CN110603090A - 固体化学产品的生产 - Google Patents

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Abstract

熔体形式化学产品(10)的固化方法，包括以下步骤：使所述化学产品的第一料流(10a)经历造粒阶段，产生不同直径的造粒产品(12)；将所述造粒产品(12)送入筛选装置，该筛选装置根据它们的直径将它们分成至少第一部分(13)和第二部分(14)，所述第一部分(13)的造粒产品的平均直径小于所述第二部分(14)的造粒产品的平均直径；使所述化学产品的第二料流(10b)和第一部分(13)的造粒产品经历制粒阶段，产生制粒产品(16)。

Description

固体化学产品的生产
技术领域
本发明涉及一种固化熔体形式的化学产品以制备造粒产品或制粒产品形式的固体的方法。特别地，本发明涉及固体尿素生产领域。
背景技术
获得固体化学产品的方法通常包括造粒(prilling)和制粒(granulation)。下面通过示例的方式描述固体尿素的生产。
造粒在塔中进行，在塔中，由喷淋喷洒器或转鼓产生尿素熔体的液滴，并通过逆流空气冷却直至完全固化。制粒是不同的过程，在制粒过程中尿素熔体在制粒机内逐渐固化。造粒和制粒设备是尿素精整(成型)工段的一部分。
造粒产品尺寸小，通常不超过2mm，并且抗压性和抗冲击性低，因此不太适合散装储存。相反，制粒产品具有更大的平均直径和更好的机械性能，因此被认为是更高质量的产品。
基于由此获得的最终产品，制粒因此被认为优于造粒。但是，由于以下原因，目前可用的制粒技术具有很高的投资成本，例如，开始制粒过程需要一定量的固体颗粒(种子)，因此需要特殊的设备，例如制片机，通常非常庞大且昂贵。因此，尽管造粒产品质量比制粒产品低，但造粒技术仍被广泛使用。
造粒塔通常由钢筋混凝土制成，高度为40～100米，直径高达25米，甚至更大。这些装置非常昂贵，不是很灵活，并且仅适合于较小的改进，因此它们不足并且需要昂贵的干预，例如在需要显著增加容量的项目中。迄今为止，所述装置的高成本也阻止了尿素生产者用制粒机代替现有的造粒塔，这将导致造粒塔的废弃，使造粒塔不使用，从而造成巨大的经济损失。
为了开发现有造粒塔的潜力并增加尿素精制段的总容量，在现有技术中已经提出将造粒塔与制粒单元串联或并联连接。
例如EP2077147描述了包括串联的造粒塔和制粒机的精加工段。从造粒塔获得的造粒产品被送入制粒机，它们在制粒机中充当种子。制粒机用作使离开造粒塔的造粒产品增肥的单元。离开制粒机的固体产品的特征是内部具有造粒产品典型的晶体结构，而具有可变厚度的外层具有制粒产品典型的晶体结构。因此，制粒机的固体产品具有优于造粒产品的机械特性，但还不等同于制粒产品。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述缺点。特别地，本发明旨在提供这样一种方法，该方法能够在使用现有造粒塔的同时提供与通过常规方法提供的产品相比在尺寸和机械强度方面具有改善的特性的固体产品。
该目的通过一种固化(成形)熔融形式的化学产品的方法来实现，包括以下步骤：
使所述化学产品的第一料流经历造粒阶段，从而产生不同直径的造粒产品；
将所述造粒产品进料至筛选装置，所述筛选装置根据其直径将它们分成至少第一部分和第二部分，所述第一部分的造粒产品的平均直径小于所述第二部分的造粒产品的平均直径；
使所述化学产品的第二料流进入制粒阶段，并将第一部分造粒产品进料至该阶段，所述造粒产品充当制粒的种子，从而产生制粒产品。
将造粒阶段中产生的造粒产品进料到筛选装置的步骤允许获得合适直径和适当量的造粒产品，以用作制粒阶段的种子，从而从所述制粒阶段获得具有所需尺寸和机械强度的制粒产品。
在一些实施例中，所述第一料流和第二料流可以是所述化学产品的相同料流的一部分，因此可以具有相同的浓度。或者，所述第一和第二料流可具有不同的浓度；例如，所述第二料流可以具有比所述第一料流更小的浓度。
优选地，属于第一部分的造粒产品的平均直径不大于1.7mm，更优选为1mm～1.7mm，甚至进一步优选为1.5mm～1.7mm。
根据一优选实施方案，将所述第二部分造粒产品输出并进行储存。
从所述制粒阶段获得的制粒产品优选进行冷却然后储存。制粒产品可以在制粒机内部或在制粒机外部的冷却装置中冷却。
优选地，所述制粒阶段在供有空气的流化床中进行。
优选地，所述化学产品是尿素。为了简单起见，下面将参考尿素阐明本发明的优点。
本发明提供的方法允许获得具有不同特性的两种固体产品，它们可以分别输出并进行储存或可以混合在一起。
第一种固体产品由属于上述第二部分的造粒产品构成，其平均直径大于用常规方法获得的造粒产品的平均直径，因为它们的细小颗粒被筛选装置分离出去了，因此它们具有更高的机械强度和更小的粉末形成趋势，尤其是在搬运和运输过程中。
