CN108358698B - 一种分段式流化床包膜装置、包膜工艺以及包膜绿色缓释肥料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分段式流化床包膜装置、包膜工艺以及包膜绿色缓释肥料，其中包膜装置是在现有流化包膜工艺的基础上将覆膜段与成膜段分开，覆膜段采用全封闭带气流循环的伍斯特流化床，在常温下操作；成膜段采用沸腾流化床，在高温下操作，在沸腾流化床中进行覆膜颗粒物料的溶剂蒸发与干燥。覆膜段与成膜段间物料的输送采用气力输送方式，可以减少颗粒之间的接触几率与接触时间，从而减少包膜颗粒之间的粘连。本装置可以提高包膜均匀性以及包膜利用率，减少产品颗粒间粘连。

Description

一种分段式流化床包膜装置、包膜工艺以及包膜绿色缓释 肥料

技术领域

本发明涉及一种分段式流化床包膜装置、包膜工艺以及包膜绿色缓释肥料，属于农业肥料制备技术领域。

背景技术

肥料利用率低下是当前我们农业面临的一个重大问题。作为一种能够有效提高肥料利用率、减少资源和能源浪费、降低环境污染的肥料，聚合物包膜肥料(Polymer-coatedfertilizer，简称PCF)正在获得越来越多的研究关注。

目前，严重阻碍聚合物包膜肥料产品在大宗农业上的广泛应用主要因素包括：(1)产品的高成本；(2)包膜降解的降解性。因此，设计可降解的膜材料及高效的包膜工艺以及相应的设备与装置有很大意义。

发明内容

本发明针对现有颗粒包膜工艺普遍存在的包膜厚度不均匀、包膜效率低、产品颗粒间粘连严重导致高废品率、膜材料无法回收再用、浪费严重等问题，旨在提供一种分段式流化床包膜装置及工艺。本发明能够提高包膜均匀性及包膜利用率，减少产品颗粒间的粘连。

本发明分段式流化床包膜装置，包括伍斯特流化床Ⅰ和沸腾流化床Ⅱ的组合。

所述伍斯特流化床Ⅰ包括炉体11和顶盖12，炉体11底部开设进料孔，在炉体11的底部设置有空气分布板13，以使通过风机a产生的进风从炉体11的底部向上均匀吹送；在炉体11内的中部、空气分布板13的上方竖直设置有导流管14，在导流管14的下管口处设置有喷嘴15，通过喷嘴15向导流管内由下至上喷洒液体物料；所述喷嘴15通过管路与压力容器16相连，并通过管路中设置的空气压缩机17产生压力。

在炉体11的侧壁上、低于导流管14下管口的位置设有开口，所述开口通过管路与风机 b相连；在炉体11下部的侧壁上设有卸料口18，卸料口18与所述开口处于正对位置，并与气力输送管19相连。需要卸料时开启风机b，将炉体内的粒料吹送至卸料口18并通过气力输送管19送出。

此外，炉体11的顶部和底部通过气流循环管19相连，以使炉体11内的气体循环流动。

在炉体11的顶部设有过滤网以避免炉体内部的物料从气流循环管19流出。

所述沸腾流化床Ⅱ设置于气力输送管19的出口下方，用以接收气力输送管19送出的物料。所述沸腾流化床Ⅱ为敞口的炉体，在炉体底部设置有空气分布板21，以使通过风机c产生的进风从炉体的底部向上均匀吹送；在沸腾流化床Ⅱ炉体的侧壁上设置有加热器22，用以加热炉体内部物料。

此外，在所述风机c的进风管路上设置有加热器23以加热进风。

空气分布板13以及空气分布板21的中央区小孔总面积与周边区小孔的总面积之比为1： 2。

导流管14下端与空气分布板13的间距控制在10～20mm。

本发明分段式流化床包膜工艺，通过上述装置实现，包括如下步骤：

步骤1：向伍斯特流化床Ⅰ中装填肥料颗粒，开启风机a，调节风速使粒料处于流化状态；所述肥料颗粒的半径2～5mm。

步骤2：开启空气压缩机17，通过喷嘴15喷洒压力容器16内的包膜液，进行覆膜；

步骤3：开启风机c以及加热器22、加热器23，预热沸腾流化床Ⅱ；

步骤4：当所有的肥料颗粒完全被包膜液包裹，覆膜完成(500g肥料需要0.5～1个小时)，开启风机b，将覆膜后的粒料通过气力输送管19输送至沸腾流化床Ⅱ进行成膜；

步骤5：0.4-0.6小时成膜完成，关闭加热器22、23冷却物料，收集产品。

本发明包膜绿色缓释肥料，是以常规颗粒肥料为核心，在所述颗粒肥料的表面包裹聚乳酸膜层后得到的，包膜量为5-10％。本发明包膜绿色缓释肥料的表面以聚乳酸为膜层，绿色可降解，且能起到缓释的作用，缓释期为4-5个月。本发明包膜绿色缓释肥料优选采用上述包膜工艺制备。

