CN118434485A - 制备用于造粒的液态硫与膨润土混合物的自清洁过滤装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是一种用于过滤液态硫和膨润土的混合物的自清洁过滤装置，其包括：滤芯(12)；具有由滤芯(12)隔开的上部(13)和下部(14)的罐(8)；围绕罐(8)的加热套(9)；混合物入口(15)，其布置于滤芯(12)上方，用于将混合物供给到罐(8)的上部(13)中，其中入口(15)的轴线与罐(8)的壁(8A)切向布置；混合物出口(16)，用于将准备造粒的混合物从罐(8)的下部(14)排出，该混合物出口布置于滤芯(12)上方；过大颗粒的出口(17)；用于向加热套(9)供给蒸汽的蒸汽入口(10)；用于收集由蒸汽形成的冷凝物的冷凝物的出口(11)；罐(8)的盖(25)；支架(20)，其上布置有滤芯(12)；布置在滤芯(12)上的压力组件(21)，其具有压力构件(23)和压力弹簧(24)，其中压力构件(23)在压力环(22)的边缘上具有压力点，压力环(22)的边缘与滤芯(12)的边缘相邻，并且其中压力弹簧(24)布置在压力构件(23)和罐(8)的盖(25)之间。此外，本发明的目的是提供一种制备用于造粒的液态硫与膨润土的混合物的系统和方法。

Description

制备用于造粒的液态硫与膨润土混合物的自清洁过滤装置、 系统和方法

技术领域

本发明的目的是制备用于造粒的液态硫与膨润土混合物的自清洁过滤装置、系统和方法。

背景技术

本发明涉及用于制备人工肥料的技术。人工肥料通常以颗粒状供应给客户。客户的共同期望是肥料的高质量，其中一个重要因素是添加剂的混合程度应确保肥料的最佳可能性能，即颗粒的组成应是可重复且均匀的。此外，颗粒的大小也应可重复。

在获得含硫肥料的已知方法中，膨润土和肥料添加剂与干磨成分混合，并且然后在低于硫熔点的温度下造粒。这些方法需要使用粘合剂将各种添加剂粘合在一起。还有一些已知的获得硫肥料的方法，包括将膨润土与液态硫混合，然后在滚筒造粒机中将混合物造粒，利用硫的凝固现象形成颗粒。液态硫和固体添加剂的混合物由离心泵供给到旋转造粒机，在该处其在120-150℃的温度下通过喷洒喷嘴系统分布，喷洒喷嘴用于将其喷洒到已经凝固的颗粒帷幕上。通过在造粒机内保持适当的预设温度，液体混合物就会在颗粒表面凝固。在流经造粒机的空气中，混合物可在颗粒上分层凝固。

造粒过程的正常进行取决于液体混合物的适当喷洒，这又要求使用具有适当几何形状的喷嘴，并在喷嘴中保持液体混合物适当且恒定的压力。这种工艺技术复杂，并且在工业条件下很难保持适当的工艺参数。例如，这是由固体添加剂(为液体混合物的添加剂)堵塞喷嘴而造成的。这些添加剂是经过研磨的，但这并不能防止过大固体颗粒的存在或形成团块，即过大固体颗粒。因此，有必要防止这些颗粒进入喷嘴。

颗粒生产中遇到的常见问题是由悬浮在液态硫中的未溶解固体堵塞过滤器。膨润土和肥料添加剂都不能溶解在液态硫中，并且需要仔细研磨才形成均匀的浆体。为了使这种工艺切实可行，为由例如膨润土和肥料添加剂的添加剂组成的浆体的混合物必须有足够的流动性，以便泵入造粒机喷嘴并从造粒机喷嘴喷出。遗憾的是，在这种工艺中，特别是在使用许多添加剂时，存在添加剂二次结块的问题，使得混合物难以或无法通过喷嘴泵送。这种现象阻碍了连续造粒过程。

在硫工业中使用的已知液态硫过滤装置要求在过滤周期完成后关闭并打开装置，以移除积聚的污染物。已知的设备也间歇运行，但不需要打开以用于再生。再生是通过使用液态硫进行反冲洗来完成的。在反冲洗过程中，基本过滤过程会中断。因此，为了主过程的连续性，需要至少两个过滤器，控制系统规定过滤器交替运行，一个运行，并且另一个再生。

公开专利申请WO2020/163944公开了一种使用过滤器的纯硫造粒工艺，其中使用了传感器，其监测工艺过程中过滤器两侧之间的压差，如果检测到差别过大，则可表明应更换或清洗过滤器。此公开专利申请中描述的过滤器具有加热元件，并且在硫的熔点以上运行，其中此文献并未公开过滤器的构造或再生方法。