第二种固体产品由从上述制粒阶段获得的制粒产品构成。由于制粒种子的直径较小，因此它们的机械特性优于通过造粒产品肥育方法获得的制粒产品。申请人发现，所述第二种固体产品具有基本上等同于制粒产品的机械性质。
由于它们较高的机械强度，这两种产品在运输过程中均不易结块和粉碎，更适合散装存储。
因此，本发明允许获得进行储存的造粒产品的平均直径增加以及其质量的提高，同时使用质量较低的较细的造粒产品作为生产制粒产品的种子，该制粒产品代表了在市场上需求量很大的产品。
因此，本发明的方法允许以低投资成本获得高质量和高价值的固体尿素。
本发明进一步涉及熔融形式的化学产品的固化(成型)工段，并且涉及根据所附权利要求的改造方法。
参照图1，本发明的优点将更加清楚地显现，图1显示了本发明提供的优选实施例的尿素装置的固化工段的示意图。
具体实施方式
图1为来自尿素装置的合成工段(未示出)的尿素熔体流10的固化工段1的示意图。
所述固化工段1主要包括产生不同直径的造粒产品的造粒塔2、分离较细造粒产品的筛选装置3以及制粒机4，在制粒机4中所述较细颗粒用作制粒种子。
固化工段1基本上按照如下方式实施。
向造粒塔2供入尿素熔体的第一部分10a和逆流的空气11。在所述塔2内，适当的喷淋喷洒器(未示出)产生尿素熔滴，其被空气11冷却直至完全固化，从而产生直径不均匀的造粒产品。所述喷淋喷洒器可以用转鼓替代。
离开塔2的造粒产品12被引入到筛选装置3中，筛选装置3将造粒产品分离成第一部分造粒产品13和第二部分造粒产品14。所述第一部分造粒产品13的平均直径小于所述第二部分造粒产品14的平均直径。
将第一部分造粒产品13输送到制粒机4中，在这里它们用作制粒种子；而第二部分造粒产品14从固化段1中输出并进行储存。
第二部分造粒产品14也被称为造粒塔2的“大”产品，而在制粒机4内作进一步处理的第一部分造粒产品13也被称为所述塔2的“细”产品。
在一些实施例中，在储存之前，将第二部分造粒产品14在合适的冷却器(未示出)中冷却。
根据图1所示的例子，制粒机4是流化床型的。向其供给尿素熔体的第二部分10b和冷却空气流15，该冷却空气流15保持床处于流体状态。将尿素熔体10b喷到第一部分造粒产品(种子)13上，其尺寸逐渐增加，从而产生制粒产品16。空气流15通过风扇5供给到制粒机4。
制粒产品16被送至冷却段6，制粒产品16在冷却段凝固，从而生成最终产品17，以备储存。
在一变型实施例中，向造粒塔2和制粒机4喂入不是源自同一料流的尿素熔体流。由此，所述尿素熔体流可以具有不同的浓度。例如，喂入制粒机4的料流的尿素浓度可以小于喂入造粒塔2的料流的尿素浓度。
离开制粒机4的被污染的空气18包含尿素粉尘和氨，被送至洗涤单元7，在此通常在水的存在下对其进行处理以去除尿素粉尘和氨。在某些情况下，所述被污染的空气18也可在含有例如硫酸的酸性溶液的存在下进行处理，以使氨的损失最小化。
在洗涤段7的出口处，净化空气流19被排放到大气中，并且含有尿素的水溶液20部分作为料流20a经由泵8再循环到洗涤段7中。而其余部分20b输出。
如果在水和上述酸性溶液的存在下处理受污染的空气18，则水溶液20通常除了尿素外还含有盐(例如，硫酸铵)。
实施例
参考包括造粒塔的尿素装置。所述装置生产1'000MTD的尿素熔体，并将所述尿素熔体供应到造粒塔，尿素熔体在造粒塔中凝固成粒料。改造后，产能增加了50％，尿素生产率为1500MTD。在改造后的装置中获得的另外500MTD的尿素熔体将被供应到与造粒塔串联的制粒机中。
对比例(现有技术)
参考EP2077147的方法。将在造粒塔中获得的造粒产品全部进料到制粒机中，它们在制粒机充当制粒种子，产生最终产品。
在制粒机中充当种子的造粒产品的平均直径为2mm。根据以下公式计算，制粒机所得最终产品的平均直径为2.3mm：
其中:
D＝制粒机所得最终产品的平均直径；
d＝作为制粒种子的造粒产品的平均粒径；
F＝总尿素熔体，即送入造粒塔和制粒机的尿素熔体；
F2＝进入造粒塔的尿素熔体。
所述2.3mm的直径介于造粒产品和常规制粒产品的直径之间。因此，最终产品的机械特性优于造粒产品，但次于制粒产品。
本发明的实施例
筛选装置设定为造粒产品的尺寸阈值为2mm。
将造粒塔中产生的28％造粒产品(即280MTD的尿素)送入制粒机，在其中用作种子，而72％粒料(即720MTD的尿素)被输出并进行储存。改造后的装置生产的尿素总量中的其余780MTD以制粒产品输出。
在制粒机中充当种子的造粒产品的平均直径为1.7mm。根据上述公式，制粒机所得最终产品的平均直径为3mm。
用本发明的方法在制粒机中得到的最终产品具有比用现有技术的方法得到的最终产品更高的平均直径。因此，它具有基本上与常规制粒产品相同的机械性能。

