Способ производства гранул

Изобретение относится к способу производства гранул из жидкой композиции с пониженным пылеобразованием, причем упомянутый способ содержит стадии, на которых наносят жидкую композицию на твердые частицы, которые поддерживают в непрерывном движении газовым потоком в зоне грануляции продолговатого гранулятора, осаждая и отверждая, таким образом,упомянутую жидкую композицию вокруг упомянутых твердых частиц, чтобы увеличить размер частиц и, таким образом, сформировать выращенные твердые частицы; отводят поток упомянутых выращенных твердых частиц из зоны грануляции, разделяя в устройстве сортировки по размерам упомянутый поток упомянутых выращенных твердых частиц на индивидуальные потоки, получая поток твердых частиц недостаточного размера, поток твердых частиц избыточного размера и поток твердых частиц требуемого размера; передают упомянутый поток выращенных твердых частиц избыточного размера в измельчающее устройство; дробят упомянутый поток упомянутых выращенных твердых частиц избыточного размера в упомянутом измельчающем устройстве,уменьшая, таким образом, размер частиц упомянутых выращенных твердых частиц чрезмерного размера; и получают, таким образом, поток раздробленных твердых частиц, в котором этот упомянутый поток раздробленных твердых частиц вводят в гранулятор в месте, расположенном ниже того места, где газовый поток выходит из гранулятора. Мессен Йозеф Хуберт, Роос Виллем Фредерик, Курстен Йоханнес Ламбертус (NL) Воль О.И. (RU) Изобретение относится к способу производства гранул из жидкого материала, который наносят на твердые частицы, циркулирующие в зоне грануляции гранулятора, вызывая, таким образом, рост частицы. Циркуляция твердых частиц поддерживается посредством газового потока, входящего в гранулятор со стороны днища и выходящего из гранулятора сверху. Поток частиц, выходящих из зоны грануляции,затем сортируется устройством сортировки по размерам на три потока частиц: частицы требуемого размера, частицы недостаточного размера и частицы избыточного размера. Поток частиц недостаточного размера возвращают в зону грануляции, тогда как поток частиц требуемого размера направляют в хранилище продукта. Поток частиц избыточного размера направляют в измельчающее устройство или в дробилку, где частицы дробятся и затем их направляют обратно в гранулятор. Поток частиц требуемого размера отводят для последующего использования или продажи. Различные способы изготовления твердых частиц из жидких материалов, таких как растворы, расплавы или суспензии, хорошо известны в уровне техники. Особый интерес представляют способы грануляции, такие как описано у Nioh и др. (ЕР-А-0026918). Nioh et al. описывают способ грануляции с фонтанирующим слоем, в котором жидкий материал в газовом потоке проходит в центральной части снизу вверх через массу частиц и ряд частиц из этой массы захватывается газовым потоком и впоследствии,когда скорость газового потока снижается, падают обратно на поверхность массы частиц. В этой массе частиц также присутствуют частицы, полученные из потока частиц недостаточного размера, и из потока частиц избыточного размера после их дробления в измельчающем устройстве. Другой тип способа грануляции, в котором происходит рост частиц, использует в качестве гранулятора псевдоожиженный слой. Такой процесс описан Niks et al. в патенте США 4219589. В этом способе газовый поток распыляет жидкий материал до мелких капель, которые затем отверждаются на ядрах в псевдоожиженном слое. Отвердевшие частицы затем удаляют из гранулятора и разделяют на три потока частиц по размеру. Поток частиц избыточного размера дробят, объединяют с потоком частиц недостаточного размера и возвращают в псевдоожиженный слой.Musters в европейском патенте ЕР-А-0141436 описывает способ грануляции с псевдоожиженным слоем, в котором жидкий материал выпускают из системы распределения жидкости в форме фактически закрытой конической пленки. Ядра из слоя увлажняются жидкостью по мере того, как они проходят через коническую пленку с помощью мощного газового потока. Упомянутые выше способы грануляции могут выполняться в грануляторах с псевдоожиженным слоем различных форм. Известны как грануляторы прямоугольной формы, так и грануляторы цилиндрической формы (см., например, Hans Uhlemann-Lothar Mori, Wirbelschicht-Spruhgranulation, Springer ISBN 3-540-66985-Х, p. 238-241). Прямоугольные грануляторы имеют прямоугольное поперечное сечение в горизонтальной плоскости, тогда как грануляторы цилиндрической формы имеют круговое или эллиптическое поперечное сечение в горизонтальной плоскости. Оба типа грануляторов могут характеризоваться длиной (L) и шириной (W) поперечного сечения в горизонтальной плоскости. Длина L здесь определяется как самое большое расстояние по горизонтали между стенками