专利说明书US2016/0229761A1描述了一种基于液态硫对肥料造粒工艺。本文公开了一种设备，用于制备多种成分的浆体，所述多种成分例如液态硫中的膨润土、腐植酸染料肥料添加剂。该设备包括储存罐、具有搅拌器的混合罐、具有搅拌器的过渡/泵罐和过滤器，其中颗粒(小球)的形成是在滚塑机(rotoformer)上进行的。所用过滤器的网尺寸为140至400目，相当于0.105至0.037mm，说明书中没有具体说明过滤器再生的方法。经验已表明，过滤器会经常堵塞，需要再生，并且滚塑机的运行也会周期性中断。

文献指出，喷嘴的出口直径应是浆体中所含最大固体颗粒直径的至少两倍。然而，在具有膨润土的液态硫浆体的情况下，即使对混合物添加剂的粒度引入了要求，根据这一要求对过滤器进行调整也无法获得令人满意的结果，因为技术要求非常重要，即喷洒浆体流的形状和造粒机中分散浆体的量。由于存在尺寸较大的固体颗粒并形成二次结块，导致网堵塞，因此在浆体排放管道上安装带有适当网的网式过滤器无法给出令人满意的结果，无论是液态硫还是具有膨润土的硫都是如此。添加其他添加剂也导致了大量的运行中断。

混合物制备工艺的困难在于，由于待分配的介质的特性(液态硫和固体添加剂的混合物，温度超过120℃)和工艺要求(保持工艺的连续性，免维护)，不可能使用标准滤芯。

发明内容

本发明的目的是用于过滤液态硫和膨润土的混合物的自清洁过滤装置，该自清洁过滤装置包括滤芯、具有被滤芯隔开的上部和下部的罐、围绕罐的加热套、布置在滤芯上方以用于将混合物供给到罐上部的混合物入口，其中入口的轴线与罐壁切向布置；布置在滤芯上方以用于从罐下部移除准备造粒的混合物的混合物出口、过大颗粒的出口、用于向加热套供给蒸汽的蒸汽入口；用于收集由蒸汽产生的冷凝物的冷凝物出口；罐盖；支架，其上布置有滤芯；布置在滤芯上的压力组件，该压力组件具有压力构件和压力弹簧，压力构件在压力环的边缘上具有压力点，该压力环的边缘与滤芯的边缘相邻，并且压力弹簧布置在压力构件和罐盖之间。

压力构件可由拱形件构成，但拱形件相互交叉，并且压力弹簧在拱形件相交的点处安设抵靠压力构件。

压力构件可由从拱形连接的点处径向延伸的多个拱形件构成，并且压力弹簧在拱形件连接的点处安设抵靠压力构件。

优选地，滤芯支架由镂空轮和圆筒形成。

混合物可包括肥料添加剂。

本发明还提供了制备用于造粒的液态硫与膨润土的混合物的系统，该系统包括：液态硫与膨润土的混合器，该混合器将混合物供给到泵罐，泵罐包括泵部和熔化部，泵部和熔化部由竖直壁隔开，其中泵部和熔化部之间设置有流动连接部，并且搅拌器设置在泵部中，其中泵罐将混合物供给到过滤装置，并且熔化部与来自过滤装置的过大颗粒出口相连；系统包括根据本发明的自清洁过滤装置，用于加热过滤装置的罐的蒸汽供应系统。

优选地，熔化部设置有连接部，连接到造粒过程中形成的过大颗粒的出口。

混合物可包括肥料添加剂。

本发明的目的是一种制备用于造粒的液态硫与膨润土混合物的方法，通过这种方法，液态硫与膨润土在混合器中混合，液体混合物从混合器供给到泵罐，混合物在压力作用下从泵罐供给到过滤装置罐，过滤装置罐内的温度被控制为高于硫的熔化温度，过大颗粒从过滤装置罐中的经过滤混合物中分离，通过在罐中滤芯正上方产生混合物的漩涡来清洁滤芯，其中由入口供给流向罐的混合物的蒸汽流切向引导到罐壁，从过滤装置中经过滤的混合物被供给到造粒装置，分离的过大颗粒被供给到泵罐的熔化部，分离的过大颗粒在熔化部熔化，由熔化的过大颗粒形成的混合物被供给到泵罐的泵部。

