ES2338154T3 - Procedimiento para la fabricacion de granulos de urea. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de gránulos de urea con una esfericidad > 75% y una humedad residual definida <=q ,5%, en un aparato de lecho fluidizado, en el que se introduce un líquido que contiene urea con una temperatura entre temperatura ambiente y por encima de la temperatura de fusión en una corriente de sustancia sólida del aparato de lecho fluidizado y se mantiene la corriente de lecho fluidizado a través de una circulación de gas que se alimenta desde abajo, caracterizado porque - la corriente de gas es alimentada a la cámara de proceso (8) del aparato de lecho fluidizado sustancialmente horizontalmente y es desviada en la cámara de proceso (8), - una corriente de partículas de materia que procede de una corriente de gas y material sustancialmente circular (15) formada en la cámara de proceso (8) es alimentada lateralmente a los chorros de gas (2) en la zona de entrada en la cámara de proceso (8), - la velocidad de la circulación de la corriente de gas y material entre la zona de entrada de los chorros de gas (2) en la cámara de proceso (8) y una zona de inyección (22) puede ser aumentada por medio de chapas de guía (16) regulables y/o por aberturas en forma de intersticio regulables (1), de tal manera que a través del efecto de aspiración de los chorros de gas (2), son arrastradas más partículas de materia desde la corriente de gas y material (15) sustancialmente circular y de esta manera se ajusta una corriente regulable con alta carga de partículas, - un líquido que contiene urea es pulverizado en la zona de alta carga de partículas de una zona de inyección (22) sobre la superficie de las partículas de materia y en la corriente de gas a temperaturas máximas inferiores a la temperatura de fusión de la urea pura, se deshidrata y se granula con separación simultánea por una transferencia de calor y/o de materia controlada o no controlada.
Description
Procedimiento para la fabricación de gránulos de
urea.
La invención se refiere a un procedimiento o
bien a un método para la fabricación de gránulos de urea con las
características mencionadas en el preámbulo de la reivindicación 1
de la patente.
En los motores y especialmente en la industria
del automóvil existe el problema de liberar los gases de escape,
por ejemplo de camiones, de óxidos de nitrógeno (NO_{x})
("desnitrificación"). Esto sirve para la protección del medio
ambiente y de esta manera deben cumplirse las especificaciones de
las autoridades en la Euronorma 5 y 6. Para la desnitrificación de
tales gases de escape por medio de tecnología SCR (Selective
Catalytic Reduction = reducción catalítica selectiva) se necesita
amoníaco. Transportar este amoníaco en botellas en los vehículos es
poco práctico y no es posible por razones técnicas de seguridad. Ya
se ha buscado un portador de amoníaco fácilmente manejable y éste
se ha encontrado en forma de urea. La urea suministra el amoníaco
necesario para la eliminación catalítica de óxidos de nitrógeno de
los gases de escape de motores Diesel. Para poder emplear esta urea
para la desnitrificación de gases de escape Diesel, debe estar
presente, en interés de altas prestaciones, en forma concentrada,
por lo tanto como granulado de sustancia sólida, lo que tiene,
frente a soluciones acuosas igualmente utilizables, también la
ventaja de que no es necesaria ninguna humidificación del depósito
para evitar la congelación. Debido a la necesidad de una
dosificación exacta de granulado de urea en los aparatos
correspondientes para la liberación de amoníaco a partir de la urea,
son necesarios altos requerimientos cualitativos exigidos a los
granulados de urea. En particular, el tamaño del grano, la densidad
y la resistencia deben mantener determinados valores.
El granulado de urea se emplea, como se conoce,
en la industria de los fertilizantes. Las torres Prill, las
instalaciones de lecho fluidizado, las secadoras de tambor, etc.
pertenecen al estado de la técnica.
Se conoce a partir del documento DE 29 08 136 un
procedimiento para la fabricación de granos de urea en el lecho
fluidizado, en el que urea sólida en forma de polvo es cargada en un
lecho fluidizado, que sirve como germen para los granos de urea a
generar. Estos gérmenes son pulverizados en el lecho fluidizado con
un líquido, que contiene un material que debe incorporarse en las
partículas de urea. El líquido se adhiere en las partículas de
gérmenes de urea y los granos de material que resultan de esta
manera son secados y solidificados en el lecho fluidizado.
En este procedimiento es un inconveniente que
no se puede evitar una aglomeración de granos de urea y no se puede
conseguir una estructura uniforme del producto a generar a través de
pulverización, de manera que se obtiene el material final con
diferente calidad y composición no unitarias.