гранулятора, а ширина определяется как самое маленькое расстояние между стенками гранулятора в горизонтальном поперечном сечении. Случай, в котором L=W, характеризует особые случаи: соответственно квадратное или круглое поперечное сечение в горизонтальной плоскости. В области техники, в которой используют настоящее изобретение, следует определить продолговатый гранулятор как гранулятор любой из упомянутых выше форм,длина которого, однако, по меньшей мере в два раза больше, чем его ширина. Недостатками всех этих способов являются значительное количество пыли, создаваемой во время способа грануляции или, вообще, присутствующей в блоке грануляции, и последующее накопление пыли в блоке грануляции. Для целей настоящего изобретения под термином "пыль" понимают частицы с диаметром меньше 0,5 мм. Обычно воздушный поток переносит эту пыль, с которой гранулы часто не контактируют, в зоны блока грануляции, особенно верхнюю, где она и откладывается. По мере того как отложения накапливаются, большие куски отрываются и падают вниз, засоряя гранулятор и/или устройство распыления жидкости и, таким образом, серьезно нарушают процесс грануляции. Обычно в таком случае процесс грануляции должен быть остановлен и гранулятор следует чистить. Процедура чистки и возникающий в результате производственный простой могут длиться 8-24 ч в зависимости от таких факторов, как степень засорения, состав гранул и тип оборудования. Пыль, создаваемая и присутствующая в системе грануляции, в основном происходит из трех источников. Первым источником пыли является пыль, образующаяся за счет истирания при движении гранул и их столкновениях в псевдоожиженном слое. Количество пыли, создаваемой этим источником, сильно зависит от свойств продукта. Для многих типов продукта соответствующие свойства (твердость, поверхностная структура, сопротивление истиранию) таковы, что количество пыли, образующейся при таком истирании, весьма невелико. Вторым источником пыли является пыль, образующаяся в процессе контакта жидкости, введенной в гранулятор, с гранулами в псевдоожиженном слое. Количество пыли, образующееся за счет этого способа контактирования, может меняться. В случае использования распыления, при котором создаются мелкие капли (как в случае со многими коммерчески доступными двухфазными распылителями), распы-1 019651 лители всегда создают капли с разбросом по диаметру. Самые мелкие капли, создаваемые в таких распылителях, будут затвердевать прежде, чем достигнут гранулы, и будут покидать псевдоожиженный слой вместе с воздухом в форме пыли. Однако, если используют пленочное распыление, количество пыли,образующейся в распылителях, может быть очень низким. Третий источник пыли представляет собой пыль, образующуюся в дробилках. Главной целью дробления является ограниченное снижение размера продукта по мере его поступления в дробилку. Например, если требуется конечный продукт в диапазоне 2-4 мм, то обычно задача дробилки будет состоять в том, чтобы создавать гранулы с диаметром в диапазоне 1-2 мм. По существу, процесс дробления является формированием части продукта с меньшим диаметром. Раздробленный продукт с диаметром меньше 0,5 мм должен классифицироваться как "пыль", поскольку он будет захватываться воздушным потоком в грануляторе. Задача изобретения состоит в создании способа получения гранул посредством гранулирования таким образом, чтобы значительно снизить количество получающейся из продукта пыли, воздействию которой подвергается гранулятор. Это уменьшение пылеобразования должно в результате снизить долю пыли, осажденной в грануляторе, приводя в итоге к снижению периодичности чистки и, таким образом, к более высокой производительности. В соответствии с изобретением способ производства гранул из жидкой композиции включает нанесение жидкой композиции на твердые частицы, которые поддерживают в непрерывном движении газовым потоком в зоне грануляции продолговатого гранулятора, таким образом осаждая и отверждая жидкую композицию вокруг упомянутых твердых частиц, чтобы увеличить размер частиц и, таким образом,сформировать выращенные твердые частицы; выпуск потока упомянутых выращенных твердых частиц из зоны грануляции, разделение по размерам в устройстве сортировки упомянутого потока упомянутых выращенных твердых частиц на индивидуальные потоки, с получением потока выращенных твердых частиц недостаточного размера, потока выращенных твердых частиц избыточного размера и потока выращенных твердых частиц требуемого размера; перенос упомянутого потока выращенных твердых частиц избыточного размера на измельчающее устройство; дробление упомянутого потока упомянутых выращенных твердых частиц избыточного размера в упомянутом измельчающем устройстве, для уменьшения размера частиц упомянутых выращенных твердых частиц избыточного