с диаметром 2 мм. На практике это означает, что для получения гранул с хорошей ударной вязкостью из 1000 кг расплава карбамида требуется около 0,125-0,375 кг карбамидной пыли с размерами частиц 2 - 10 мкм. Установлено, что с увеличением относительной влажности охлаждающего газа требуется большее количествоматериала, создающего затравечные кристаллы, для достиения соответствующей ударной прочности. В качестве охлаждающего газа может быть использован любой газ, инертный по отношению к карбамиду, например воздух, азот н двуокись углерода(на практике,.как ПРЗВИПО, ИСПОПЬ зуетсн воздух) Вышеуказанные количества материала, создающего затраНОЧНЫЕ кристаллы, ДОСТЗТОЧНЫ ДЛЯ получения гранул при наивысшей отнот сительной влажности воздуха. Материал, создающийзатравочные кристаллы, подается в охлаждающую зону в одном месте или в нескольких местах и как можно более равномерно распределяется в указанной зоне. Когда воздух поступает в колонну отверждения, температура его повышает вследствие теплообмена с падающими каплями и твердми частицам. Можноопределить точную температуру цодниающегося вовдушного потока в каждой точке колонны-отверждения. По результатом экспериментов, а также по литературным данньм можно построить график. Различие в давлеНИИ ВОДЯНОГО пара МЕЖДУ частицами мочевины и воздуха тем выше, чем выше температура. Хорошая затравка возможна только тогда, когда давление водяного пара частиц мочевины в месте ввода равно или выше давления водяного пара воздуха, так что вода вовсе иеэахватывается частннами. При самой высокой возможной температуре, например З 0 С (303 К),давление водяного пара воздуха310 К ( 37 С 3. По мере того как ЧЗСТНЦЫ С размерами 2-10 мкм достигают комнатной температуры, хорошую 38 ТРВКУ Получают. когда частицы вводят в колонну отверждения на уровне, где температура составляет по крайней мере 37 С. Для поддержания распределения мелких частиц карбанн

МПК / Метки

МПК: B01J 2/04, C05C 9/00

Метки: гранул, получения, способ, карбамида

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/8-325-sposob-polucheniya-granul-karbamida.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ получения гранул карбамида</a>

Похожие патенты