Claims (7)

1.熔体形式的化学产品(10)的固化方法，包括以下步骤:
使所述化学产品的第一料流(10a)经历造粒阶段，产生不同直径的造粒产品(12)；
将所述造粒产品(12)送入筛选装置，该筛选装置根据所述造粒产品的直径将它们分成至少第一部分(13)和第二部分(14)，所述第一部分(13)的造粒产品的平均直径比所述第二部分(14)的造粒产品的平均直径小；
使所述化学产品的第二料流(10b)进入制粒阶段并将第一部分(13)的造粒产品供入所述制粒阶段，所述造粒产品充当制粒的种子，产生制粒产品(16)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部分(13)的造粒产品的平均直径不大于1.7mm，优选为1～1.7mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二部分(14)被输出并进行储存。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述制粒阶段在供有空气(15)的流化床中进行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述化学产品(10)是尿素。
6.熔体形式的化学产品(10)的固化工段，至少包括：
造粒塔(2)，其接收所述化学产品的第一料流(10a)，产生不同直径的造粒产品(12)；
筛选装置(3)，其根据所述造粒产品(12)的直径将其分成至少第一部分(13)和第二部分(14)，所述第一部分(13)的造粒产品的平均直径小于所述第二部分(14)的造粒产品的平均直径；
制粒机(4)，其接收所述化学产品的第二料流(10b)，产生制粒产品(16)；
将所述第一部分(13)的造粒产品送入所述制粒机(4)的进料管线，所述造粒产品用作制粒的种子；
用于输出所述第二部分(14)的造粒产品的管线。
7.熔体形式的化学产品的固化工段的改造方法，该固化工段至少包括：
造粒塔(2)，其接收所述化学产品的第一料流(10a)，产生不同直径的造粒产品(12)；
制粒机(4)，其接收所述化学产品的第二料流(10b)，产生制粒产品(16)；
用于将所述造粒产品(12)供给到所述制粒机(4)的进料管线；
其特征在于，所述方法至少包括以下操作：
将筛选装置(3)安装在所述造粒塔的下游，以便根据造粒产品(12)的直径将其分离成至少第一部分(13)和第二部分(14)，所述第一部分(13)的造粒产品的平均直径小于所述第二部分(14)的造粒产品的平均直径；
修改所述进料管线，以将所述第一部分(13)造粒产品供给至所述制粒机(4)；
安装管线，用于从所述固化工段输出所述第二部分(14)造粒产品。
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