CN102438739B - 生产粒料的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用液体混合物生产粒料的工艺，且减少粉尘的产生，该工艺包括以下步骤：将液体混合物涂覆于椭圆形造粒机的造粒区内的通过气流来保持连续运动的固体颗粒上，沉淀和凝固所述固体颗粒周围的所述液体混合物以增加颗粒的粒度，从而形成成熟的固体颗粒；从所述造粒区排出成熟的固体颗粒流，在粒度分选装置中，基于成熟的固体颗粒的大小，将该成熟的固体颗粒流分为各单独的颗粒流，从而生产出粒度过小、粒度过大和理想粒度的成熟的固体颗粒流；将所述粒度过大的成熟的固体颗粒流输送到粒度减小装置中；在该粒度减小装置中粉碎所述粒度过大的成熟的颗粒流，从而减小该粒度过大的成熟的固体颗粒的粒度并生产出粉碎后的固体颗粒流，其中该粉碎后的固体颗粒流在所述气流离开造粒机的位置的下方被输入到造粒机中。

Description

生产粒料的工艺
技术领域
本发明涉及一种用液体材料生产粒料的工艺，其通过将该液体材料涂覆于在造粒机的造粒区内循环的固体颗粒上而使颗粒长大。所述固体颗粒在气流作用下保持循环，该气流从所述造粒机的底部进入，从所述造粒机的顶部排出。从所述造粒区排出的颗粒流由粒度分选装置基于粒度划分为三股颗粒流：理想粒度、粒度过小(undersized)和粒度过大(oversized)的颗粒。所述粒度过小的颗粒流被送回所述造粒区，而所述理想粒度的颗粒流被送到生成物仓库。所述粒度过大的颗粒流被送到粒度减小装置或粉碎机中，在此其被压碎，然后送回到所述造粒机中。所述理想粒度的颗粒流被取出供将来使用或者销售。
背景技术
在本技术领域已知多种用液体材料(比如溶液、溶化物或者悬浮液)生产固体颗粒的工艺，尤其是一些造粒工艺，比如Nioh et al.(EP-A-0-026-918)所描述的。Nioh et al.描述了一种喷动床(spouted bed)造粒工艺，在该工艺中，气流中的液体材料自下而上地中心穿过颗粒团，大量的颗粒在该气流作用下从该颗粒团中卷出，随后，又在气流的速率减小时回落到该颗粒团的表面。在该颗粒团中还存在源自粒度过小颗粒流的颗粒和经过粒度减小装置粉碎的粒度过大颗粒流的颗粒。
另一种存在颗粒长大的造粒工艺是使用流化床作为造粒机。该工艺由Nikset al.在美国专利No.4,219,589中加以描述。在该工艺中，气流将液体材料喷化为细小液滴，这些细小液滴随后凝固在流化床中的晶核上。然后，这些凝固的颗粒从造粒机中除去，并依据大小被分为三股颗粒流。粒度过大的颗粒流被粉碎，连同粒度过小的颗粒流，重新被送回到流化床。
在欧洲专利EP-A-0-141-436中描述了一种流化床造粒工艺，其中液体材料从液体分布系统以几乎封闭的圆锥膜的形式排放出来。来自流化床的晶核在借助于强大的气流通过圆锥膜时，被液体润湿。
上述的造粒工艺可以在不同形状的流化床造粒机中进行。箱型造粒机和圆柱状造粒机都是已知的(参见，例如Hans Uhlemann-LotharWirbelschicht-Spruhgranulation，Springer ISBN 3-540-66985-X，第238-241页)。箱型造粒机在水平面上有矩形横截面，而圆柱形造粒机在水平面上有圆形或者椭圆形横截面。两种类型的造粒机的特征都在于水平面上的横截面的长(L)和宽(W)。这里，长L被定义为造粒机壁之间的最长水平距离，宽为水平横截面中造粒机壁之间的最短距离。如果L＝W，这表示特殊情况：在水平面上的横截面分别为正方形或者圆形。在本发明领域中，将椭圆形造粒机定义为任一类型的造粒机是有用的，但其长度应是其宽度的至少两倍。
