ES2934058T3 - Dispositivo de granulación de urea y procedimiento realizado en el dispositivo - Google Patents

Dispositivo de granulación de urea y procedimiento realizado en el dispositivo Download PDF

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Petrus Anna Maria Robertus Simons
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Abstract

Se describe un granulador de lecho fluidizado para granulación con urea o líquidos que contienen urea, en el que el líquido de granulación se suministra a través de un colector de suministro que comprende un cabezal y elevadores. Los conductos ascendentes están provistos, al menos en parte, dentro de canales para gas secundario. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de granulación de urea y procedimiento realizado en el dispositivo
Introducción
La invención se refiere a un granulador de lecho fluidizado. El granulador es especialmente adecuado para la granulación con urea o líquidos que contienen urea, como urea fundida. El granulador es adecuado, por ejemplo, para formar urea o gránulos que contienen urea. Los gránulos de urea (que pueden incluir aditivos como sales de amonio) se usan principalmente como fertilizante y, por ejemplo, también se pueden usar para la alimentación del ganado y para disminución de NOx.
La invención se refiere a un granulador de lecho fluidizado. En el funcionamiento de un granulador de este tipo, se mantiene un lecho fluidizado de partículas en uno o más compartimentos de granulación mediante el suministro de gas de fluidización, a menudo aire, a través de una placa de fluidización. Esta placa está dispuesta en el fondo de dichos compartimentos y presenta numerosas aberturas para el gas de fluidización. En funcionamiento del dispositivo, el líquido de granulación (por ejemplo, urea fundida, como con más del 90 % en peso o más del 95 % en peso de urea, por ejemplo, con menos del 5 % en peso de agua) se suministra al lecho fluidizado usando boquillas en la placa de fluidización. Las boquillas también usan gas secundario, a menudo aire; dicho gas se usa, por ejemplo, en las boquillas para atomizar el líquido de granulación en un aerosol o para transportar las partículas a través de una película del líquido de granulación; dicha película está formada por la boquilla. En cada compartimento del granulador, las boquillas se proporcionan típicamente en una formación en la placa de fluidización. En funcionamiento, el gas de fluidización sube por las aberturas de la placa de fluidización para asegurar la fluidización de las partículas en los compartimentos de granulación y eliminar el calor de cristalización. Por lo tanto, debajo de la placa de fluidización se disponen tres sistemas de suministro: un sistema de suministro de gas de fluidización, un sistema de suministro de líquido de granulación (por ejemplo, para urea fundida) y un sistema de suministro de gas secundario.
En la presente invención, el gas de fluidización y el gas secundario se suministran por separado, por ejemplo, a diferentes temperaturas, diferentes caudales y/o diferentes presiones, y son, por ejemplo, ambos aire. En una realización preferida, la temperatura del gas de fluidización es de hasta 50 °C (la temperatura mínima es, por ejemplo, la temperatura ambiente) y el gas secundario tiene una temperatura de, por ejemplo, al menos 60 °C o al menos 100 °C, y por ejemplo hasta 150°C. En la invención, la alta temperatura preferida del gas secundario, preferiblemente aire secundario, se puede usar ventajosamente para evitar que la urea fundida, como líquido de granulación preferido, se solidifique en partes del colector, del granulador según la invención, para suministro de líquido de granulación; dichas partes están ubicadas dentro del espacio para el gas secundario.
La publicación EP 2055373 (también publicada como US 2012/0282361) describe un granulador que comprende una unidad de granulación que tiene un piso inferior con una placa perforada en su parte inferior, una tubería de suministro de aire superior para suministrar aire de fluidización al piso inferior y boquillas de rociado para rociar el líquido de granulación. Las boquillas están dispuestas en el centro de las salidas de aire de las tuberías de suministro de aire, cada una de las cuales se ramifica desde una tubería de suministro de aire inferior y dichas tuberías tienen respectivamente una abertura en el piso inferior para inyectar el aire en la unidad de granulación. La publicación EP 2055373 ilustra en la figura 1 esquemáticamente un granulador con boquillas de pulverización conectadas a una línea de suministro de granulación horizontal que pasa extensamente a través de una tubería de suministro de aire superior para aire de fluidización. En la publicación EP 2055373, el aire de fluidización está a 44°C y por lo tanto relativamente frío (Tabla 2), por lo que existe el riesgo de enfriamiento y solidificación del líquido de granulación en el cabezal en la publicación EP 2055373 o, alternativamente, el líquido de granulación debe estar muy caliente en la entrada del granulador de la publicación EP 2055373.
El documento "Diseño de granulación STAMI UREA LAUNCH FINISH" describe que en la tecnología de granulación de urea Stamicarbon, se utiliza un granulador de lecho fluido en el que se introduce la masa fundida de urea a través de múltiples boquillas de pulverización de película. Se introduce una corriente continua de aire secundario a través del anillo de aire instalado alrededor de cada boquilla de pulverización y se encarga del transporte de las semillas/gránulos a través de la película de urea fundida. El granulador de lecho fluido se divide en múltiples secciones de granulación en las que se introduce la urea fundida a través de boquillas y algunas secciones de enfriamiento en las que se enfrían los gránulos formados. El aire de fluidización se distribuye sobre las secciones de granulación y enfriamiento para mantener el lecho fluidizado y eliminar el calor de cristalización generado.
El artículo "Corning of age" (Crecimiento) en Nitrogen & Methanol no. 272, noviembre-diciembre de 2004, páginas 37­ 43, XP001212587, menciona que el granulador del proceso de granulación de urea en lecho fluidizado de Stamicarbon incluye una serie de colectores múltiples a lo largo del granulador. Estos múltiples de escape están ubicados debajo de la placa de fluidización y cada uno comprende un tubo de múltiple para el aire con un tubo de múltiple coaxial para el material fundido, dentro del tubo del múltiple para aire.
Un objeto de la presente invención es proporcionar un granulador de lecho fluidizado mejorado.