本装置在现有流化包膜工艺的基础上将覆膜段与成膜段分开，覆膜段采用全封闭带气流循环的伍斯特流化床，在常温下操作；成膜段采用沸腾流化床，在高温下操作，在沸腾流化床中进行覆膜颗粒物料的溶剂蒸发与干燥。覆膜段与成膜段间物料的输送采用气力输送方式，可以减少颗粒之间的接触几率与接触时间，从而减少包膜颗粒之间的粘连。本装置可以提高包膜均匀性以及包膜利用率，减少产品颗粒间粘连。

本发明工艺与装置虽然以化肥颗粒包膜为主要应用背景，但还可以适用于食品、药物等领域，尤其适合于膜材料成本相对昂贵的情况。

具体操作时，伍斯特流化床Ⅰ炉体内的粒料快速流经导流管，向上达到尽可能的高度，但大量粒料不触及顶部过滤网；导流管外侧的粒料悬浮在空气分布板上部，颗粒一层一层地不断向下移动，既无滞留，也不见剧烈“沸腾”。导流管中的粒料密度既不稠密，也不稀疏。要达到上述要求，除了控制适当的进风流量，还需要注意下列两点：

1、选择合适的空气分布板底喷流化床。空气分布板的中央区小孔总面积与周边区小孔的总面积之比不相同(本发明选取比例为1：2)。当投料量、颗粒粒度和颗粒比重都比较大时，应选用周边小孔总面积相对较大的分布板，这样才能避免周边区颗粒滞留。

2、调节导流管下端与空气分布板的间距(本发明选取10～20毫米)。调节导流管下端与空气分布板间距可控制进入导流管的颗粒数量；此外，调节间距还可小幅度调节颗粒流化状态。比如遇到导流管外侧颗粒滞留不动时，增加间距，可促使滞留颗粒启动。因为增加间距，也就增加了导流管下面颗粒层的厚度，增大了阻力，逼使空气流向周边小孔。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图中，I伍斯特流化床；II沸腾流化床；a、b、c为风机；11为炉体，12为顶盖，13空气分布板，14导流管，15喷嘴，16压力容器，17空气压缩机，18卸料口，19气力输送管； 21空气分布板，22、23加热器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明分段式流化床包膜装置，包括伍斯特流化床Ⅰ和沸腾流化床Ⅱ的组合。

所述伍斯特流化床Ⅰ包括炉体11和顶盖12，炉体11底部开设进料孔，在炉体11的底部设置有空气分布板13，以使通过风机a产生的进风从炉体11的底部向上均匀吹送；在炉体11内的中部、空气分布板13的上方竖直设置有导流管14，在导流管14的下管口处设置有喷嘴15，通过喷嘴15向导流管内由下至上喷洒液体物料；所述喷嘴15通过管路与压力容器16相连，并通过管路中设置的空气压缩机17产生压力。

在炉体11的侧壁上、低于导流管14下管口的位置设有开口，所述开口通过管路与风机 b相连；在炉体11下部的侧壁上设有卸料口18，卸料口18与所述开口处于正对位置，并与气力输送管19相连。需要卸料时开启风机b，将炉体内的粒料吹送至卸料口18并通过气力输送管19送出。

此外，炉体11的顶部和底部通过气流循环管19相连，以使炉体11内的气体循环流动。

在炉体11的顶部设有过滤网以避免炉体内部的物料从气流循环管19流出。

所述沸腾流化床Ⅱ设置于气力输送管19的出口下方，用以接收气力输送管19送出的物料。所述沸腾流化床Ⅱ为敞口的炉体，在炉体底部设置有空气分布板21，以使通过风机c产生的进风从炉体的底部向上均匀吹送；在沸腾流化床Ⅱ炉体的侧壁上设置有加热器22，用以加热炉体内部物料。

此外，在所述风机c的进风管路上设置有加热器23以加热进风。

空气分布板13、空气分布板21的中央区小孔总面积与周边区小孔的总面积之比为1：2。

导流管14下端与空气分布板13的间距控制在10～20mm。

Wurster流化床炉体11内径为0.5m，投料为4.0kg，温度为40℃；底喷装置中绝大部分的风量是从隔圈内通过，采用90mm直径的隔圈；风量250m³/hr时，隔圈内进风气流的线速度约11m/sec，雾化空气压力300KPa，喷液速度为100g/min，液滴大小为20μm。

