BRPI0412729B1 - Processo para a preparação de grânulos de uréia - Google Patents
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Description
PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE GRÂNULOS DE UREIA Δ invenção se refere a um processo para a preparação de grânulos de ureia em um granulador de leito fluidizado compreendendo, pelo menos uma entrada para ar de fluidização, uma placa de distribuição acima da qual o leito fluidizado está presente e aspersores que são montados na placa de distribuição, a partir da qual ureia fundida é aspergida sobre as partículas de ureia presentes no leito fluidizado, às partículas sendo mantidas em movimento por ar de fluidização.
Tal processo é descrito em 'Granule in Fluid Bed' , Hydrocarbon Processing, setembro de 1981, páginas 203-208.
Essa publicação descreve um processo para preparação de grânulos de ureia em um leito fluidizado, pelo que a solução de ureia com uma concentração de 95-97% em peso é aspergida na forma de gotículas muito finas. No granulador, essas partículas finas entram em contato com as partículas de ureia presentes no leito fluidizado, fazendo com que as partículas de ureia cresçam. A concentração de solução de ureia de 95-97% implica no fato de que a solução de ureia ainda compreenda muita água. A evaporação dessa água garante o resfriamento durante a granulação.
Uma desvantagem significativa desse processo é que conforme a água evapora das gotículas aspergidas de ureia fundida isso origina pó de ureia relativamente muito fino que é soprado do leito fluidizado juntamente com o ar de fluidização. É desejável que essa ureia seja recuperada do gás de descarga por razões econômicas e para proteger o ambiente. É o objetivo da invenção prover um processo que não tenha essa desvantagem. A invenção é caracterizada pelo fato de que o ar de fluidização contém água finamente atomizada e que a concentração de ureia fundida é superior a 97% em peso.
Isso assegura que a água possa evaporar muito rapidamente, obtendo assim o resfriamento desejado por evaporação da água, sem a formação de grandes quantidades de pó fino.
Uma vantagem da invenção é que a água possa ser introduzida no granulador em vários locais, de modo que a localização ótima para a atomização da água no ar fluidifiçado possa ser escolhida livremente. 0 processo de acordo com a invenção compreende a preparação de grânulos de ureia em um granulador de leito fluidizado.
Tal granulador compreende uma entrada para ar de fluidização. 0 ar de fluidização é usado para manter as partículas que constituem o leito fluidizado em um estado fluidifiçado. 0 ar de fluidização é introduzido no granulador, abaixo da placa de distribuição e é descarregado da parte superior do granulador, se ou não após ser filtrado. A velocidade superficial do ar de fluidização no leito fluidizado está normalmente entre 1,5 e 4 m/s.
Uma placa de distribuição está presente no granulador. 0 leito fluidizado das partículas de ureia está presente acima da placa. A ureia fundida é aspergida dos aspersores montados na placa de distribuição ou sobre as partículas de ureia presentes no leito fluidizado, as partículas sendo mantidas em movimento pelo ar de fluidização. Quaisquer aspersores apropriados podem ser usados como os aspersores a partir dos quais a ureia fundida é aspergida. Exemplos de tais aspersores são descritos no artigo mencionado anteriormente em Hydrocarbon Processing e no US 4.619.843.
Os aspersores para a ureia fundida utilizam um fluxo de ar secundário no aspersor, propriamente, para aspergir a fusão. 0 número de aspersores para aspersão da ureia fundida pode variar, por exemplo, de 5 a 25/m2 da placa de distribuição. 0 ar de fluidização é introduzido no granulador de leito fluidizado abaixo da placa de distribuição, através de uma ou mais tubulações de fornecimento. 0 ar de fluidização no granulador contém água muito finamente atomizada que é adicionada ao ar de fluidização. Essa adição pode ser efetuada no granulador em vários locais e de várias formas. A água finamente atomizada pode ser, por exemplo, adicionada ao ar de fluidização abaixo da placa de distribuição. Isso pode ser obtido por posicionamento dos aspersores no lado inferior do granulador, porém também por atomização da água nas tubulações de fornecimento para o ar de fluidização. A água pode ser também adicionada ao ar de fluidização na elevação da placa de distribuição ou imediatamente acima da placa de distribuição. É preferido adicionar a água ao ar de fluidização a 0-50 cm acima da placa de distribuição, mais preferivelmente 5-15 cm acima da placa de distribuição. A água pode também ser adicionada ao ar de fluidização através da atomização dos aspersores na placa de distribuição.
Mais preferivelmente, a água é adicionada ao ar de fluidização por atomização da água em uma ou mais tubulações de fornecimento para ar de fluidização. Isso é efetuado por atomização da água a partir de um ou mais aspersores na tubulação de fornecimento. Preferivelmente, esse é um aspersor que é posicionado no centro da tubulação de fornecimento.
Os aspersores são preferivelmente posicionados a alguns metros fora do fluxo externo da linha de fornecimento no granulador.