Se conoce a partir del documento DE 197 24 142
A1 la fabricación de fertilizantes mixtos granulados utilizando
suspensiones de colada. Las suspensiones de colada están
constituidas por una mezcla de urea fundida y sales inorgánicas de
grano fino, que se alimentan, a temperaturas por encima del punto de
fusión, a una instalación de lecho fluidizado conocida en sí con
descarga clasificadora del producto acabado a través del fondo del
lecho fluidizado y se inyectan a través de toberas de presión desde
abajo y en la dirección de la circulación del medio de turbulencia
en la capa fluidizada. La temperatura del aire de turbulencia
alimentado para la generación y mantenimiento del lecho fluidizado
y para la absorción del calor de cristalización de la suspensión de
colada alimentada está por debajo de la temperatura de fusión de la
colada, de manera que se lleva a cabo una solidificación y
granulación definidas de la suspensión de colada en el lecho
fluidizado a temperaturas de 95-105ºC para obtener
granulados, en los que el 95% del material presenta un tamaño del
grano de 1,6-5 mm y cuyo contenido de biuret es <
0,8 M-%. Biuret es un producto de descomposición de la urea, que se
produce sobre todo durante el calentamiento bajo disociación de
amoníaco.
Se conoce a partir del documento DE 31 17 892 A1
un aparato de lecho fluidizado para la fabricación de granulados,
en el que se introduce un líquido en la corriente de sustancia
sólida del granulador de lecho fluidizado. El aparato de lecho
fluidizado presentas una sección transversal redonda, cuya parte
inferior está configurada de manera que se estrecha cónicamente. En
la parte cónica central del granulador de lecho fluidizado
desemboca un canal de gas, en el que está dispuesta una tobera para
la inyección del líquido. A través del canal de gas se alimenta un
gas correspondiente para el mantenimiento del lecho fluidizado. El
gas alimentado en el centro desgarra el líquido introducido a través
de la tobera y arrastra una parte del material que se encuentra en
el granulador de lecho fluidizado. En este caso se obtiene un canal
de chorro más o menos definido, en el que las partículas de
material pueden entrar en contacto con líquido. A través de fondo
de forma cónica se alimenta el material pulverizado de nuevo al
canal de chorro, de manera que se produce una circulación de
partículas. Después de alcanzar un tamaño correspondiente del
granulado, las partículas son descargadas desde el granulador de
lecho fluidizado.
En este tipo de granulador de lecho fluidizado,
la alimentación del gas para la generación del lecho fluidizado y
la introducción del líquido se realizan en un lugar común en la
parte inferior del granulador de lecho fluidizado. Las partículas
que caen hacia atrás son frenadas por medio de fluidización (aire)
que circulan en dirección vertical, son arrastradas y son desviadas
hacia arriba. Se pueden producir pulsaciones, especialmente en el
caso de cantidades mayores de partículas, y diferentes
concentraciones de partículas alrededor de las toberas de
pulverización, con lo que la humidificación de las partículas puede
ser oscilante. La superficie libre relativamente grande de la
entrada de gas en forma de un anillo circular conduce a la tendencia
a la configuración de madejas de aire y, por lo tanto, a un ataque
no uniforme de la circulación. Para obtener condiciones estables de
proceso, el aparato debe funcionar a elevadas velocidades del aire,
con lo que no se pueden regular las condiciones de fluidización
libremente de acuerdo con condiciones óptimas del proceso. Las
velocidades del gas excesivas obtenidas de esta manera en la
proximidad de las toberas conducen a una aparición de polvo a
través del secado por pulverización o bien a través de la
cristalización por pulverización, y los polvos resultantes se
almacenan durante el proceso de inyección sobre otras superficies de
partículas y reducen la calidad de la superficie y la uniformidad
(por ejemplo, la redondez) del producto. Por estos motivos, es
difícil o imposible de realizar una humidificación uniforme de todas
las partículas de material a tratar con líquido. Algunas partículas
de material son pulverizadas con demasiado líquido, otras con muy
poco líquido, de manera que no se puede conseguir un producto final
con tamaño uniforme del grano y con la misma estructura del
material. Además, las instalaciones solamente son adecuadas para la
granulación de volúmenes reducidos de material y en el caso de
volúmenes mayores se plantean problemas con respecto a la generación
y al mantenimiento del canal de chorro.
Otras publicaciones, como DE 31 17 892, DE OS
102 52 734, DE 693 10 629, EP 0 026 918 y EP 1 136 485 contienen
procedimientos, en parte también para la producción de gránulos de
urea, que no son adecuadas, sin embargo, para cumplir los altos
requerimientos planteados a los gránulos de urea necesarios para la
industria del automóvil, especialmente para conseguir también un
intervalo de granulación muy estricto, una alta esfericidad, una
superficie lisa y una humedad residual reducida definida.