利用上述分段式流化床包膜装置进行包膜，包括如下步骤：

1、首先将颗粒大小均匀一致的肥料尿素装入料仓，在40℃温度下加热5～10min，烘干肥料表面的水分，冷却到室温；

2、向伍斯特流化床Ⅰ中装填肥料颗粒，开启风机a，调节风速使粒料处于流化状态；

2、按照尿素的量和包膜的厚度计算包膜液的进样量；开启空气压缩机17，通过喷嘴15 喷洒压力容器16内的包膜液，当尿素颗粒流化通过喷头时，喷头喷撒包膜液到尿素颗粒表面，进行覆膜；

3、开启风机c以及加热器22、加热器23，预热沸腾流化床Ⅱ；

4、当所有的尿素颗粒完全被包膜液包裹，覆膜完成(500g肥料需要0.5～1个小时)，开启风机b，将覆膜后的粒料通过气力输送管19输送至沸腾流化床Ⅱ进行成膜；成膜段的温度控制在40°，确保喷撒的溶剂能够快速蒸发，而不损失原料中的有效养分，使包膜液完全蒸发，直到形成肥料包膜颗粒。

5、0.4-0.6小时成膜完成，关闭加热器22、23冷却物料，收集产品。

通过上述薄膜工艺制备得到的包膜绿色缓释肥料，是以常规颗粒肥料为核心，在所述颗粒肥料的表面包裹聚乳酸膜层后得到的，包膜量为5-10％。本发明包膜绿色缓释肥料的表面以聚乳酸为膜层，绿色可降解，且能起到缓释的作用，缓释期为4-5个月。

Claims (6)

1.一种分段式流化床包膜装置，包括伍斯特流化床Ⅰ和沸腾流化床Ⅱ，其特征在于：所述伍斯特流化床Ⅰ包括炉体（11）和顶盖（12），炉体（11）底部开设进料孔，在炉体（11）的底部设置有空气分布板（13），以使通过风机a产生的进风从炉体（11）的底部向上均匀吹送；在炉体（11）内的中部、空气分布板（13）的上方竖直设置有导流管（14），在导流管（14）的下管口处设置有喷嘴（15），通过喷嘴（15）向导流管内由下至上喷洒液体物料；所述喷嘴（15）通过管路与压力容器（16）相连，并通过管路中设置的空气压缩机（17）产生压力；

在炉体（11）的侧壁上、低于导流管（14）下管口的位置设有开口，所述开口通过管路与风机b相连；在炉体（11）下部的侧壁上设有卸料口（18），卸料口（18）与所述开口处于正对位置，并与气力输送管（19）相连；

所述沸腾流化床Ⅱ设置于气力输送管（19）的出口下方，用以接收气力输送管（19）送出的物料；所述沸腾流化床Ⅱ为敞口的炉体，在炉体底部设置有空气分布板（21），以使通过风机c产生的进风从炉体的底部向上均匀吹送；在沸腾流化床Ⅱ炉体的侧壁上设置有加热器（22），用以加热炉体内部物料；

炉体（11）的顶部和底部通过气流循环管（19）相连，以使炉体（11）内的气体循环流动；

空气分布板（13）以及空气分布板（21）的中央区小孔总面积与周边区小孔的总面积之比为1：2；

导流管（14）下端与空气分布板（13）的间距控制在10~20mm。

2.根据权利要求1所述的分段式流化床包膜装置，其特征在于：

在炉体（11）的顶部设有过滤网以避免炉体内部的物料从气流循环管（19）流出。

3.根据权利要求1所述的分段式流化床包膜装置，其特征在于：

在所述风机c的进风管路上设置有加热器（23）以加热进风。

4.一种分段式流化床包膜工艺，通过权利要求1、2或3所述的装置实现，包括如下步骤：

步骤1：向伍斯特流化床Ⅰ中装填肥料颗粒，开启风机a，调节风速使粒料处于流化状态；

步骤2：开启空气压缩机（17），通过喷嘴（15）喷洒压力容器（16）内的包膜液，进行覆膜；

步骤3：开启风机c以及加热器（22）、加热器（23），预热沸腾流化床Ⅱ；

步骤4：当所有的肥料颗粒完全被包膜液包裹，覆膜完成，开启风机b，将覆膜后的粒料通过气力输送管（19）输送至沸腾流化床Ⅱ进行成膜；

步骤5：0.4-0.6小时成膜完成，关闭加热器（22）、（23）冷却物料，收集产品，包膜量为5-10%。

5.根据权利要求4所述的包膜工艺，其特征在于：

步骤1中，所述肥料颗粒的半径为2~5mm。

6.根据权利要求4所述的包膜工艺，其特征在于：

以常规颗粒肥料为核心，在所述颗粒肥料的表面包裹聚乳酸膜层后得到包膜绿色缓释肥料。

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