размера и создания, таким образом, поток раздробленных твердых частиц, который вводится в гранулятор. Поток выращенных твердых частиц требуемого размера отводят и либо хранят для последующей продажи, либо передают в другой технологический процесс. Заявитель обнаружил, что упомянутая выше задача может быть реализована путем введения упомянутого потока раздробленных твердых частиц в гранулятор в месте, расположенном ниже того места, где газовый поток выходит из гранулятора. Этот способ повторного введения потока раздробленных твердых частиц в гранулятор уменьшает количество пыли, накапливаемой в грануляторе, и, таким образом,увеличивает время между простоями производства из-за чистки гранулятора. Изобретение особенно эффективно, когда гранулятор обладает продолговатой формой. Изобретение применимо в нескольких типах способов грануляции с псевдоожиженным слоем. Однако оно особенно пригодно в способах грануляции, в которых продукту свойственно низкое истирание и в которых используют пленочное распыление для введения расплава в псевдоожиженный слой. Фиг. 1 - схема технологического способа, соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 - схема технологического способа, соответствующая другому варианту осуществления настоящего изобретения. Настоящий способ производства гранул из жидкого материала, такого как, например, раствор, расплав или суспензия, включает нанесение жидкого материала на твердые частицы из того же самого материала, поддерживаемые в непрерывном движении газовым потоком в зоне грануляции продолговатого гранулятора таким образом, чтобы вызывать рост твердых частиц, и затем, когда твердые частицы вырастают до выбранного размера, отвод потока выращенных твердых частиц из зоны грануляции. Под продолговатым гранулятором здесь и далее следует понимать гранулятор, у которого отношение длиныL и ширины W равно по меньшей мере 2. Поток выращенных твердых частиц затем разделяют по размерам устройством сортировки, например сортировочным ситом или грохотом, на потоки, основываясь на размере выращенной твердой частицы, получая, таким образом, потоки выращенных твердых частиц недостаточного, избыточного и требуемого размеров. С каждым из этих потоков частиц обращаются по-разному. Поток выращенных твердых частиц недостаточного размера может быть возвращен в зону грануляции. Поток выращенных твердых частиц избыточного размера передают в измельчающее устройство,например в двойную валковую дробилку, для дробления с последующим введением потока раздробленных твердых частиц в гранулятор в месте, расположенном ниже того места, где газовый поток выходит из гранулятора. Под местом, расположенным ниже того места, где газовый поток выходит из гранулятора, понимают место на линии по прямой ниже центра выходящего газового потока или место, которое расположено в горизонтальном направлении от этой линии не далее чем на L/10, где L является длиной продолговатого гранулятора. Поток выращенных твердых частиц требуемого размера отводят из процесса и либо хранят, либо направляют в другой процесс. Предпочтительно поток выращенных твердых частиц, выходящих из гранулятора, охлаждают в охладителе. Как охладитель, так и гранулятор предпочтительно эксплуатируют при небольшом пониженном давлении. "Небольшое пониженное давление" означает пониженное давление приблизительно от 0 до 10 мбар, предпочтительно от 0 до 7 мбар. Жидкий материал можно наносить на твердые частицы в форме капель. Предпочтительно жидкий материал наносят на твердые частицы в форме пленки. Это значительно снижает количество пыли, образующейся в этой точке технологического способа. Как правило, поток частиц недостаточного размера повторно вводят в гранулятор. Предпочтительно поток частиц недостаточного размера повторно вводят в гранулятор вместе с потоком раздробленных твердых частиц. Настоящее изобретение может применяться ко всем видам жидких материалов в форме раствора,расплава или суспензии. Примерами материалов, пригодных для гранулирования, являются соли аммония, такие как аммиачная селитра, сульфат аммония или фосфат аммония, а также их смеси, простые удобрения, такие как кальциевая аммиачная селитра, магниевая аммиачная селитра, смеси удобрений NP и NPK, мочевина, мочевиносодержащие материалы, сера и т.