Resumen
La invención se refiere en un primer aspecto a un granulador de lecho fluidizado para granulación con urea o líquidos que contienen urea, comprendiendo el granulador un recinto de granulador, en el que el recinto de granulador comprende: una pared inferior, una pared superior, una entrada para gas de fluidización, un entrada para gas secundario, una salida para partículas de producto sólido, una salida para gas de escape y, opcionalmente, una entrada para partículas semilla, en donde el recinto del granulador comprende una pluralidad de compartimentos de granulación que están dispuestos en serie en la dirección longitudinal del granulador, en donde el granulador comprende además una entrada para el líquido de granulación y un colector de suministro de líquido de granulación, en donde el colector de suministro de líquido de granulación comprende un múltiple de escape para líquido de granulación y una pluralidad de tubos ascendentes, en donde el múltiple de escape para líquido de granulación está conectado a dicha entrada para el líquido de granulación y a un pluralidad de dichos tubos ascendentes, donde el recinto del granulador comprende además una placa de fluidización y al menos en dichos compartimentos de granulación una placa de separación, en donde la placa de separación está apartada de la placa de fluidización en dirección vertical y se coloca debajo de la placa de fluidización, donde la placa de separación está dispuesta entre dicha pared inferior y dicha placa de fluidización, donde dicho recinto del granulador comprende un primer espacio entre dicha pared superior y dicha placa de fluidificación, un segundo espacio entre dicha placa de fluidización y dicha placa de separación, y un tercer espacio entre dicha placa de separación y dicha pared inferior; respectivamente, dicho primer, segundo y tercer espacio tienen un recinto, en donde dicho granulador está configurado para mantener un lecho fluidizado de partículas en funcionamiento en dicho primer espacio, y en donde el recinto de dicho primer espacio comprende dicha salida para partículas de productos sólidos, dicha salida para gases de escape y, opcionalmente, dicha entrada para partículas semilla, en donde el recinto de dicho segundo espacio comprende dicha entrada para el gas de fluidización, y en donde la placa de fluidización comprende aberturas para el paso de dicho gas de fluidización desde dicho segundo espacio a dicho primer espacio, en donde dicho recinto de dicho tercer espacio comprende dicha entrada para gas secundario, en donde el granulador comprende en dichos compartimientos del granulador una pluralidad de boquillas para suministrar dicho líquido de granulación en dicho primer espacio, en donde al menos una de dichas boquillas comprende una entrada de boquilla para dicho gas secundario y una entrada de boquilla para dicho líquido de granulación, en donde dicho granulador comprende un canal de gas secundario que se extiende desde una abertura de gas secundario en dicha placa de separación a través de dicho segundo espacio a dicha entrada de boquilla para gas secundario, en donde dicho colector de suministro de líquido de granulación se proporciona en parte en dicho tercer espacio y en parte en dicho segundo espacio y en donde al menos uno de dichos tubos ascendentes se proporciona al menos en parte dentro de dicho canal de gas secundario , en donde dicho tubo ascendente pasa a través de dicha abertura de gas secundario o se une a dicho múltiple de escape en dicha abertura de gas secundario.
La invención también se refiere a un procedimiento de granulación de urea, llevado a cabo en un granulador de este tipo, en donde el procedimiento comprende el suministro de urea fundida como líquido de granulación a la entrada del líquido de granulación y, a través del colector de suministro de líquido de granulación, que incluye el múltiple de escape y los tubos ascendentes, el suministro de gas de fluidización a la entrada de gas de fluidización y suministro de gas secundario a la entrada de gas secundario del granulador, y extracción de granulado de la salida de granulado, y mantenimiento de un lecho fluidizado de gránulos en el primer espacio y suministro de líquido de granulación al primer espacio utilizando la boquilla .
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 ilustra esquemáticamente un granulador de ejemplo según la invención.
La figura 2 ilustra esquemáticamente un granulador de ejemplo según la invención; donde la Fig. 2A muestra una vista general y la Fig. 2B muestra una sección transversal parcial ampliada.
La figura 3 ilustra esquemáticamente un granulador de ejemplo según la invención.
La figura 4 ilustra esquemáticamente un granulador de ejemplo según algunas realizaciones de la invención.
La figura 5 ilustra esquemáticamente un granulador de ejemplo según la invención.
La figura 6 ilustra esquemáticamente granuladores; la figura 6A ilustra un granulador según la invención, las figuras 6B y 6C muestran secciones transversales.
La figura 7 ilustra esquemáticamente un granulador de referencia, no acorde con la invención.
La figura 8 ilustra una vista isométrica de un granulador de ejemplo según la invención.
Descripción detallada
El granulador de la invención tiene una configuración especial de los espacios utilizados para el suministro de gas de fluidización y para el suministro de gas secundario al granulador y tiene una configuración especial del colector de suministro de líquido de granulación. Esta configuración permite, por ejemplo, una limpieza más fácil del granulador. Otras ventajas de la invención se analizan a continuación en la descripción detallada.
Una característica del granulador según la invención es que comprende un colector de suministro de líquido de granulación que se proporciona en parte en el tercer espacio que comprende una entrada para gas secundario. Esto proporciona la ventaja de que el volumen relativamente grande de gas secundario relativamente caliente en el tercer espacio calienta el líquido de granulación en dicha parte del colector de suministro de líquido de granulación.
En una realización preferida, el colector de líquido de granulación se proporciona en el tercer espacio y el recinto del tercer espacio comprende la entrada para el líquido de granulación. En esta realización preferida, el múltiple de escape está en particular dispuesto completamente dentro del tercer espacio. Ventajosamente, el líquido de granulación en el múltiple de escape está en contacto indirecto de intercambio de calor con el gas secundario relativamente caliente en el tercer espacio de manera que se reducen las pérdidas de calor.
Un ejemplo de granulador (1) de lecho fluidizado se ilustra en Figuras 1, 2 y 3. En la siguiente discusión general, los signos de referencia a los elementos ilustrados en los dibujos se dan simplemente por conveniencia; estos signos de referencia no limitan la invención ni las reivindicaciones.