Todos los procedimientos conocidos para la
fabricación de granulados de urea tienen el inconveniente común de
que el producto de masas fabricado granulado de urea solamente
cumple en una medida insuficiente o incluso no cumple los
requerimientos de la desnitrificación de los gases de escape de
motores Diesel. Los granulados no son suficientemente redondos,
tienen un intervalo amplio de tamaños de los granos y no presentan
una superficie lisa.
Por otra parte, se conocen a partir del
documento DE 103 22 062 A1 una procedimiento y una instalación para
la aplicación de líquidos en una corriente de sustancia sólida de un
aparato de lecho fluidizado. En este caso, en una corriente de
sustancia sólida sustancialmente circular, que se encuentra en
dirección axial de la cámara de reacción del aparato de lecho
fluidizado, se alimenta el aire de admisión necesario para la
configuración de la corriente de sustancia sólida a través de un
intersticio que se encuentra en la zona inferior y en dirección
axial de la cámara de reacción. El líquido es introducido por medio
de una o varias toberas de una y/o varias sustancias en uno o
varios lugares en esta corriente de sustancia sólida. De esta
manera, se pueden ajustar las condiciones de la circulación en la
zona de inyección, para que el líquido pueda ser aplicado de manera
selectiva y regulable en la corriente de sustancia sólida. El
producto final que se obtiene en este caso se caracteriza por un
tamaño del grano aproximadamente igual con las mismas propiedades
del material. A través de la pulverización de líquidos puros,
soluciones, coladas o similares a través de una o varias toberas de
una y/o varias sustancias en la corriente de materia sólida se
pueden producir diferentes productos finales.
El cometido de la invención es crear un
procedimiento para la fabricación de gránulos de urea, cuyas
propiedades cumplen los requerimientos de la industria del motor y
especialmente de la industria del automóvil para el empleo como
desnitrificación de los gases de escape en motores Diesel,
especialmente superando los límites y debilidades mencionados
anteriormente de procedimientos ya conocidos.
Este cometido se soluciona de acuerdo con la
invención de manera sorprendentemente buena a través de los rasgos
característicos de la reivindicación 1 de la patente, con
preferencia en combinación con las características de una o varias
de las reivindicaciones dependientes.
Puesto que se pulveriza un líquido que contiene
urea con una temperatura entre temperatura ambiente y por encima de
la temperatura de fusión de la urea en la región de alta densidad de
partículas de una zona de inyección de una corriente de gas y
material sustancialmente circular de un aparato de lecho fluidizado
sobre la superficie de las partículas del material y se seca y se
granula en la corriente de gas a temperaturas hasta máximo
ligeramente por debajo de la temperatura de fusión de urea pura,
especialmente hasta máximo 130ºC, con una transferencia regulable
de calor y sustancia con separación simultánea, se genera un
material final con un intervalo estrecho de granulación y con una
esfericidad (definida según Wadell como la relación entre la
superficie de una esfera del mismo volumen y la superficie real,
indicada a continuación en %) > 75% y una humedad residual
definida \leq 0,5% y en particular una distribución de los tamaños
de los granos de \pm 10% o menos en torno al valor medio de los
mismos; con preferencia de \pm 8% o menos en torno al valor
medio, incluso hasta inferior a \pm 4% entorno al valor medio, de
manera que se evita una cocción conjunta de los gránulos de urea
producidos. Humedad residual definida significa especialmente que la
humedad
residual se puede fijar con anterioridad empírica o teóricamente y entonces se puede obtener de manera reproducible.
residual se puede fijar con anterioridad empírica o teóricamente y entonces se puede obtener de manera reproducible.
Otra ventaja del procedimiento de acuerdo con la
invención consiste en que a través del procedimiento se puede
regular el tamaño del granulado de urea, por ejemplo, en un
intervalo de granulado requerido de 1 a 5 mm. Los gránulos de urea
fabricados están libres de polvo y fluyen libremente y presentan una
geometría redonda con superficie lisa y rugosidad reducida. El
tamaño de los granos de granulado del producto presenta con
preferencia una tolerancia para la variación en el diámetro de
\leq 10%. Estos gránulos de urea fabricados en un aparato de
lecho fluidizado con un tamaño del grano, densidad y resistencia
regulables a través del procedimiento corresponden a los
requerimientos de la industria del automóvil para el empleo como
desnitrificación de los gases de escape en motores Diesel.
Como otra ventaja del proceso de acuerdo con la
invención hay que mencionar la estructura muy sencilla del aparato
de lecho fluidizado que se utiliza como base, que combina una alta
seguridad funcional e insensibilidad a los fallos con una
posibilidad muy buena de limpieza y, además, posibilita la
fabricación también de grandes cantidades.