漩涡可以连续产生。

优选地，具有硫和膨润土的混合物的滤芯清洗时间不少于5分钟，并且至少每2小时或更长时间清洗一次。

混合物可包括肥料添加剂。

优选地，对于含有肥料添加剂的硫与膨润土的混合物，具有硫与膨润土和肥料添加剂的混合物的滤芯清洗时间不少于10分钟，并且至少每1小时清洗一次。

优选地，将造粒过程中形成的过大颗粒供给到泵罐的熔化部中。

本发明的实施方式消除造粒机中浆体喷嘴的堵塞现象。过滤装置可以再生，即在不中断造粒机运行的情况下进行清洗。因此，在造粒机装置中可以仅使用一个过滤装置，就能获得经济且连续的造粒工艺。

使用根据本发明的系统来制备液态硫中的膨润土和肥料添加剂浆体，有利于连续运行，无需中断过滤器的清洗和造粒机中的浆体喷嘴的去污。此外，该装置还能抵御悬浮在液态硫中的固体颗粒二次结块造成的干扰，过大的颗粒会返回到工艺流程中，从而提高工艺流程的效率。

附图说明

本发明参照附图中所示的实施例进行描述，在附图中，

图1示出了生产硫颗粒、膨润土和肥料添加剂的装置示意图，

图2示出了过滤装置的截面图，

图3a示出了压力构件的俯视图，

图3b示出了压力构件的侧视图，

图4a示出了滤芯支架的俯视图，

图4b示出了滤芯支架的侧视图。

具体实施方式

图1所示的造粒系统包括混合器1、泵罐2、过滤装置3、蒸汽供应系统4和造粒机5组成。泵罐2包括泵部6和熔化部7。在实施例中，混合器1是一组混合器，其出口相互连接，其中混合器可以交替运行。

过滤装置3包括罐8和加热套9，罐8是内罐，加热套9是环绕罐8的外罐。加热套9适于保持罐8中的温度，混合物在罐8中进行过滤。加热套9设有通向加热套9的蒸汽入口10和来自加热套9的冷凝物出口11，用于排放由蒸汽形成的冷凝物。

过滤装置3中的罐8设有滤芯12形式的网，将罐8分为上部13和下部14。滤芯12是可移除的。罐8设有混合物的入口15，将混合物供给到罐8的上部13中。罐8设有来自罐8的下部14的经过滤混合物的出口16。混合物的入口15可以是进入口的形式，其布置在滤芯12上面的上部13中。经过滤的混合物的出口16可以是排出口的形式，其布置在滤芯12下方的下部中。罐8还设置有来自罐8的上部13的过大颗粒(团块)的出口17。过大颗粒的出口17可以是端口的形式，其位于滤芯12的上方。罐8还设置有罐8下部中的排放口18，排放口18用于将混合物从罐8中排出。排放口18可以是排放端口的形式，其中心地布置在罐8的底部19的最低点处，截面呈半椭圆形。

滤芯12是扁平的滤网并且呈圆形。滤芯由不锈钢网制成，方形网尺寸为2x 2毫米。滤芯12布置在支架20上，其中滤芯12通过压力组件21压靠支架20。压力组件21布置在滤芯12上方的罐8顶部处。压力组件21设置有压力环22、压力构件23和弹簧24。罐8由清理盖25闭合，清理盖25设置有法兰闭合装置。清理盖25的闭合通过按压压力组件21的弹簧24对滤芯12施加压力。弹簧24安设于清理盖25的中心部上和压力组件21的压力构件23的中心部上。在压力组件21的例示实施例中，压力部件23(图3a、3b)是包括两个拱形件26和27的横杆形式，所述两个拱形件在这些拱形件的交叉点处相互连接，并且拱形件26和27的端部26A、26B、27A、27B安设在压力环22上。压力构件23在四个点处对压力环22施压，并通过压力环22对滤芯12的边缘施压，压力构件23可以设置有更多的拱形件，并可以在更多点处对压力环22和滤芯12施压。在接合点处，即拱形件26、27的接合处，具有连接元件28，其将拱形件26、27连接起来，并且弹簧24位于其上，因此弹簧24安设在拱形件26、27的接合点处。拱形件26、27的长度与压力环22的直径相似。拱形件26、27与滤芯12之间的间隙允许在拱形件26、27上方的滤芯12上形成漩涡。压力构件23可以由多个拱形件形成，多个拱形件从拱形件连接的点径向延伸，并且压力弹簧24可以在拱形件连接的点处安设抵靠压力构件23。在这种情况下，拱形件的长度与压力环的半径相似。支架20由水平定位的镂空轮形式的第一支撑元件30联接到圆筒形式的第二支撑元件31形成(图4a、4b)。滤芯12与第一支撑元件30相邻，第一支撑元件30联接到第二支撑元件31。用于支撑滤芯12的第一支撑元件30的直径可在350至400毫米的范围内，优选为390毫米。镂空的第一支撑元件30允许经过滤的混合物流动通过。开口32允许经过滤的混合物通过出口16从罐8的下部14排出。