La invención se refiere a un granulador (1) de lecho fluidizado para granulación con urea o líquidos que contienen urea. El granulador comprende un recinto de granulador (2). El recinto del granulador (2) comprende una pared inferior (3), una pared superior (4), una entrada para gas de fluidización (5), una entrada para gas secundario (6), una salida para partículas de producto sólido (7), un salida para gases de escape (8), y opcionalmente una entrada para partículas semilla (9). El recinto del granulador (2) comprende una pluralidad de compartimentos de granulación (A, B), que están dispuestos en serie en la dirección longitudinal del granulador. El granulador (1) comprende además una entrada para líquido de granulación (10) y un colector de suministro de líquido de granulación (11). El colector de suministro de líquido de granulación (11) comprende un múltiple de escape de líquido de granulación (12) y una pluralidad de tubos ascendentes (13). El múltiple de escape de líquido de granulación (12) está conectado a la entrada para líquido de granulación (10) ya una pluralidad de dichos tubos ascendentes (13). El recinto del granulador (2) comprende además una placa de fluidización (14) y al menos en dichos compartimentos de granulación (A, B) una placa de separación (15). La placa de separación (15) está separada de la placa de fluidización (14) en dirección vertical y se coloca debajo de la placa de fluidización (14). La placa de separación (15) está dispuesta entre dicha pared inferior (3) y dicha placa de fluidización (14).
El recinto del granulador (2) comprende además un primer espacio (21) entre dicha pared superior (4) y dicha placa de fluidificación (14), un segundo espacio (22) entre dicha placa de fluidificación (14) y dicha placa de separación (15), y un tercer espacio (23) entre dicha placa de separación (15) y dicha pared inferior (3). Dicho primer, segundo y tercer espacio tienen cada uno un recinto. El granulador está configurado para mantener en funcionamiento un lecho fluidizado de partículas en dicho primer espacio (21). El recinto de dicho primer espacio (21) comprende dicha salida para partículas de producto sólido (7), dicha salida para gases de escape (8), y opcionalmente dicha entrada de partículas semilla (9). El recinto de dicho segundo espacio (22) comprende dicha entrada para gas de fluidización (5). La placa de fluidización (14) comprende aberturas (16) para el paso de dicho gas de fluidización desde dicho segundo espacio (22) a dicho primer espacio (21). El recinto de dicho tercer espacio (23) comprende dicha entrada (6) para gas secundario.
El granulador comprende además en dichos compartimentos del granulador (A, B) una pluralidad de boquillas (17) para suministrar dicho líquido de granulación a dicho primer espacio (21). Al menos una de dichas boquillas (17) comprende una entrada de boquilla (18) para dicho gas secundario y una entrada de boquilla (19) para dicho líquido de granulación. El granulador comprende un canal de gas secundario (20) que se extiende desde una abertura de gas secundario (25) en dicha placa de separación (15) a través de dicho segundo espacio (22) hasta dicha entrada de boquilla (18) para gas secundario. El colector de suministro de líquido de granulación (11) se proporciona en parte en dicho tercer espacio (23) y en parte en dicho segundo espacio (22). Al menos uno de dichos tubos ascendentes (13) está provisto al menos en parte dentro de dicho canal de gas secundario (20). Dicho tubo ascendente (13) pasa a través de dicha abertura de gas secundario (25) o se une a dicho múltiple de escape (12) en dicha abertura de gas secundario (25).
El granulador es especialmente adecuado para la granulación con urea o líquidos que contienen urea.
El recinto del granulador (2) tiene a menudo forma de caja y también puede tener, por ejemplo, forma ovalada en vista superior. El recinto suele ser oblongo, por ejemplo, que tiene una dirección de la longitud horizontal mayor (por ejemplo, al menos 2 veces mayor) que la dirección de la anchura horizontal perpendicular. El recinto del granulador (2) comprende una pared inferior (3), una pared superior (4) y paredes laterales. La pared inferior es, por ejemplo, una placa de metal o un piso de concreto. El recinto del granulador (2) comprende un primer espacio (21). El recinto del granulador comprende una pluralidad de compartimentos de granulación (A, B). Los compartimentos de granulación están dispuestos en serie en una dirección longitudinal del granulador, y normalmente se proporcionan en dicho primer espacio (21).
El recinto del granulador (2), en particular el primer espacio (21), comprende además preferentemente al menos un compartimento de refrigeración (C) corriente abajo de dichos compartimentos de granulación. Los compartimentos están separados entre sí por un divisor como un deflector (26), el divisor es, por ejemplo, una placa conectada a una pared lateral y el primer espacio, por ejemplo, incluye aberturas entre los divisores y la placa de fluidización (14) y entre los divisores y la pared superior, para permitir el transporte de las partículas. El uso de una pluralidad de compartimentos dispuestos en serie, separados por dichos divisores, proporciona un mejor control del tiempo de residencia de las partículas en el granulador. En funcionamiento, las partículas en el lecho fluidizado se mueven desde el compartimento de corriente arriba a los compartimentos de corriente abajo, y generalmente a la salida de granulado (7) donde se retiran las partículas formadas. Los gránulos de tamaño insuficiente se reciclan opcionalmente, por ejemplo, como semillas; los gránulos sobredimensionados en el material granulado se trituran opcionalmente (típicamente fuera del granulador) y los gránulos triturados son reciclados, por ejemplo. En algunas realizaciones, se omite el reciclado de gránulos de tamaño insuficiente y/o gránulos de tamaño excesivo (triturados).
El granulador (1) comprende además una entrada para líquido de granulación (10) y un colector de suministro de líquido de granulación (11). En una planta de urea, la entrada es, por ejemplo, para urea fundida, que comprende, por ejemplo, al menos 90% en peso o al menos 95% en peso o al menos 98% en peso de urea; y típicamente comprende un aditivo de granulación tal como formaldehído. La masa fundida también puede comprender biuret. El líquido de granulación también puede comprender, por ejemplo, o consistir esencialmente (por ejemplo, al menos el 90 % en peso) en una mezcla de urea, opcionalmente biuret, y un aditivo; el aditivo es, por ejemplo, una sal de amonio. El líquido de granulación normalmente comprende menos del 5% en peso o menos del 2% en peso de agua.