Con preferencia, los gránulos de urea son
acondicionados, en particular son revestidos con agentes de
separación habituales, inorgánicos o especialmente orgánicos (por
ejemplo que se descomponen y/o se evaporan), particularmente
adecuados en la utilización para la producción de amoníaco en los
vehículos, es decir, que con preferencia no forman residuos en las
condiciones de la liberación del amoníaco desde la urea durante la
desnitrificación de gases de escape, como por ejemplo ceras,
poliolefinas, sales de amonio de ácidos grasos o similares. Esto se
puede realizar en el mismo dispositivo que la formación de los
gránulos de urea en las secciones posteriores (= dispuestas hacia
el final del dispositivo) del mismo o con preferencia (especialmente
en el caso del revestimiento) en uno o más aparatos adicionales
(por ejemplo, aparatos de lecho fluidizado, aparatos de lecho de
chorro, dispositivos de revestimiento de tambor o similares).
Otras configuraciones ventajosas se describen en
las reivindicaciones dependientes; éstas y los conceptos empleados
en ellas se explican en la descripción junto con su actuación. La
invención se refiere también a la utilización de un aparato de
lecho fluidizado (constituido con preferencia como se ha definido
anteriormente y se define a continuación) para la fabricación de
gránulos de urea para la desnitrificación de gases de escape,
especialmente en motores Diesel, con preferencia de acuerdo con el
procedimiento mencionado.
A continuación se explica en detalle la
invención con la ayuda de un ejemplo de realización, que ilustra la
invención, sin limitarla. En el dibujo correspondiente (figura 1) se
representa de forma esquemática una instalación para la realización
del procedimiento de acuerdo con la invención -con preferencia, la
instalación de puede concebir de tal forma que, cuando se proyecta
en el plano del papel delante y detrás, presenta la misma forma que
en la sección transversal mostrada en el dibujo, es decir, que vista
desde arriba, tiene una sección transversal rectangular y una forma
alargada. Esto conduce, en particular en combinación con aberturas
en forma de intersticio, a un movimiento especialmente uniforme de
las partículas en todo el aparato bajo la configuración de un
rodillo de partículas, con movimiento mejor dirigido hacia la salida
del producto. El movimiento más uniforme de las partículas y una
distribución estricta del tiempo de residencia posibilitan un
crecimiento más uniforme de los granulados a través de la inyección
que en el estado de la técnica.
Para la fabricación de gránulos de urea se
pulveriza un líquido que contiene urea con una temperatura entre
temperatura ambiente y por encima de la temperatura de fusión de la
urea en la región de alta densidad de partículas de una zona de
inyección 22 de una corriente de gas y material 15 sustancialmente
circular (con preferencia sustancialmente cilíndrica, es decir, que
se realiza alrededor de un eje longitudinal, que está con
preferencia aproximadamente paralelo a una o varias aberturas (1) en
forma de intersticio), de un aparato de lecho fluidizado sobre la
superficie de las partículas de material, y se seca y se granula en
la corriente de gas a temperaturas hasta por debajo de la
temperatura de fusión de urea pura, con preferencia hasta máximo
130ºC, con una transferencia de calor y de material regulable, con
preferencia regulada, con separación simultánea. El líquido que
contiene urea alimentado a la cámara de proceso 8 del aparato de
lecho fluidizado a través de una o varias toberas de inyección 7
y/o 6 es en este caso con preferencia una solución de urea, una
suspensión de urea, una colada de urea o una solución de colada de
urea -esta última designa una mezcla formada por adición sólo
reducida de disolventes, como agua, con punto de fusión reducido
frente a la urea pura, en la que el contenido reducido de
disolvente no se mantiene en el producto final, lo que puede
conducir, debido al secado más lento, a granulados especialmente
uniformes.
Para la granulación del líquido que contiene
urea se alimenta una cantidad necesaria de gas de proceso 10 a
través de al menos (pero también con preferencia sólo) una cámara de
aire de admisión 17, aquí con sección transversal 9 aproximadamente
rectangular y paredes laterales 5 de limitación. El gas de proceso
10 alimentado presenta temperaturas en el intervalo de -20ºC a
250ºC. En la cámara de aire de admisión 17 se distribuye el gas de
proceso 10 y entra a través de una o varias (especialmente dos)
aberturas 1 en forma de intersticio (con preferencia alargadas, que
se extienden aproximadamente paralelas a la horizontal) en la
cámara de proceso 8 en forma de uno o varios (con preferencia dos)
chorros de gas 2. La corriente de gas de proceso que entra con
preferencia horizontal en al menos una abertura 1 en forma de
intersticio es desviada por medio de una o varias (con preferencia
dos) piezas de desviación 3, que pueden ser regulables y que están
configurada con preferencia, por ejemplo, de tal forma que se
ocupan de que el gas de proceso sea desviado dirigido con
preferencia hacia arriba en curva desde la zona de admisión
sustancialmente perpendicular y en la dirección de un plano
longitudinal del aparato de lecho fluidizado a través de al menos
una abertura 1 en forma de intersticio, y en la zona de salida de
la corriente (la zona de entrada en la cámara de proceso (8)
sustancialmente paralela al eje longitudinal) hacia el interior de
la cámara de proceso 8 y circula en cada caso como una especie de
chorro libre al interior del aparato. A través de esta disposición
se puede regular una corriente de partículas especialmente
uniforme, en particular cuando la corriente de retorno (a diferencia
del estado de la técnica) se realiza de tal forma que las
partículas son frenadas por las paredes laterales de la zona de
retorno 24 y entran lateralmente en la corriente de gas. Por lo
demás, la sección transversal de los aparatos se puede incrementar
opcionalmente en una zona de expansión 14, de manera que se reduce
la velocidad de la corriente de gas de proceso continuamente hacia
arriba. El gas abandona el aparato como gas de escape 11 por encima
de la zona de expansión 14 a través de una parte de salida de aire
19, en la que se pueden integral opcionalmente al menos una
instalación de eliminación del polvo 25, por ejemplo uno o varios
cartuchos de filtro y/o elementos de filtro textil o
similar.