п. Изобретение особенно пригодно для гранулирования простых и комплексных удобрений и, в частности, для гранулирования мочевины. Изобретение может должным образом применяться в различных способах грануляции, в которых частицы недостаточного размера и раздробленные частицы избыточного размера полностью рециркулируют в процессе грануляции. Примерами этого являются гранулирование в псевдоожиженном слое и гранулирование в фонтанирующем слое, такие как описано в руководстве Chemical Engineers' Handbook,автор Perry, p. 8-71, 20-59 - 20-74 (6-е изд., 1984), полное раскрытие которого включено в изобретение посредством ссылки. Способ в соответствии с изобретением может выполняться, например, в установке, которая, в целом, описана, например, в патенте США 4219589, полное раскрытие которого включено в изобретение посредством ссылки. Установка состоит из гранулятора, такого как гранулятор с псевдоожиженным слоем, охладителя, устройства просеивания, устройства дробления частиц избыточного размера и устройства разделения газа/твердых частиц для отделения твердых частиц от потока газа, выходящего из гранулятора и/или охладителя. На фиг. 1 приводится схема, показывающая один вариант осуществления настоящего изобретения. Для производства гранул из жидкого материала, такого как раствор мочевины, раствор жидкого материала поступает, например, из резервуара для хранения (не показан) через линию 2 к гранулятору 1 и распыляется в грануляторе с помощью или без помощи газового потока 3, в результате чего гранулы формируются и непрерывно выводятся из гранулятора через линию 5. Температура в грануляторе находится в пределах между приблизительно 60 и 180C и в случае грануляции мочевины предпочтительно между приблизительно 90 и 140C. Количество газа в газовом потоке 3 находится в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 10 кг/кг жидкого материала. Температура газового потока 3 составляет от приблизительно 20 до приблизительно 180C и в случае грануляции мочевины предпочтительно между приблизительно 90 и 140C. В случае псевдоожиженного слоя или фонтанирующего слоя псевдоожиженный газ, такой как воздух, подают в гранулятор через линию 13. Газовый поток, выходящий из гранулятора, проходит через линию 4, например, к устройству разделения газа/твердых частиц (не показано), такому как циклон или скруббер, где твердый материал, в первую очередь пыль, отделяется от несущего ее газа. Пыль, отделенная от газового потока, может быть возвращена, необязательно, после растворения в таком растворителе, как вода, в резервуар для хранения и, необязательно, после отделения растворителя, например в блоке парообразования, повторно подана в гранулятор 1. Гранулят, выходящий из гранулятора 1 через линию 5, может быть охлажден в охладителе 14, как показано на фиг. 2, при помощи газового потока 15, подаваемого к охладителю, откуда гранулят проходит через линию 6 на устройство 7 сортировки по размерам или на грохот. Температура подаваемого газового потока 15 составляет между приблизительно 10 и 80C, и количество находится в пределах между приблизительно 0,5 и приблизительно 5 кг газа на 1 кг гранул, подаваемых в охладитель. В случае грануляции мочевины температура газового потока предпочтительно находится между приблизительно 10 и приблизительно 50C, и температура, при которой гранулы мочевины выходят из охладителя, находится в пределах между приблизительно 20 и приблизительно 80C, более предпочтительно между приблизительно 25 и приблизительно 75C. В устройстве 7 сортировки по размерам или грохоте гранулят разделяется на три потока, а именно частицы избыточного размера, частицы требуемого размера и частицы недостаточного размера. Частицы недостаточного размера могут возвращаться обратно через линию 8 в гранулятор 1, чтобы служить яд-3 019651 рами, на которые наращивают жидкий материал во время способа грануляции. Частицы требуемого размера проходят через линию 9, например, в хранилище (не показано), после чего они могут быть проданы или могут использоваться в последующем способе. Частицы избыточного размера пропускают через линию 10 в измельчающее устройство 11 или дробилку, где они преобразуются в раздробленные частицы со средним диаметром частицы от приблизительно 1,2 до приблизительно 2,4 мм, предпочтительно от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,1 мм, если продукт требуемого размера имеет диаметр от приблизительно 2 до приблизительно 4 мм. Образование пыли является свойственным этому процессу дробления. Краткий обзор такого дробильного оборудования можно найти,например, в книге Perry и Chilton Chemical Engineers Handbook, 5-е изд., стр. 8-16 - 8-57. Для настоящего изобретения особенно подходящим является оборудование под названием "валковые дробилки", как описано в этой ссылке на стр. 8-19 - 8-22. В случае грануляции мочевины частицы требуемого размера предпочтительно имеют диаметр гранулы приблизительно между 2 и 4 мм. Частицы избыточного размера имеют диаметр, больший чем приблизительно 4 мм, а частицы недостаточного размера имеют диаметр, меньший чем приблизительно 2 мм. Однако применимы также и другие диаметры частиц. В случае, например, производства гранул мочевины для лесоводства, используемых сельскохозяйственными самолетами, диаметр гранулы частицы требуемого размера составляет от 5 до 15 