El procedimiento de granulación llevado a cabo en el granulador se basa, por ejemplo, en la evaporación del agua y/o el enfriamiento del líquido de granulación para proporcionar la solidificación del líquido de granulación y el crecimiento de las partículas. Por ejemplo, el gas de fluidización y/o el gas secundario proporcionan refrigeración. En una realización ejemplar del procedimiento de granulación, un líquido de granulación, preferiblemente una urea fundida, se solidifica en el granulador y en particular sobre los gránulos. En realizaciones ejemplares en las que las boquillas son boquillas de pulverización formadoras de película, la granulación puede implicar el crecimiento en capas de los gránulos.
La entrada del líquido de granulación está conectada, por ejemplo, a (una salida de) una sección de evaporación de una planta de urea, tal como una etapa o etapas de evaporación al vacío.
El granulador, en particular el espacio de granulación, comprende una salida para el gas de escape (8) (típicamente en la pared superior o cerca de la parte superior y/o típicamente en un extremo corriente abajo en dirección longitudinal), una salida para partículas de producto sólido (7) y opcionalmente una entrada para partículas de semillas (9). La salida de granulado (7) y la entrada de semillas opcional (9) suelen estar en extremos opuestos del recinto del granulador (2), los extremos son opuestos en la dirección longitudinal del granulador. La salida de granulado (7) se proporciona, por ejemplo, en dicho compartimento de refrigeración (C).
El recinto del granulador (2) comprende además una entrada para el gas de fluidización (5) y una entrada separada para el gas secundario (6). De esta manera, el gas de fluidización (por ejemplo, aire) y el gas secundario (por ejemplo, aire) pueden tener diferentes temperaturas, caudales, composición y/o presión en funcionamiento.
El recinto del granulador (2) comprende además una placa de fluidización (14). La placa de fluidización forma el fondo de los compartimentos de granulación (A, B) y del compartimento de refrigeración opcional (C). La placa de fluidización (14) comprende aberturas (16) para el paso del gas de fluidización al primer espacio (21), en particular a los compartimentos de granulación (A, B) y al compartimento opcional de refrigeración (C). De esta forma, el granulador está configurado para mantener en funcionamiento un lecho fluidizado de partículas en dicho primer espacio (21). El recinto del primer espacio (21) comprende la salida (7) para las partículas sólidas del producto (es decir, los gránulos), la salida para los gases de escape (8) (para los gases de escape correspondientes al gas de fluidización y al gas secundario), y opcionalmente la entrada para partículas semilla (9); aquí el recinto del primer espacio es proporcionado, por ejemplo, por las paredes laterales y/o paredes superiores de los compartimentos de granulación (A, B) y el compartimento de refrigeración opcional (C) y la placa de fluidización (14). Por consiguiente, el primer espacio (21) está dispuesto entre la pared superior (4) y la placa de fluidificación (14). La placa de fluidificación (14) está dispuesta, por ejemplo, como una placa horizontal y opcionalmente está ligeramente inclinada (por ejemplo, hasta 10° o hasta 2°), en particular en la dirección longitudinal.
La placa de separación (15) suele estar dispuesta como placa horizontal, pero también puede estar ligeramente inclinada (por ejemplo, hasta 10° o hasta 2°), en particular en la dirección longitudinal, por ejemplo, con la parte más alta de la placa más cerca de la salida de gas (8) que la parte más baja de la placa. Esto se puede utilizar para facilitar la limpieza, por ejemplo, de biuret insoluble que se puede enjuagar hacia un lado inferior de la placa para facilitar su extracción. La placa de fluidización (14) y la placa de separación (15) suelen estar dispuestas como placas paralelas, pero también pueden estar ligeramente inclinadas entre sí, por ejemplo, hasta 10° o hasta 5°. En el caso de una placa de separación inclinada, la placa de fluidización preferiblemente también está inclinada y paralela a la placa de separación inclinada para optimizar el flujo de gas.
El granulador comprende en los compartimentos del granulador (A, B) una pluralidad de boquillas (17) para suministrar el líquido de granulado al primer espacio (21). Las boquillas son, por ejemplo, boquillas de pulverización de película o boquillas de atomización; también son posibles otros tipos de boquillas en el granulador de la invención. En algunas realizaciones, los compartimentos del granulador comprenden una pluralidad de picos para suministrar el líquido de granulación al primer espacio, por ejemplo, como boquillas (17). Preferiblemente, las boquillas se extienden a través de una abertura en la placa de fluidización. Preferiblemente, cada boquilla tiene una salida de boquilla para líquido de granulación que sobresale de la placa de fluidización hacia el primer espacio. Las boquillas generalmente se proporcionan a intervalos en la dirección longitudinal, estos intervalos contribuyen al crecimiento en capas. Las boquillas están en algunas realizaciones montadas en la placa de fluidización, dentro del primer espacio. Sin embargo, preferiblemente cada boquilla se extiende a través de una abertura en la placa de fluidización, y cada boquilla, por ejemplo, no es más ancha que la abertura al menos en el extremo de pulverización de la boquilla. Ventajosamente, en algunas realizaciones, la placa de fluidización se puede quitar fácilmente (por ejemplo, con fines de limpieza) moviendo la placa hacia arriba y las boquillas no bloquean dicho movimiento. La placa de fluidización tiene, por ejemplo, una abertura para cada boquilla.
Al menos una boquilla (17), preferiblemente una pluralidad de boquillas (por ejemplo, más de 10 o más de 30 boquillas) o incluso todas las boquillas, comprende una entrada de boquilla (18) para el gas secundario, y comprende además una entrada de boquilla separada (19) para el líquido de granulación. La entrada de la boquilla (18) para el gas secundario está conectada a la entrada del recinto del granulador para el gas secundario (6). La entrada de la boquilla (19) para el líquido de granulación está conectada a la entrada de líquido de granulación (10) del granulador a través del colector de suministro de líquido de granulación (11).