Se a água for atomizada em uma ou mais tubulações de fornecimento para ar de fluidização, a água atomizada pode ser distribuída alta e homogeneamente no granulador usando tantos aspersores quanto possível. A água é aspergida usando aspersores que são capazes de atomizar água muito finamente. Preferivelmente, a água é atomizada de modo que o tamanho máximo da gotícula da água atomizada é inferior a 50 pm; mais preferivelmente menos que 40 pm e mais preferivelmente inferior a cerca de 20 pm.
Quanto menores forem as gotículas de água, mais rapidamente a água evaporará durante a granulação e mais efetivo será o resfriamento. 0 resfriamento eficaz durante a granulação assegura que tanto o granulador pode ser projetado para ter dimensões menores quanto o rendimento do mesmo pode ser aumentado. O processo da invenção permite que 10-50% em peso a mais de granulado de ureia seja produzido em um granulador do mesmo tamanho.
Em razão do tamanho de gotícula pequeno da água atomizada, é possível que, quando a água for aspergida em uma tubulação de fornecimento para ar de fluidização, as gotículas sejam completamente evaporadas quando o ar de fluidização entrar no granulador. O ar de fluidização então será saturado com água quando ela entrar no granulador.
Pode ser feito uso de quaisquer aspersores como os aspersores para aspersão de água, contanto que o tamanho máximo da goticula da água atomizada seja inferior a 50 pm.
Exemplos de tais aspersores são aspersores de duas fases e aspersores sônicos. Adicionalmente, a água pode ser atomizada pelo que é conhecido como água de cintilação que está acima do ponto de ebulição. A água é normalmente aspergida a uma temperatura entre 0 e 150°C, preferivelmente entre 15 e 90°C e a uma pressão entre 0,2 e 5,0 MPa. A concentração de ureia da ureia fundida é superior a 97% em peso; preferivelmente superior a 98% em peso. Uma concentração de ureia alta da fusão tem a vantagem de que o granulado de ureia sendo formado possui teor de água extremamente baixo. 0 granulado de ureia contém 0,3% em peso de água como um máximo. O ar de fluidização que deixa o granulador contém menos que 2% em peso de pó de ureia em relação a quantidade fundida fornecida ao granulador. A invenção também se refere a um granulador para granulação de ureia, compreendendo uma entrada para ar de fluidização, uma placa de distribuição acima da qual o leito fluidizado está presente e aspersores montados na placa de distribuição, a partir dos quais a ureia fundida é aspergida.
Tal granulador é descrito no 'Granulate in Fluid Bed', Hydrocarbon Processing, setembro de 1981, páginas 203-208.
No granulador de acordo com a técnica anterior, uma ureia fundida é aspergida com uma concentração de 95-97% em peso. Se a concentração de ureia da ureia fundida diminuir, a capacidade do granulador diminui.
Surpreendentemente, foi descoberto que uma ureia fundida com uma concentração maior que 97% em peso pode ser aspergida em tal granulador sem a capacidade diminuída.
Isso é possível se o granulador compreender aspersores que são montados abaixo ou acima da placa de distribuição a partir da qual a água é atomizada no ar de fluidização. Em tal granulador é mesmo possível aumentar a capacidade, enquanto aspergindo uma ureia fundida com uma concentração de ureia maior que 97% em peso. A água pode ser aspergida no granulador em vários locais e de vários modos. A água finamente atomizada pode ser adicionada, por exemplo, adicionada ao ar de fluidização abaixo da placa de distribuição. Isso pode ser obtido por posicionamento dos aspersores no lado inferior do granulador, porém também por atomização de água nas tubulações de fornecimento para ar de fluidização. A água pode ser também adicionada ao ar de fluidização na elevação da placa de distribuição ou imediatamente acima da placa de distribuição. É preferido adicionar a água ao ar de fluidização a 0-50 cm acima da placa de distribuição, mais preferivelmente 5-15 cm acima da placa de distribuição. A água pode também ser adicionada ao ar de fluidização através da atomização dos aspersores na placa de distribuição.
Mais preferivelmente, a água é adicionada ao ar de fluidização por atomização da água em uma ou mais tubulações de fornecimento para ar de fluidização.
Isso é efetuado por atomização de água de um ou mais aspersores na tubulação de fornecimento. Os aspersores são preferivelmente posicionados em alguns metros fora do escoamento da tubulação de fornecimento no granulador.
Os aspersores descritos acima podem ser usados como os aspersores para aspersão de água.
Os aspersores para atomização de água podem ser montados quando o granulador está sendo construído, porém podem ser adicionados quando um granulador existente está sendo renovado.
Uma vantagem de renovar um granulador existente, de acordo com o processo da invenção, é que a capacidade do granulador existente pode ser aumentada. A invenção será adicionalmente elucidada por meio dos exemplos, sem estar restrita aos mesmos.