所有这些工艺的缺点是在造粒工艺中产生的或者通常存在于造粒装置中的大量的粉尘，以及在造粒装置中产生的粉尘的积累。基于本发明的目的，“粉尘”被定义为直径小于0.5毫米的颗粒。通常，粉尘由气流携带到造粒装置区域，特别是它的顶部，未被粒料频繁地接触并沉淀在那。随着沉淀的累积，大块的粉尘破碎、下落，阻塞造粒机和/或液体喷雾器，从而严重妨碍了造粒工艺。一般情况下，发生这种情况时，造粒工艺必须停止，且清洗造粒机。清洗步骤和由此导致的生产中断可持续8到24小时，这由诸如积垢程度、粒料成分和设备类型这些因素来决定。
造粒系统中产生和存在的粉尘主要由三种来源引起。
粉尘的第一来源为因流化床中粒料运动的摩擦和碰撞而形成的粉尘。该源头产生的粉尘的量非常依赖于生成物特性。对很多类型的生成物而言，其相关特性(硬度、表面结构、抗磨损性)使得通过摩擦形成的粉尘的量相当低。
粉尘的第二来源为在流化床中发生的将输入造粒机中的液体与粒料进行接触的过程中产生的粉尘。由该接触过程产生的粉尘的量可以改变。假如利用产生细小液滴的喷雾概念(正如很多市面上卖的两相喷雾器)，这些喷雾器总是产生直径不一的液滴。用这些喷雾器产生的最细小的液滴会在击中颗粒之前凝固，并与空气一起以粉尘的形式离开流化床。然而，如果所用喷雾概念是膜喷雾类型，那么在喷雾器处产生的粉尘的量可以非常低。
粉尘的第三种来源为在粉碎机中形成的粉尘。粉碎的主要目的是当生成物流入到粉碎机时，有限消减该生成物的粒度。例如，如果要求最终生成物在2到4毫米的范围内，那么通常粉碎机的任务是生产直径范围为1到2毫米的粒料。粉碎工艺的本质是产生直径较小的生成物粒度。产生的直径小于0.5毫米的粉碎后的生成物应该被划分为“粉尘”，因为其会被造粒机中的气流夹带。
发明内容
本发明的一个目的是处理由造粒工艺生产的粒料，其采用的方式使得造粒机所接触的生成物粉尘的量大大减少。该粉尘的减少会使造粒机中的粉尘沉淀速率降低，从而减少清洗频率，提高生产率。
本发明的用液体混合物生产粒料的工艺包括：将液体混合物涂覆于椭圆形造粒机的造粒区内通入气流来保持连续运动的固体颗粒上，沉淀和凝固该固体颗粒周围的该液体混合物以增加颗粒的粒度，从而形成成熟(grown)的固体颗粒；从所述造粒区排出成熟的固体颗粒流，在粒度分选装置中，基于所述成熟的固体颗粒的粒度，将所述成熟的固体颗粒流分为各单独的颗粒流，从而产生粒度过小、粒度过大和理想粒度的成熟的固体颗粒流；将所述粒度过大的成熟的固体颗粒流输送到粒度减小装置中来减小所述粒度过大的成熟的固体颗粒的粒度并产生粉碎后的固体颗粒流，并将该粉碎后的固体颗粒流输入到所述造粒机中。取出理想粒度的成熟的固体颗粒流，存储用于将来销售或者送去另一个工艺。
申请人发现，上述目的可以通过在气流离开造粒机处的下方将粉碎后的固体颗粒流输入到造粒机中来实现。这种将粉碎后的固体颗粒流重新输入到造粒机中的工艺降低了在造粒机中累积的粉尘的量，从而增加了因清洗造粒机而生产停工的间隔时间。当造粒机是椭圆形时，本发明尤其有效。
本发明适用于多种类型的流化床造粒工艺，尤其适用于生成物具有低摩擦行为的造粒工艺和利用膜喷雾概念将溶化物(melts)输入到流化床中的造粒工艺。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的工艺示意图；
图2是根据本发明的另一个实施例的工艺示意图。
具体实施方式
本发明的用液体混合物(比如，溶液、溶化物或悬浮液)生产粒料的工艺包括：将液体混合物涂覆于椭圆形造粒机的造粒区内的通入气流来保持连续运动的固体颗粒上，从而促使该成分的固体颗粒的长大，然后，比如当固体颗粒长大到选定粒度时，将成熟的固体颗粒流从造粒区排放出去。这里和下文的椭圆形造粒机是指长L和宽W的比例至少为2的造粒机。
然后，粒度分选器(比如，分级筛)基于成熟的固体颗粒的粒度，将该成熟的固体颗粒流进行分流，从而生产出粒度过小的、粒度过大的和理想粒度的成熟的固体颗粒流。这些颗粒流被做不同处理。