En el granulador de lecho fluidizado de la invención, el colector de suministro de líquido de granulación (11) comprende un múltiple de escape para líquido de granulación (12) y una pluralidad de tubos ascendentes (13), donde el múltiple de escape para líquido de granulación (12) está conectado a la entrada para el líquido de granulación (10) del granulador y a una pluralidad de tubos ascendentes (13).
Además, el recinto del granulador (2) comprende, al menos en dichos compartimentos de granulación (A, B) una placa de separación (15). La placa de separación (15) está separada de la placa de fluidización (14) en dirección vertical y se coloca debajo de la placa de fluidización (14) en el recinto del granulador. Por tanto, la placa de separación (15) está dispuesta entre la pared inferior (3) y la placa de fluidización (14). En algunas realizaciones, la placa de separación (15) se omite en el compartimiento de enfriamiento (C) (véase, por ejemplo, la Fig. 3).
Por tanto, el recinto del granulador (2) comprende, además del primer espacio (21), un segundo espacio (22) entre la placa de fluidización (14) y la placa de separación (15), y un tercer espacio (23) entre la placa de separación placa (15) y la pared inferior (3). El primer, segundo y tercer espacio tienen cada uno un recinto (formado por dicho par de placas y/o pared, y las paredes laterales del granulador).
El recinto del segundo espacio (22) comprende la entrada (5) para el gas de fluidización, por ejemplo, en una pared lateral, y en el caso de un granulador en forma de caja, por ejemplo, en una pared lateral larga paralela a la dirección longitudinal. El recinto del tercer espacio (23) comprende la entrada (6) para gas secundario, por ejemplo, en una pared lateral y, en el caso de un granulador en forma de caja, por ejemplo, en una pared lateral larga paralela a la dirección longitudinal, como se ilustra en la Fig. 8 que muestra las paredes laterales (27).
El granulador comprende un canal de gas secundario (20) que se extiende desde una abertura de gas secundario (25) en la placa de separación (15) a través del segundo espacio (22) hacia una entrada de boquilla (18) para gas secundario. De esta manera, en funcionamiento, el gas secundario pasa al recinto del granulador por la entrada (6), fluye a través del tercer espacio (23), a través de una abertura de gas secundario (25) y a través del canal de gas secundario (20) que está conectado a dicho abertura (25), y llega a una entrada de boquilla (18) de una boquilla (17). Preferiblemente, el canal de gas secundario (20) está dispuesto como un tubo vertical recto que conecta una abertura de gas secundario (25) y una entrada de boquilla (18) que están dispuestas en la misma línea vertical, por ejemplo, en línea recta a 85° a 95°, o a 90° perpendicular a la horizontal o en tal ángulo a la placa de separación (15), es decir, con un ángulo vertical en ese rango para al menos una dirección en el plano horizontal.
Además, en funcionamiento, el gas de fluidización pasa al recinto del granulador en la entrada de gas de fluidización (5), fluye a través del segundo espacio (22) y luego a través de una de las numerosas aberturas (16) en la placa de fluidización hacia el primer espacio (21).
En el granulador de la invención, el colector de suministro de líquido de granulación (11) se proporciona en parte en el tercer espacio (23), por lo tanto, debajo de la placa de separación (15). Esta primera parte contiene la entrada para líquido de granulación (10), o recibe líquido de granulación desde la entrada de líquido de granulación (10), y está en particular corriente arriba (para líquido de granulación) de los tubos ascendentes (13). La otra segunda parte del colector de suministro de líquido de granulación (11) la proporcionan los tubos ascendentes (13); dichos tubos ascendentes (13) están provistos al menos en parte en el segundo espacio (22).
Para abarcar la distancia vertical entre la parte del colector de suministro de líquido de granulación (11) debajo de la placa de separación (15) y la entrada de la boquilla (19), al menos uno de dichos tubos ascendentes (13) (para líquido de granulación) está provisto, al menos en parte, dentro de un canal de gas secundario (20). El tubo ascendente (13) pasa a través de la abertura de gas secundario (25) del canal de gas secundario (20), en una realización menos preferida, el tubo ascendente se une al múltiple de escape (12) en esta abertura de gas secundario (25). El tubo ascendente (13) está en un extremo (el extremo superior) conectado a una entrada de boquilla (19). La abertura de gas secundario (25) es preferiblemente una abertura del fondo del canal de gas secundario (20), o el canal (20) es, por ejemplo, un tubo que se extiende a través de la abertura (25) y que tiene un extremo de fondo dentro del tercer espacio (23) y debajo de la placa de separación (15).
De esta manera, el líquido de granulación se suministra en la entrada para líquido de granulación (10) al colector de suministro de líquido de granulación (11), fluye a través del múltiple de escape (12) y asciende a través de un tubo ascendente (13) para llegar a una entrada de boquilla (19). El tubo ascendente (13) es, por ejemplo, en el interior un tubo con líquido de granulación en funcionamiento y en el exterior un gas secundario, ya que el tubo ascendente está provisto al menos en parte en el interior de un canal de gas secundario (20). Por ejemplo, el tubo ascendente (13) y el canal de gas secundario (20) son tubos concéntricos. Preferiblemente, los tubos ascendentes son al menos tan largos como los tubos de gas secundarios, y en algunas realizaciones son incluso más largos.