Exemplo 1 Um granulador de leito fluidizado é divido em uma seção de granulação e uma seção de resfriamento. 0 ar de fluidização é fornecido a ambas as seções. Núcleos de ureia são fornecidos ao primeiro compartimento da seção de granulação. As partículas de ureia são aspergidas com ureia fundida. Durante sua estadia no granulador, as partículas crescem para formar grânulos de diâmetro necessário.
Em seguida o produto é resfriado na seção de resfriamento e separado por classificação em três frações: grossa, desejada e fina. 0 produto desejado, grânulos de ureia de tamanho desejado, é transportado para armazenamento. 0 produto bruto, após ser moído, é retornado para o primeiro compartimento da seção de granulação, juntamente com o produto fino, quando esse é fornecido como núcleos de ureia.
Uma corrente de núcleos foi fornecida ao primeiro compartimento da seção de granulação de um granulador de leito fluidizado em uma razão de fluxo de 9.073 kg/hora.
Essas partículas foram aspergidas com ureia fundida de 140°C, razão de fluxo de 15.861 kg/hora, que foi aspergida através de aspersores múltiplos. A aspersão da ureia fundida requereu 6.97 9 kg de ar a 140°C por hora. A ureia fundida continha 98,5% em peso de ureia. A temperatura do leito fluidizado era de 105°C.
Durante a granulação, a razão de fluxo do ar de fluidização a 36°C foi de 36.957 kg/hora. Foram adicionados, ao ar fluidização para granulação, 350 kg/hora de água por atomização da água na tubulação de fornecimento para ar de fluidização. Aproximadamente 2,5% em peso de água em relação à quantidade de ureia fundida foram adicionados dessa forma. O tamanho da gotícula de água era inferior a 20 pm.
Após os grânulos terem passado através da seção de granulação, uma corrente de produto de 24.434 kg/hora foi obtida.
Após classificação, foram obtidos 15.120 kg/hora do produto final desejado, uma corrente de produto bruto de 1.815 kg/hora e uma corrente de produto fino de 7.258 kg/hora. As duas últimas correntes foram retornadas ao primeiro compartimento da seção de granulação.
Exemplo Comparativo A
Ureia foi granulada conforme descrito no Exemplo I, exceto que nenhuma água foi adicionada. 12.238 kg de ureia fundida/hora foram adicionados sob as mesmas condições. A aspersão de ureia fundida agora requereu 5.385 kg/hora de ar. A quantidade e temperatura do ar de fluidização e a quantidade e temperatura de ar para a seção de resfriamento são as mesmas que no Exemplo I. Como no Exemplo I, uma temperatura de fluidização de 105°C foi alcançada.
Após os grânulos terem passado através da seção de granulação, uma corrente de produto de 18.854 kg/hora foi obtida.
Após classificação, foram obtidos 11.667 kg/hora do produto final desejado, uma corrente de produto grosso de 1.400 kg/hora e uma corrente de produto fino de 5.600 kg/hora. As duas últimas correntes foram retornadas ao primeiro compartimento da seção de granulação; significando que uma corrente de 7.000 kg/hora de núcleos foi fornecida ao primeiro compartimento. A quantidade do produto final desejado é de cerca de 30% em peso menor que aquela de acordo com o processo no Exemplo I.
Claims (10)
1. Processo para preparação de grânulos de ureia em um granulador de leito fluidizado que compreende pelo menos uma entrada para ar de fluidização, uma placa de distribuição acima da qual o leito fluidizado está presente e aspersores que são montados na placa de distribuição, a partir da qual ureia fundida é aspergida nas ou sobre as partículas de ureia presentes no leito fluidizado, as partículas sendo mantidas em movimento pelo ar de fluidização, o processo sendo caracterizado pelo fato de que o ar de fluidização contém água muito finamente atomizada e em que a concentração de ureia na ureia fundida é superior a 97% em peso.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ar de fluidização contém 0,0001-10% em peso de água em relação à quantidade aspergida de ureia fundida.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a água é adicionada ao ar de fluidização abaixo da placa de distribuição.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado pelo fato de que a água é adicionada ao ar de fluidização em uma ou mais tubulações de fornecimento para o ar de fluidização.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 e 4, caracterizado pelo fato de que a água é adicionada ao ar de fluidização por atomização de um ou mais aspersores na tubulação de fornecimento para o ar de fluidização.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a água é adicionada ao ar de fluidização na elevação da placa de distribuição ou imediatamente acima da placa de distribuição.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a água é adicionada ao ar de fluidização a 0-50 cm acima da placa de distribuição.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7, caracterizado pelo fato de que o tamanho máximo de goticula da água atomizada é inferior a 50 μπι.
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8, caracterizado pelo fato de que a concentração de ureia na ureia fundida é superior a 98% em peso.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, caracterizado pelo fato de que a quantidade total de pó de ureia no ar de fluidização que deixa o granulador é inferior a 2% em peso da quantidade fundida fornecida ao granulador.
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