液态硫与膨润土和其他添加剂、肥料添加剂的混合物通过入口15供给到过滤装置3的内部中，其中入口15(进入口)的轴线与罐8的壁8A切向地定向。混合物通过管道41输送，管道上布置有压力控制阀42。进料混合物的温度范围为125至140℃，该温度由加热套9保持。混合物在压力作用下流入罐8，并分散在滤芯12的表面上，在这里，液体浆体与过大的颗粒(膨润土或硼砂的较粗颗粒，或可能是硫与膨润土和其他肥料添加剂未溶解的团块)分离开来。清洗后的混合物从出口16流出，由压力控制阀47稳定压力，并且混合物通过管道45流入放置在造粒机5中的喷嘴。带有一定量混合物的过大颗粒通过过大颗粒出口17排出，然后它们流经压力控制阀43，并通过管道44供入熔化段7，颗粒熔化后形成的混合物通过竖直分离壁34下游的流动连接部33进入泵罐2的泵部6。

过滤装置3设计为自清洁。滤芯12的自清洁是通过在滤芯12上方的罐8上部中产生混合物漩涡(气旋运动)来实现的。混合物通过与罐8的罐壁8A相切布置的入口15供给，从而产生气旋运动，其中混合物进入过滤装置的速度在1.5-2.2m/s的范围内。可能沉降在滤芯12上的污染物被流入滤芯12的混合物清除。由此产生的混合物漩涡使沉积在其上的过大颗粒从滤芯12脱离，并且离心力使这些颗粒与多余的混合物一起通过过大颗粒出口17排出。过大颗粒出口17可以被构造成溢流端口，含有过大颗粒的混合物从所述溢流端口排入泵罐2的熔化部7。在熔化部7中，过大颗粒再次被熔化和均质化。

制备用于造粒的混合物的过程在混合器1中开始，液态硫、膨润土、硼砂和其他肥料添加剂被输送到混合器1中。制备用于造粒的混合物的系统设置有至少一个混合器1，并且可以设置有多个混合器，所述多个混合器周期性运行。混合完成后，制备好的混合物利用重力从混合器1通过管道40流入泵罐2的泵部6中。然后，在压力作用下，混合物通过管道41供给到过滤装置3的罐8中。罐8由加热套9加热，以保持高于硫熔点的温度。混合物通过入口15与罐8A的内壁切向供给，从而产生漩涡，这使得已沉降在滤芯12上的过大颗粒(二次结块)脱离。由于混合物的漩涡，滤芯的再生(去除过大颗粒)发生而无需中断混合物向造粒机5的供给，混合物的过滤与漩涡的产生无关，并且以不间断的方式进行。混合物在压力作用下通过阀42供给到入口15，阀42在过滤装置运行期间打开，过大颗粒和一些混合物通过出口17被收集。在出口17的下游设有阀43，该阀在设备运行期间可以关闭，并且在清洁滤芯12期间，阀43被打开，这提高了混合物流动的速度，并在滤芯12上形成漩涡。滤芯12的再生可以连续进行，或者周期地进行。连续再生是通过部分打开阀43来实现的，即产生混合物的漩涡，在过滤装置3运行期间保持漩涡。周期性再生是通过周期性部分打开所述阀来实现的，即产生混合物漩涡并仅维持一段时间。阀43的部分打开会导致一部分混合物流连同过大颗粒一起引导到泵罐2的熔化部7。在与膨润土混合的情况下，用液体混合物冲洗滤芯的时间不得少于5分钟，频率不得少于每2小时一次。如果是硫与膨润土和肥料添加剂的混合物，由于混合物的参数和悬浮固体的量，冲洗时间不得少于10分钟，频率不得少于每1小时一次。

滤芯12的清洁过程既可以连续进行，这对滤芯的清洁效率和工艺的效率方面都是最佳的，也可以周期性进行，这是由安装在过大颗粒出口17下游的球阀43实现的。通过完全打开混合物入口15上游的球阀42，可以实现供给到罐8中的混合物的最大流速。