Preferiblemente, los tubos ascendentes abarcan al menos la distancia vertical entre la placa de separación y la placa de fluidización. Preferiblemente, cada tubo ascendente está conectado a una sola boquilla. Preferiblemente, el colector de suministro de líquido de granulación comprende una serie de divisiones (por ejemplo, uniones de tubos) para dividir el líquido de granulación en corrientes que van a boquillas individuales y/o para tomar una primera corriente de líquido de granulación que va a una sola boquilla desde una segunda corriente de líquido de granulación a una pluralidad de boquillas. Un ejemplo de tal división es la unión entre el múltiple de escape y un tubo ascendente individual, por ejemplo, como se muestra en la figura 1. Preferiblemente, al menos algunas de estas divisiones, preferiblemente todas estas divisiones, están dispuestas debajo de la placa de separación. Preferiblemente, los tubos o tuberías para líquido de granulación que se disponen en el segundo espacio, consisten en tubos o tuberías para corrientes de líquido de granulación que van a una sola boquilla. En algunas realizaciones, estas uniones o divisiones para corrientes de líquido de granulación a boquillas individuales están dispuestas justo debajo de la entrada de líquido de granulación de esa boquilla, es decir, la entrada de la boquilla y la división correspondiente (por ejemplo, la unión del tubo) difieren en posición solo en la dirección vertical y no en la dirección de la longitud y/o la anchura.
La configuración del colector de suministro de líquido de granulación y el segundo y tercer espacio proporcionan ventajosamente una construcción más simple que los múltiples de escape conocidos para líquido de granulación de granuladores. Además, en algunas realizaciones, todo el colector de suministro de líquido de granulación se puede proporcionar ventajosamente en el recinto del granulador o en la carcasa del granulador. Esto permite una construcción del granulador más sencilla y de menor peso. El número de salientes de pared (aberturas de entrada y salida y tubos) se puede reducir, reduciendo así el debilitamiento de las paredes del granulador y evitando o al menos reduciendo la necesidad de estructuras de refuerzo en las paredes.
La configuración es particularmente ventajosa para la limpieza del granulador. Para la limpieza del granulador, generalmente se retiran los primeros trozos grandes (piezas sólidas) del primer espacio (21). A continuación, el primer espacio (21) se limpia más con agua (u otro disolvente) para disolver los sólidos restantes (por ejemplo, urea). Esto hace que el agua contaminada y las partículas de urea (u otras partículas sólidas) ingresen al segundo espacio (22) a través de las aberturas (16) en la placa de fluidización (14). Con la configuración de la presente invención, el segundo espacio (22) es mucho más grande y/o mucho más accesible para la limpieza en comparación con, por ejemplo, los granuladores de la técnica anterior identificados anteriormente. En particular, los tubos ascendentes (13) están elegantemente provistos dentro del canal de gas secundario (20). Por lo tanto, en algunas realizaciones, el segundo espacio (22) ventajosamente no contiene ninguna parte del equipo, aparte de los canales de gas secundarios (20), cuyas partes del equipo, si estuvieran presentes, dificultarían la limpieza o bloquearían el acceso al fondo del segundo espacio (es decir, la placa de separación (15)). Por el contrario, en los granuladores de urea conocidos, a menudo se proporciona un múltiple de escape para la urea en el espacio para el gas de fluidización, y típicamente también un múltiple de escape de suministro para el gas secundario; estos múltiples de escape forman obstrucciones para la limpieza.
Otra ventaja es que, dado que el colector de suministro de líquido de granulación está provisto al menos en parte dentro del espacio que contiene el gas secundario en funcionamiento (el tercer espacio), dicho gas secundario está caliente, se necesita menos aislamiento para mantener el líquido de granulación por encima de la temperatura de solidificación corriente arriba de las boquillas; incluso más porque los tubos ascendentes están protegidos por el gas secundario caliente en funcionamiento.
Además, la menor ramificación del colector de suministro aumenta la flexibilidad al colocar el aislamiento alrededor del colector, especialmente alrededor de los tubos ascendentes. En particular, el colector de suministro de urea está en algunas realizaciones atractivas completamente integrado en el espacio de gas secundario. Esto proporciona la ventaja de que la masa fundida de urea permanece a una temperatura más alta, en estado fundido, durante todo el transporte a las boquillas.
Ventajosamente, la configuración de granulación de la invención permite que la caída de presión total en el sistema corriente arriba de las boquillas, para el líquido de granulación y/o para el gas secundario, sea considerablemente menor que la caída de presión en las boquillas de pulverización, por ejemplo, de la caída de presión total al menos el 90%, o incluso al menos el 95% se proporciona en los canales, para el líquido de granulación y/o para el gas secundario. Tal localización de la caída de presión principalmente en las boquillas contribuye ventajosamente a una distribución más uniforme del gas secundario suministrado (por ejemplo, aire) y/o del líquido de granulación, por ejemplo, la masa fundida que contiene urea.
La configuración de la presente invención permite una fácil limpieza, por ejemplo, manualmente después de retirar la placa de fluidización. La configuración también permite utilizar un sistema de limpieza (semi)automático, por ejemplo, rociando un líquido de limpieza, como agua, en el segundo espacio. No se espera que se formen depósitos de urea dentro del canal de gas secundario porque no está conectado al segundo espacio; pero si es necesario, es posible enjuagar los canales.
En la presente invención, el gas de fluidización y el gas secundario se suministran por separado, por ejemplo, a diferentes temperaturas, diferentes caudales y/o diferentes presiones, y son, por ejemplo, ambos aire. En algunas realizaciones de la invención, el gas de fluidización está a una temperatura por debajo de 70 °C, como de 5 °C a 50 °C, y el gas secundario está, por ejemplo, por encima de 100°C, tal como 140°C a 150°C. El gas secundario está, por ejemplo, al menos 20°C o al menos 50°C más caliente que el gas de fluidización. Esto proporciona la ventaja de evitar la solidificación del líquido de granulación, por ejemplo, urea fundida, que corre en el colector de suministro de líquido de granulación (11), en particular en los tubos ascendentes (13).