粒度过小的成熟的固体颗粒流可以被重新送回到造粒区。粒度过大的成熟的固体颗粒流被输送到粒度减小装置(比如，双轮粉碎机)进行粉碎，生成的粉碎后的固体颗粒流在气流离开造粒机处的下方输入到造粒机中。所述气流离开造粒机处的下方可以指离开气流的中心的正下方或者在水平方向上离该正下方不远于L/10处，其中L是椭圆形造粒机的长度。
从该工艺中取出理想粒度的成熟的固体颗粒流，储存或者送去另一个工艺。
优选地，离开造粒机的成熟的固体颗粒流在冷却器中冷却。
优选地，冷却器和造粒机在轻微低压(underpressure)下工作。“轻微低压”指的是大约0到10mbar(毫巴)的低压，优选为1到7mbar。
液体混合物可以以液滴的形式涂覆到固体颗粒上。优选地，液体混合物以膜的形式涂覆到固体颗粒上。这样能够显著地降低该工艺中在该点形成的粉尘的量。
一般情况下，粒度过小的颗粒流被重新输入到造粒机中。优选地，粒度过小的颗粒流与粉碎后的固体颗粒流一同被重新输入到造粒机中。
本发明可以适用于各种各样的溶液、溶化物或者悬浮液形式的液体混合物。适于粒化的材料的实施例有铵盐，诸如硝酸铵、硫酸铵或者磷酸铵以及它们的混合物；单纯肥料，如硝酸铵钙，硝酸铵镁；NP(氮磷)和NPK(氮磷钾)复合肥料；尿素；含尿素合成物；硫磺等等。本发明特别适合于对单纯肥料和复合肥料进行粒化，尤其是对尿素进行粒化。
本发明可以适用于粒度过小的和粉碎的粒度过大的颗粒全部都在造粒工艺中再循环的各种造粒工艺。其实施例有流化床造粒和喷动床造粒，如《Perry化学工程师手册<1984，第六版>》第8-71、20-59到20-74页所描述，其完整的公开内容以引用的方式并入本文中。
根据本发明的工艺可以在比如美国专利No.4,219,589所描述的装置中进行，其完整的公开内容以引用的方式并入本文中，该装置包括造粒机(如流化床造粒机)、冷却器、筛选装置、用于粉碎过大粒度颗粒的装置和用于将固体颗粒从离开所述造粒机和/或所述冷却器的气流中分离出来的气/固分离装置。
图1是本发明的一个实施例的示意图。对于用液体混合物(如尿素溶液)生产粒料，该液体混合物的溶液通过管线2从贮存容器(图中未示出)输送到造粒机1，并在或不在气流3的辅助下喷射到造粒机1中，由此粒料形成并连续不断地通过管线5从造粒机中1排出。
造粒机1中的温度在大约60℃和大约180℃之间，对于尿素粒化来讲，优选在大约90℃和大约140℃之间。气流3中的气体量范围为大约1到大约10千克/千克的液体混合物。气流3的温度为大约20℃到大约180℃之间，对于尿素粒化来讲，优选在大约90℃和大约140℃之间。
对于流化床或喷动床的情况，流化气体，如空气，通过管线13提供给造粒机1。
离开造粒机1的气流通过管线4输送到如气/固分离装置(图中未示出)，比如旋风分离器或者洗涤器，在此，固体材料，主要是粉尘，从夹带其的气体中分离出来。从气流中分离出来的粉尘可以送回，可选择性地用溶剂(如水)稀释，到贮存容器中，并选择性地在比如蒸发装置中分离该溶剂之后，被重新提供给造粒机1。
如图2所示，通过管线5离开造粒机1的粒料可以在冷却器14中用提供给该冷却器的气流15冷却，然后，该粒料通过管线6被输送到粒度分选或筛选装置7。所提供的气流15的温度在大约10℃和大约80℃之间，提供给冷却器14的气体的量在大约0.5到5千克/千克粒料之间。对于尿素粒化来讲，气流的温度优选在大约10℃到大约50℃之间，尿素颗粒排出冷却器14的温度在大约20℃和大约80℃之间，更优选的是在大约25℃和大约75℃之间。
在粒度分选或筛选装置7中，粒料被分成三股，即粒度过大的、理想粒度的和粒度过小的颗粒。粒度过小的颗粒可以通过管线8送回到造粒机1中作为晶核使用，液体混合物的固体颗粒可以在造粒工艺中生长在该晶核上。