similar.
En la cámara de proceso 8 se encuentra una
cantidad de partículas de ureas ("material"), que son
arrastradas por el chorro de gas de proceso hacia arriba. En la
zona superior de la cámara de proceso 8 así como en la zona de
expansión 14 que se encuentra encima se reduce la velocidad del gas,
de manera que las partículas que circulan hacia arriba salen
lateralmente desde el chorro de gas 23 y caen de nuevo en la cámara
de proceso 8. La cámara de proceso 8 está delimitada en la zona
inferior por una o con preferencia por varias (aquí dos) paredes
laterales 29 inclinadas. Condicionadas por esta inclinación lateral,
las partículas son transportadas bajo la acción de la fuerza de la
gravedad a través de una zona de retorno 24 en la dirección del o de
los intersticios de entrada de gas 1, donde son arrastradas a
continuación de nuevo por el gas de proceso a la cámara de proceso
8. Con preferencia se puede ajustar una presión diferencial a través
de intersticios de entrada de gas con preferencia en forma de
ranura de acuerdo con los requerimientos del proceso, a diferencia
del estado de la técnica, y de esta manera se pueden conseguir la
uniformidad de la entrada de gas y una reducción de zonas muertas
eventualmente existentes. La sección transversal de ataque de la
corriente se puede ajustar con preferencia más reducida que en el
estado de la técnica, de manera que se pueden ajustar con mayor
precisión las condiciones de fluidización.
A través de este mecanismo se forma una
circulación muy uniforme de la sustancia sólida en un o varias (con
preferencia dos) corrientes de gas y material sustancialmente
circulares (con preferencia aproximadamente cilíndrica, es decir,
en forma de cilindro o sustancialmente de forma cilíndrica). En este
caso, cada corriente de gas y material 15 sustancialmente circular
está constituida por una circulación ascendente y un retorno en la
dirección de la entrada de gas de proceso. De esta manera, existe
una alta densidad de las partículas también en el caso de
cantidades muy pequeñas de partículas en la cámara de proceso 8 en
la zona del núcleo por encima de cada pieza de desviación 3. En
esta región se disponen una o varias toberas de pulverización 7,
que pulverizan hacia arriba en la misma dirección con respecto al
chorro de gas de proceso y sirven para la introducción del líquido
que contiene sustancia sólida. La temperatura del material en la
corriente de gas y material 15 sustancialmente circular está entre
40 y 120ºC en una forma de realización preferida posible.
A través de la alta carga de partículas en la
zona del núcleo resultan en la zona de inyección 22 condiciones muy
ventajosas para la transferencia de calor y de sustancia. Además, se
consigue que el líquido se separe en la mayor medida posible en las
partículas y estas sean humedecidas de esta manera uniformemente en
las superficies de las partículas. La humidificación uniforme con
alta circulación simultánea de sustancia sólida entre la zona de
inyección y la(s) zona(s) de retorno 24 provoca que se
forme una película de líquido muy uniforme sobre las partículas de
material. A través del proceso de solidificación, se endurece el
líquido y la sustancia sólida permanece sobre la superficie de las
partículas. De esta manera, los granulados crecen de manera muy
uniforme y homogénea, lo que conduce a una distribución muy estrecha
de los tamaños de los granos y a una estructura homogénea de las
partículas.
El gas de proceso 10 alimentado a la cámara de
proceso 8 puede descargar una parte de las partículas así como
producto fino y polvo como aire de salida 20 cargado de sustancia
sólida desde la cámara de proceso 8. Para la separación de estas
partículas se pueden emplear al menos un sistema de filtro integrado
opcionalmente en la parte de salida del aire 19 como instalación de
eliminación del polvo 25 o una o varias instalaciones de
eliminación del polvo 25 de otro tipo conectadas a continuación del
aparato. En el caso de una instalación de eliminación del polvo 25
integrada, se pueden utilizar, por ejemplo, impulsos de aire
comprimido 18 para conducir las partículas retenidas como sustancia
sólida 21 separada de retorno a la cámara de proceso 8.