En una realización preferida, el canal de gas secundario es un primer tubo y el tubo ascendente o parte del tubo ascendente que se proporciona en el canal de gas secundario es un segundo tubo, en donde el primer tubo rodea al segundo tubo, en una sección transversal del tubos en un plano horizontal para al menos una posición vertical, y preferiblemente todas las posiciones verticales del tubo ascendente o parte del tubo ascendente que se proporciona en el canal de gas secundario. Los tubos pueden tener cualquier forma en sección transversal en el plano horizontal, por ejemplo, un círculo, un polígono (en particular, polígonos simples como un cuadrado, un pentágono y un hexágono), u otras formas.
En una realización ejemplar, el canal de gas secundario y el tubo ascendente (o la parte del tubo ascendente que se proporciona en el canal de gas secundario) se proporcionan como tubos concéntricos. Opcionalmente, las secciones transversales en el plano horizontal del primer y segundo tubo tienen el mismo centro para al menos una posición vertical. Preferiblemente, el canal de gas secundario es un tubo exterior, y el tubo ascendente (o esa parte del tubo ascendente) es un tubo interior que tiene un diámetro menor que el tubo exterior. El tubo exterior preferiblemente rodea por completo al tubo interior en una sección transversal en el plano horizontal por al menos una parte de la longitud de cualquiera de los tubos. Un ejemplo de tales tubos se ilustra en la Fig. 1.
En una realización preferida, el granulador comprende al menos un divisor (26) que divide el primer espacio en zonas, en donde estas zonas definen los compartimentos de granulación (A, B). El segundo espacio está dividido o no dividido entre los compartimentos de granulación, preferiblemente el segundo espacio está dividido en compartimentos por paredes de separación y cada compartimento tiene una entrada para el gas de fluidización. El tercer espacio (para gas secundario) está dividido o no dividido entre dichos compartimentos de granulación. Preferiblemente, el tercer espacio está dividido en compartimentos por paredes de separación y cada compartimento tiene una entrada para el gas de fluidización. El cuarto espacio opcional (para líquido de granulación) está dividido o no dividido entre dichos compartimentos. Preferiblemente, el cuarto espacio opcional está dividido en compartimentos por paredes de separación y cada compartimento comprende una o más entradas para el líquido de granulación. Preferiblemente, dichas paredes de separación corresponden a los divisores del primer espacio, de manera que un compartimento de granulación tiene un compartimento correspondiente del segundo espacio y del tercer espacio, y opcionalmente también del cuarto espacio.
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un ejemplo de granulador según la invención en una vista lateral. En las figuras, L indica la longitud, H indica la altura y W indica el ancho. En la Fig. 1, las boquillas (17) se muestran solo en el compartimento del granulador (A), normalmente también se proporcionan en el compartimento (B). Las dos boquillas (17A, 17B) están separadas en la dirección longitudinal. De hecho, cada boquilla indica una pluralidad de boquillas. En realizaciones preferidas, las boquillas están dispuestas en líneas sobre el ancho del granulador, líneas que están separadas en la dirección longitudinal. El múltiple de escape (12) se extiende en la dirección longitudinal en el tercer espacio (23) (como se muestra) y, por ejemplo, incluye brazos en la dirección transversal para cada línea de boquillas, los brazos están provistos de tubos ascendentes para cada boquilla individual. En realizaciones alternativas, las boquillas están dispuestas en múltiples líneas en la dirección de la longitud, las líneas están separadas en la dirección de la anchura, y el múltiple de escape comprende una pluralidad de brazos, cada brazo se extiende en la dirección de la longitud y está conectado por los tubos ascendentes a la boquillas de una de tales líneas, y los brazos están separados en la dirección de la anchura. En aún otras realizaciones, el recinto del tercer espacio (23) está provisto de numerosas aberturas para líquido de granulación (10) separadas en la dirección longitudinal, y el múltiple de escape consta de una pluralidad de brazos que se extienden en la dirección transversal.
La figura 1 proporciona un ejemplo de la realización preferida en la que el múltiple de escape (12) está separado verticalmente de la placa de separación (15) en dirección vertical, y el tubo ascendente (13) se extiende a través de la abertura de gas secundario (25) hacia el tercer espacio (23). Ventajosamente, el gas secundario relativamente caliente (6) rodea todo el múltiple de escape (12) de modo que se evita el enfriamiento del líquido de granulación (por ejemplo, urea fundida) en el múltiple de escape. Como se ilustra en la Fig. 1, el múltiple de escape (12) está además preferiblemente separado verticalmente de la placa de separación (15). Además, la pared del tubo ascendente (13) está separada de la pared de los canales de gas secundarios (20). De esta manera, el gas secundario (6) en los canales de gas secundario (20) y, preferiblemente, rodeando por completo los conductos ascendentes (13), puede reducir ventajosamente el enfriamiento del líquido de granulación en el tubo ascendente. Debido a que se utilizan numerosos tubos ascendentes (13), el área de la pared de intercambio de calor de los tubos ascendentes es relativamente mayor que la del múltiple de escape (12).
Esta disposición del múltiple de escape (12) proporciona la ventaja de que se evita el enfriamiento del líquido de granulación en el vástago (y en el múltiple de escape y en los tubos ascendentes) por el gas de fluidización más frío. La entrada para el gas de fluidización (5) y la entrada para el gas secundario (6) se muestran pequeñas y se muestran en la pared frontal (la pared paralela al ancho), pero de hecho pueden ser cada una independientemente una gran abertura, en particular en la pared lateral (paralela a la longitud), y en particular la pared lateral de cada compartimento de granulación se puede proveer de una entrada de este tipo para gas de fluidización y/o gas secundario, el compartimento de refrigeración opcional puede tener, por ejemplo, una entrada para gas de fluidización en la pared lateral.