理想粒度颗粒通过供应处9输送到仓库(图中未示出)，然后，其可能被出售或用于下游工艺。过大粒度的颗粒通过管线10被输送到粒度减小或者粉碎装置11，在此被转化成为平均颗粒直径为大约1.2到2.4毫米的粉碎颗粒，如果理想粒度生成物的直径为大约2到大约4毫米，则该粉碎颗粒优选为大约1.5到2.1毫米。粉尘形成在该粉碎工艺是固有的。这种粉碎设备的概述可以在例如《Perry化学工程师手册<第五版>》的第8-16和8-57页找到。对于本发明来讲，该文献的第8-19和8-22页所述的被称为筒式粉碎机(Roll-crusher)的设备尤其适合。
对于尿素粒化来讲，理想粒度颗粒的直径通常优选为2到4毫米之间。粒度过大的颗粒的直径大于4毫米，粒度过小的颗粒的直径小于2毫米。但是，其它的颗粒直径也是可适用的。比如，对于利用空中喷洒为林木生产尿素颗粒来讲，理想粒度颗粒的直径在5和15毫米之间，优选地在7和10毫米之间。
粉碎后的颗粒和在粉碎工艺中产生的粉尘通过管线12在气流离开造粒机1处的下方送回到造粒机1中。该步骤降低了造粒机中累积的粉尘的量，从而增加了因清洗造粒机而生产停工的间隔时间。下面的非限制性的实施例将进一步描述本发明。
比较实施例A
生产能力为2000吨/天的尿素粒化设备具有箱式椭圆形流化床造粒机。该造粒机的L/W比率为3.1。该造粒机由膜类喷射装置供给，该喷射装置用于向造粒机中输入尿素溶化物。该造粒机的排气口位于造粒机的侧壁。粒度过小的生成物和粉碎的粒度过大的生成物在接近排气口对面的位置(如图3所示)注入到造粒机中，其中1表示粒度过小的生成物和粉碎的粒度过大的生成物的入口，2代表气流离开造粒机的位置。
造粒机用于连续工作。在一年的时间里，造粒工艺必须停止8次来进行清洗。造粒工艺所需的停止、清洗和重新开始的时间平均为6小时。因此，生产时间每年要损失48小时。
实施例1
另一个生产能力为2000MTD的尿素粒化设备具有箱式椭圆形流化床造粒机。该造粒机的L/W比率为4.2。该造粒机由膜类喷射装置供给，该喷射装置用于向该造粒机输入尿素溶化物。该造粒机的排气口位于造粒机的一个短侧壁。粒度过小的生成物和粉碎的粒度过大的生成物在同一侧壁上的排气口的正下方注入到该造粒机中，如图4所示，其中1表示粒度过小的和粉碎的粒度过大的生成物的入口，2代表气流离开造粒机的位置。
造粒机用于连续工作。在一年的时间里，造粒工艺必须停止3次来进行清洗。造粒工艺所需要的停止、清洗和重新开始的时间平均为6小时。因此，生产时间每年要损失18小时。

Claims (4)

1.一种用液体混合物生产粒料的工艺，包括以下步骤：将液体混合物涂覆于椭圆形造粒机的造粒区内的通过气流来保持连续运动的固体颗粒上，沉淀和凝固所述固体颗粒周围的所述液体混合物以增加所述颗粒的粒度，从而形成成熟的固体颗粒；从所述造粒区排出成熟的固体颗粒流，在粒度分选装置中基于该成熟的固体颗粒的粒度将该成熟的固体颗粒流划分为各单独的颗粒流，从而生产出粒度过小、粒度过大和理想粒度的成熟的固体颗粒流；将所述粒度过大的成熟的固体颗粒流输送到粒度减小装置中；在所述粒度减小装置中粉碎所述成熟的粒度过大的颗粒流来减小该粒度过大的成熟的固体颗粒的粒度并生产出粉碎后的固体颗粒流；其特征在于，所述粉碎后的固体颗粒流在离开气流的中心的正下方或者在水平方向上离该正下方不远于L/10处被输入到所述造粒机中，其中L是所述椭圆形造粒机的长度。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中，离开所述造粒机的所述成熟的固体颗粒流在冷却器中冷却。
3.根据权利要求1或者2所述的工艺，其中，所述液体混合物以膜的形式涂覆于所述固体颗粒上。
4.根据权利要求1或者2所述的工艺，其中，所述粒度过小的颗粒流与所述粉碎后的固体颗粒流一同被重新输入到所述造粒机中。
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