A diferencia de los aparatos de lecho fluidizado
con instalaciones de filtro integradas, se facilita el retorno del
polvo porque la corriente de gas de proceso dirigida hacia arriba
está esencialmente limitada localmente y, por lo tanto, las
partículas de retorno pueden caer con seguridad fuera del chorro de
gas. A través de la acción de aspiración en la proximidad del
intersticio de entrada de gas 1 se favorece adicionalmente este
mecanismo. De manera alternativa, las partículas separadas por el
aire de salida pueden ser retornadas a la cámara de proceso 8. A
tal fin, en la zona inferior de las paredes laterales 29 inclinadas
pueden estar dispuestas una o varias alimentaciones 26 del más
diferente tipo. Condicionados por la alta velocidad del chorro de
gas de proceso en la proximidad del o de los intersticios de entrada
de gas 1 se aspiran las partículas finas y se alimentan a la zona
de inyección 22, donde son humidificadas con líquido y participan en
el proceso de crecimiento.
Una o varias (con preferencia dos) chapas de
guía 16 montadas opcionalmente (con preferencia aproximadamente
paralelas a la o a las aberturas 1 en forma de intersticio) pueden
apoyar el chorro de gas en una forma de realización preferida,
reforzar el efecto de aspiración y mejorar la alimentación de las
sustancias sólidas al interior de la zona de inyección 22. Los
efectos de aglomeración eventualmente producidos se reducen al
mínimo, puesto que en la zona de inyección 22 aparece velocidades de
circulación muy altas y, por lo tanto, fuerzas de separación
elevadas en lechos fluidizados. De esta manera, se separan las
partículas y crecen granulados muy esféricos.
El perfil de la corriente del gas de proceso en
la cámara de proceso 8 provoca, además, que las partículas finas
retornadas desde la instalación de filtro integrada opcionalmente a
la cámara de proceso no caigan de nuevo en la zona de inyección 22.
De esta manera se impide la adhesión de partículas finas y los
procesos de aglomeración que se derivan de ello.
Para la conducción continua del proceso, el
aparato puede ser equipado opcionalmente con uno o varios sistemas
de entrada 13 diferente para sustancia sólida. De este modo se
pueden conducir, por ejemplo, partículas al proceso, que pueden ser
obtenidas a través de desmenuzamiento, por ejemplo, de granulados
demasiado grandes y/o que están constituidas por granulados
demasiado pequeños. Estas partículas sirven entonces como gérmenes
de granulación o como relleno inicial para la reducción del tiempo
de puesta en servicio. Además, aquí se pueden introducir uno o más
aditivos (como los agentes de separación mencionados anteriormente)
en forma sólida en el proceso, que deben incrustarse en los
granulados.
Además, el aparato se puede proveer con uno o
más órganos de descarga 4, para poder extraer partículas desde la
cámara de proceso 8. Esto se puede realizar, por ejemplo, a través
de al menos un rebosadero y/o a través de al menos un órgano de
descarga volumétrico, por ejemplo una compuerta de rueda celular o
también a través de una criba de fuerza de gravedad, por ejemplo
una criba de zig-zag impulsada con gas de cribado o
una criba de tubo de subida.
Opcionalmente, se pueden instalar una o varias
instalaciones de desmenuzamiento 27 en la cámara de proceso 8, pero
con preferencia se pueden instalar en la región de la zona de
retorno 24 en la o en las paredes laterales 29 inclinadas, para
generar a través de desmenuzamiento material fino suficiente como
gérmenes para el proceso de formación de granulado. Además, se
pueden utilizar opcionalmente una o varias zonas de retorno 24 para
el posicionamiento respectivo de una o varias calefacciones y/u
otras instalaciones de transmisión de calor 28. Por ejemplo, la
pared de los aparatos puede estar realizada de doble pared para
utilizarlas, por ejemplo, aprovechando los portadores de calor
líquidos o gaseosos para la calefacción o refrigeración de las
paredes. De esta manera se pueden ajustar temperaturas óptimas de
las superficies con el fin de evitar, por ejemplo, deposiciones de
producto.