мм, предпочтительно от 7 до 10 мм. Раздробленные частицы, наряду с пылью, получившейся в процессе дробления, возвращают через линию 12 в гранулятор 1 в месте, расположенном ниже того места, где газовый поток выходит из гранулятора 1. Этот шаг снижает количество пыли, которая накапливается в грануляторе и, таким образом,увеличивает время между производственными простоями из-за необходимости чистки гранулятора. Следующие дополнительные примеры, не предназначенные для ограничения, описывают настоящее изобретение. Сравнительный пример А. Завод по грануляции мочевины с производительностью 2000 т/день был оборудован продолговатым, в форме коробки гранулятором с псевдоожиженным слоем. Этот гранулятор имел отношение L/W,равное 3:1. Гранулятор был снабжен распылительными устройствами пленочного типа для введения в гранулятор расплава мочевины. Отверстие для выпуска воздуха этого гранулятора было расположено в боковой стене гранулятора. Продукт недостаточного размера вместе с раздробленным продуктом избыточного размера вводили в гранулятор в месте, расположенном почти напротив отверстия для выпуска воздуха, как показано на фиг. 3, где ссылочная позиция 1 обозначает впуск продукта недостаточного размера и раздробленного продукта избыточного размера и ссылочная позиция 2 обозначает место, где газовый поток выходит из гранулятора. Гранулятор функционировал в непрерывном режиме работы. В течение одного года процесс грануляции пришлось остановить 8 раз для чистки. Среднее время, требующееся для остановки, чистки и повторного запуска способа грануляции, составляло 6 ч. Таким образом, потеря производственного времени составляла 48 ч ежегодно. Пример 1. Другой завод по производству мочевины с производительностью 2000 метрических тонн/день был оборудован продолговатым, в форме коробки гранулятором с кипящим слоем. Этот гранулятор имел отношение L/W, равное 4:2. Гранулятор был снабжен распылительными устройствами пленочного типа для введения в гранулятор расплава мочевины. Отверстие для выпуска воздуха этого гранулятора было расположено в одной из коротких боковых стенок гранулятора. Продукт недостаточного размера вместе с раздробленным продуктом избыточного размера подавали в гранулятор в той же самой боковой стенке,в месте, непосредственно под отверстием для выпуска воздуха, как показано на фиг. 4, где ссылочная позиция 1 обозначает впуск продукта недостаточного размера и раздробленного продукта избыточного размера и ссылочная позиция 2 обозначает место, где газовый поток выходит из гранулятора. Гранулятор функционировал в непрерывном режиме работы. В течение одного года процесс грануляции пришлось остановить 3 раза для чистки. Среднее время, требующееся для остановки, чистки и повторного запуска способа грануляции, составляло 6 ч. Таким образом, потеря производственного времени составила всего 18 ч ежегодно. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ производства гранул из жидкой композиции с использованием продолговатого гранулятора, который включает стадии, на которых наносят жидкую композицию на твердые частицы, которые поддерживают в непрерывном движении газовым потоком в зоне грануляции продолговатого гранулятора, осаждая и отверждая упомянутую жидкую композицию вокруг упомянутых твердых частиц, чтобы увеличить размер частиц и, таким образом, сформировать выращенные твердые частицы; отводят поток упомянутых выращенных твердых частиц из зоны грануляции, разделяя в устройстве сортировки по размерам упомянутый поток упомянутых выращенных твердых частиц на индивидуальные потоки с получением потока выращенных твердых частиц недостаточного размера, потока выращенных твердых частиц избыточного размера и потока выращенных твердых частиц требуемого размера; передают упомянутый поток выращенных твердых частиц избыточного размера в измельчающее устройство; дробят упомянутый поток упомянутых выращенных твердых частиц избыточного размера в упомянутом измельчающем устройстве, уменьшая, таким образом, размер частиц упомянутых выращенных твердых частиц избыточного размера и получая поток раздробленных твердых частиц,отличающийся тем, что упомянутый поток раздробленных твердых частиц вводят в гранулятор в месте, расположенном на линии, проходящей прямо вниз от центра отверстия для выходящего газового потока, или в месте, удаленном в горизонтальном направлении от этой линии не далее чем на L/10, где L является длиной гранулятора. 2. Способ по п.1, в котором поток выращенных твердых частиц, выходящих из гранулятора, охлаждают в охладителе. 3. Способ по п.1 или 2, в котором жидкую композицию наносят на твердые частицы в форме пленки. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором поток частиц недостаточного размера повторно вводят в гранулятор вместе с потоком раздробленных твердых частиц.