液体混合物在通过滤芯12后，经过出口16经由管道45供给到造粒机5。混合物在压力作用下供给到造粒机5，在该处，混合物被喷洒和造粒。

分离出的过大颗粒通过过大颗粒出口17排出。过大颗粒通过管道44输送到泵罐2的熔化部7。熔化后形成的混合物通过壁34下游的流动连接部33供给到泵罐2的泵部6。泵罐2装备有搅拌器35。

在造粒过程中，可能会形成过大颗粒，所述过大颗粒以与在过滤装置3中所分离颗粒相同的方式通过管道46供给到泵罐2的熔化部7。

Claims (14)

1.用于过滤液态硫和膨润土的混合物的自清洁过滤装置，包括：

滤芯(12)，

罐(8)，其具有上部(13)和下部(14)，所述上部和所述下部由滤芯(12)隔开，

加热套(9)，其环绕罐(8)，

混合物的入口(15)，其布置在滤芯(12)的上方，用于将混合物供给到罐(8)的上部(13)，其中入口(15)的轴线与罐(8)的壁(8A)切向布置，

混合物的出口(16)，用于从罐(8)的下部(14)排出准备造粒的混合物，所述出口布置在滤芯(12)的上方，

过大颗粒的出口(17)，

蒸汽入口(10)，用于向加热套(9)供给蒸汽，

冷凝物的出口(11)，用以收集由蒸汽产生的冷凝物，

罐(8)的盖(25)，

布置有滤芯(12)的支架(20)，

布置在滤芯(12)上的压力组件(21)，其包括压力构件(23)和压力弹簧(24)，其中压力构件(23)在压力环(22)的外围上具有压力点，压力环(22)的外围与滤芯(12)的外围相邻，并且其中，压力弹簧(24)布置在压力构件(23)和罐(8)的盖(25)之间。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，压力构件(23)由拱形件(26,27)形成，其中拱形件(26,27)相互交叉，并且压力弹簧(24)在拱形件(26,27)的连接点处安设抵靠压力构件(23)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，压力构件(23)由从拱形件的连接点径向延伸的多个拱形件形成，压力弹簧(24)在拱形件的连接点处安设抵靠压力构件(23)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，滤芯(12)的支架(20)由与圆筒(31)相连的镂空轮(30)形成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，混合物包括肥料添加剂。

6.制备用于造粒的液态硫与膨润土的混合物的系统，包括：

液态硫和膨润土混合器(1)，其将混合物供给到泵罐(2)；

泵罐(2)，其包括泵部(6)和熔化部(7)，所述泵部和所述熔化部由竖直壁(34)分隔，其中在泵部(6)和熔化部(7)之间设置有流动连接部(33)，并且在泵部中布置有搅拌器(35)，其中泵罐(2)将混合物供给到过滤装置(3)，并且熔化部(7)与过滤装置(3)的过大颗粒的出口(17)相连；

根据权利要求1至5中任一项所述的自清洁过滤装置(3)；

用于加热过滤装置(3)的罐(8)的蒸汽供应系统(4)。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述熔化部(7)设置有连接部，其连接到造粒过程中形成的过大颗粒的出口(17)。

8.根据权利要求6或7的系统，其特征在于，所述混合物包括肥料添加剂。

9.制备用于造粒的液态硫与膨润土混合物的方法，在该方法中，

-液态硫与膨润土在混合器(1)中混合，

-液体混合物从混合器(1)供给到泵罐(2)中，

-来自泵罐(2)的加压混合物供给到过滤装置(3)的罐(8)中，

-过滤装置(3)的罐(8)内的温度保持高于硫熔化温度，

-从过滤装置(3)的罐(8)中经过滤的混合物中分离出过大颗粒，

-通过在罐(8)中滤芯(12)正上方产生混合物漩涡来清洁滤芯(12)，其中由入口(15)供给到罐(8)中的混合物流切向引导到罐(8)的壁(8A)，

-经过滤的混合物从过滤装置(3)供给以用于造粒，

-将分离的过大颗粒供给到泵罐(2)的熔化部(7)中，

-分离的过大颗粒在熔化部(7)中熔化，

-将由熔化的过大颗粒形成的混合物供给到泵罐(2)的泵部(6)中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，漩涡以连续方式产生的。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，具有硫和膨润土的混合物的滤芯(12)的清洗时间不少于5分钟，并且应当至少每2小时清洗一次。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述混合物包括肥料添加剂。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，具有硫与膨润土和肥料添加剂的混合物的滤芯(12)的清洗时间不少于10分钟，并且应当至少每1小时清洗一次。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，将造粒过程中形成的过大颗粒供给到泵罐(2)的熔化部(7)中。