En la cámara de proceso 8 o en las partes de los
aparatos dispuestas encima de la misma, en la zona de expansión 14
y en la parte de salida del aire 19, se pueden disponer
opcionalmente una o varias toberas de pulverización 6, que
pulverizan con preferencia hacia abajo, pero también, en parte,
pueden pulverizar hacia arriba. Aquí -además o en lugar de la
inyección a través de la(s) tobera(s) 7- se puede
inyectar la formulación líquida para generar gérmenes de
granulación, por ejemplo, a través de secado por
pulverización/endurecimiento por pulverización en el aparato,
especialmente en la fase inicial. De manera alternativa, a través
de una parte de las instalaciones de pulverización 6 y/o 7 se pueden
pulverizar aditivos en forma de agentes de revestimiento orgánicos
o inorgánicos (especialmente agentes de separación) u otros
componentes en forma líquida y de esta manera se pueden incrustar
(al menos en gran medida) de forma homogénea en la estructura del
granulado. Cuando la(s) tobera(s) de pulverización 7
pasa(n) por la(s)
cámara(s) de admisión de aire 17 impulsadas por la temperatura, se pueden proveer opcionalmente las partes que conducen líquido con aislamientos o con uno o varios sistemas de refrigeración o de calefacción 12 diferentes, para prevenir daños en la formulación líquida.
cámara(s) de admisión de aire 17 impulsadas por la temperatura, se pueden proveer opcionalmente las partes que conducen líquido con aislamientos o con uno o varios sistemas de refrigeración o de calefacción 12 diferentes, para prevenir daños en la formulación líquida.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de aplicación
1
En una instalación de lecho fluidizado de la
micro técnica sin fondo de distribución del aire y con un área de
la sección transversal de 0,2 m^{2}, se inyectaron 60 kg/h de una
solución acuosa de urea y se transfirieron a través de granulación
por pulverización a gránulos de urea. La temperatura del aire de
admisión era 120ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Los gránulos de urea resultantes tenían las
siguientes propiedades:
- \quad
- 2,5 mm de diámetro con una tolerancia de \pm 0,1 mm,
- \quad
- Esfericidad 92%,
- \quad
- Superficie lisa,
- \quad
- Humedad residual 0,1%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de aplicación
2
En una instalación de lecho fluidizado de la
micro técnica sin fondo de distribución del aire y con un área de
la sección transversal de 0,2 m^{2}, se inyectaron 50 kg/h de una
colada de urea y se transfirieron a través de granulación por
pulverización (cristalización por pulverización) a gránulos de urea.
La temperatura del aire de admisión era 90ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Los gránulos de urea resultantes tenían las
siguientes propiedades:
- \quad
- 2,5 mm de diámetro con una tolerancia de \pm 0,2 mm,
- \quad
- Esfericidad 90%,
- \quad
- Superficie lisa.
\newpage
Ejemplo de aplicación
3
En una instalación de lecho fluidizado de la
micro técnica sin fondo de distribución del aire y con un área de
la sección transversal de 0,2 m^{2}, se inyectaron 60 kg/h de una
solución de colada de urea y se transfirieron a través de
granulación por pulverización (cristalización por pulverización) a
gránulos de urea. El líquido se calentó por encima del punto de
fusión y tenía un contenido de agua del 10%. La temperatura del
aire de admisión era 90ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Los gránulos de urea resultantes tenían las
siguientes propiedades:
- \quad
- 2,5 mm de diámetro con una tolerancia de \pm 0,1 mm,
- \quad
- Esfericidad 90%,
- \quad
- Superficie lisa,
- \quad
- Humedad residual 0,1%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de aplicación
4
Los gránulos de urea fabricados de acuerdo con
el ejemplo de aplicación 3 se revistieron en una instalación de
lecho fluidizado de la micro técnica sin fondo de distribución del
aire y con un área de la sección transversal de 0,2 m^{2} en una
cantidad de 30 kg/h con un agente de separación orgánico. Como
resultado, se puede evitar la tendencia a la cocción de los
gránulos de urea no tratados.
Claims (18)
1. Procedimiento para la fabricación de gránulos
de urea con una esfericidad > 75% y una humedad residual
definida \leq ,5%, en un aparato de lecho fluidizado, en el que se
introduce un líquido que contiene urea con una temperatura entre
temperatura ambiente y por encima de la temperatura de fusión en una
corriente de sustancia sólida del aparato de lecho fluidizado y se
mantiene la corriente de lecho fluidizado a través de una
circulación de gas que se alimenta desde abajo, caracterizado
porque
- -
- la corriente de gas es alimentada a la cámara de proceso (8) del aparato de lecho fluidizado sustancialmente horizontalmente y es desviada en la cámara de proceso (8),
- -
- una corriente de partículas de materia que procede de una corriente de gas y material sustancialmente circular (15) formada en la cámara de proceso (8) es alimentada lateralmente a los chorros de gas (2) en la zona de entrada en la cámara de proceso (8),
- -
- la velocidad de la circulación de la corriente de gas y material entre la zona de entrada de los chorros de gas (2) en la cámara de proceso (8) y una zona de inyección (22) puede ser aumentada por medio de chapas de guía (16) regulables y/o por aberturas en forma de intersticio regulables (1), de tal manera que a través del efecto de aspiración de los chorros de gas (2), son arrastradas más partículas de materia desde la corriente de gas y material (15) sustancialmente circular y de esta manera se ajusta una corriente regulable con alta carga de partículas,
- -
- un líquido que contiene urea es pulverizado en la zona de alta carga de partículas de una zona de inyección (22) sobre la superficie de las partículas de materia y en la corriente de gas a temperaturas máximas inferiores a la temperatura de fusión de la urea pura, se deshidrata y se granula con separación simultánea por una transferencia de calor y/o de materia controlada o no controlada.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el líquido que
contiene urea es pulverizado y es secado en una corriente de gas a
temperaturas hasta máximo 130ºC.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque como líquido que
contiene urea se utiliza una solución de urea, una suspensión de
urea, una colada de urea o una solución de colada de urea.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se alimenta un
gas de proceso (10) al aparato de lecho fluidizado con temperaturas
entre -20ºC y 250ºC.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la temperatura
de la materia en la corriente de gas y material sustancialmente
circular (15) se mantiene entre 40ºC y 120ºC.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se alimentan uno
o varios aditivos en forma de agentes de separación orgánicos o
inorgánicos en forma líquida a la zona de inyección (22) para
influir sobre las propiedades del material.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque por medio de una
instalación de eliminación del polvo (25), la sustancia sólida (21)
precipitada desde el aire de escape cargado con sustancia sólida
(20) es conducida a la corriente de gas y material (15)
sustancialmente circular.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el líquido que
contiene urea y los aditivos son inyectados en la corriente de gas
y material (15) sustancialmente circular a través de una o varias
toberas de pulverización (7) que pulverizan hacia arriba y/o a
través de una o varias toberas de pulverización (6), que pulverizan
en dirección discrecional.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la corriente de
gas y material (15) sustancialmente circular se puede ajustar de
forma regulable a través de la modificación del tamaño y
configuración de una o varias aberturas en forma de intersticio (1)
y/o a través de una o varias chapas de guía (16), de manera que
estas últimas están previstas con preferencia en la cámara de
proceso (8).
10. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque a la corriente
de gas y material (15) sustancialmente circular se añaden
partículas de material sólido a través de uno o varios sistemas de
entradas (13).
11. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en la zona de
retorno (24) de la corriente de gas y material (15) sustancialmente
circular se genera materia fina como gérmenes para el proceso de
formación de granulado por medio de una o varias instalaciones de
desmenuzamiento (27).
\newpage
12. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la pared
lateral o paredes laterales (29) del aparato de lecho fluidizado se
pueden refrigerar o calentar a través de una o varias instalaciones
de transmisión de calor (28).
13. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los gránulos de
urea obtenidos son provistos en al menos otra etapa dentro de una
sección posterior del aparato de lecho fluidizado propiamente dicho
o con preferencia en un aparato adicional con al menos un agente de
separación inorgánico o con preferencia orgánico.
14. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque los gránulos de
urea presentan un intervalo de granulación muy estrecho de \pm
10% del diámetro medio de los granos o menos, con preferencia de
\pm 8% o menos, en particular de \pm 4% o menos.
15. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque para ejercer
una influencia sobre las propiedades del material, se agregan uno o
varios aditivos en forma de agentes de separación orgánicos en
forma líquida.
16. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la corriente de
gas y material (15) sustancialmente circular es ajustada de forma
regulable por medio de una o varias aberturas en forma de
intersticio (1) ajustadas fijamente o regulables y/o por medio de
una o varias chapas de guía (16) ajustadas fijamente o regulables,
en el que una o varias piezas de desviación (3), que pueden ser
regulables, están previstas, respectivamente, en la zona de
la(s) abertura(s) en forma de intersticio, en su zona
central colocada en el interior de la instalación, las cuales se
ocupan de que el gas de proceso sea dirigido hacia arriba en curva
desde la zona de admisión sustancialmente perpendicular y en la
dirección de un plano longitudinal del aparato de lecho fluidizado
a través de al menos una abertura (1) en forma de intersticio, con
preferencia dos aberturas (1) en forma de intersticio, y en la zona
de salida de la corriente, es decir, la zona de entrada en la
cámara de proceso (8), sustancialmente paralela al eje
longitudinal.
17. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la cámara de
proceso (8), vista desde arriba, tiene una sección transversal al
menos aproximadamente rectangular.
18. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la corriente de
gas y material (15) sustancialmente circular está configurada de
forma sustancialmente cilíndrica y están previstas una o varias,
con preferencia dos, corrientes de material sustancialmente
cilíndricas de este tipo en el aparato de lecho fluidizado.
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