La Figura 2 ilustra esquemáticamente un granulador de ejemplo. En la Fig.2A, el flujo de gas de fluidización se muestra esquemáticamente como una línea discontinua desde la entrada del gas de fluidización (5), y luego a través del primer espacio (21), alrededor de las aberturas de gas secundario (25) y a través de las aberturas (16) en la placa de fluidización (14) en el primer espacio (21), en particular en los compartimentos del granulador (A, B). El líquido de granulación fluye a través de la entrada para líquido de granulación (10), a través del colector de suministro de líquido de granulación (11), incluso a través del múltiple de escape (12) (que incluye brazos en la dirección del ancho), y luego a través de los tubos ascendentes (13) a la entrada de boquilla (19). El flujo de gas secundario también se muestra esquemáticamente como línea discontinua desde una entrada para gas secundario (6), y luego a través del tercer espacio (23) y a través de la abertura de gas secundario (25), a través de los canales de gas secundario (20) para la entrada de la boquilla (19) para el líquido de granulación. El múltiple de escape (12) está dispuesto en la parte superior del tercer espacio (23), directamente debajo de la placa de separación (15), pero el gas secundario puede fluir alrededor del múltiple de escape hacia los canales de gas secundario (20).
La Fig. 2A proporciona un ejemplo de la característica preferida de que el múltiple de escape de líquido de granulación (12) se proporciona en el tercer espacio (23) (en particular, de que el múltiple de escape está completamente dispuesto dentro del tercer espacio), y el recinto del tercer espacio comprende la entrada para líquido de granulación (10). Esta característica preferida también se muestra en la Fig. 1.
La figura 2A ilustra un ejemplo de las realizaciones en las que el múltiple de escape (12) se apoya en la placa de separación (15), y en donde el tubo ascendente (13) se une al múltiple de escape (12) en la abertura de gas secundario (25). En esta realización, el múltiple de escape (12) está cerca de la placa de separación (15), lo que no es preferible porque el gas de fluidización suele estar más frío que el gas secundario. En particular, se prefiere algún espacio vertical entre el múltiple de escape (12) y la placa de separación (15) (como se muestra en la figura 1).
La figura 2B es una vista ampliada perpendicular a la longitud de una parte del granulador de la figura 2A que muestra cómo se unen los tubos ascendentes al múltiple de escape en la abertura de gas secundario.
La Figura 3 ilustra esquemáticamente un ejemplo de la característica preferida de que el granulador comprende uno o más compartimentos de refrigeración opcionales (C). En este compartimento de refrigeración, la placa de fluidización (14) es, por ejemplo, una placa horizontal, pero preferentemente está inclinada hacia abajo en dirección a la salida del granulado (7), ilustrada como placa (14A). La placa (14), por ejemplo, tiene una curva (ángulo) hacia abajo hasta la salida (7), ilustrada como configuración de placa alternativa (14B). La fluidización se suministra al compartimiento de enfriamiento (C), en particular al primer espacio (21) del mismo, a través de las aberturas (16) en la placa (14). La pendiente de la placa de fluidización (14) proporciona la ventaja de que aumenta la altura del lecho, aumentando así el volumen del lecho y proporcionando ventajosamente un mayor tiempo de residencia.
Además, en la Fig. 3, el líquido de granulación se suministra a través de un cuarto espacio (24), que es una característica opcional independiente del compartimiento de enfriamiento (C). Este cuarto espacio (24) lo proporciona la segunda placa de separación opcional (24A) que tiene aberturas para el extremo de fondo del tubo ascendente (13) o a través de las cuales se extienden los tubos ascendentes. El cuarto espacio (24) prevé una sencilla realización del múltiple de escape (12) y la distribución del líquido a los tubos ascendentes. Sin embargo, el mayor tiempo de residencia de la urea líquida en el cuarto espacio (24) puede provocar un aumento de la formación de biuret que no es deseable.
En consecuencia, la figura 3 ilustra un ejemplo de la realización en la que la placa de separación (15) entre el segundo y el tercer espacio es una primera placa de separación, y en donde el granulador comprende además una segunda placa separada (24A) entre la primera placa de separación (15) y la pared inferior (3). De esta forma, se proporciona el tercer espacio entre la primera placa de separación y la segunda placa de separación opcional (24A), y se proporciona un cuarto espacio (24) entre la segunda placa de separación (24A) y la pared inferior. El cuarto espacio tiene un recinto, y este recinto comprende la entrada (10) para el líquido de granulación. La segunda placa de separación (24A) comprende aberturas (24B) a través de las cuales se extienden los tubos ascendentes (13). De esta forma, el cuarto espacio está conectado mediante aberturas (24B) con la entrada de la boquilla (19) para el líquido de granulación y, en consecuencia, el cuarto espacio proporciona el colector de líquido de granulación (12).
La figura 3 ilustra además un ejemplo de la característica preferida de forma independiente de que el granulador comprende además uno o más compartimentos de refrigeración. En la figura 3, el compartimento de refrigeración está corriente abajo de los compartimentos de granulación y comprende la salida de granulado. La placa de fluidización de los compartimentos de granulación es una primera placa de fluidización y el compartimento de refrigeración comprende una pared superior y una segunda placa de fluidización. La pared superior y la placa de fluidización definen un primer espacio de refrigeración entre ellas. El granulador está configurado para mantener un lecho fluidizado de partículas en dicho primer espacio de refrigeración en funcionamiento. Por lo tanto, la segunda placa de fluidización está provista de numerosas aberturas y, por lo tanto, permite el paso del gas de fluidización desde el segundo espacio (22) al primer espacio de refrigeración. Al menos una parte de la segunda placa de fluidización está más baja que dicha primera placa de fluidización; por ejemplo, la segunda placa de fluidización comprende una pendiente hacia abajo y/o curvas hacia abajo. Preferiblemente, no se dispone ninguna placa de separación (15) debajo de la segunda placa de fluidización, proporcionando así espacio para tal pendiente o curva.
La Figura 4 muestra esquemáticamente un ejemplo de una realización en la que el múltiple de escape (12) está dispuesto debajo de la pared inferior (3) y en donde cada tubo ascendente (13) se extiende a través de una abertura (3A) en la pared inferior (3). Por lo tanto, los tubos ascendentes (13) tienen una abertura de fondo en las aberturas (3A) o se extienden a través de estas aberturas (3A). Esto proporciona una construcción simple. Sin embargo, el aislamiento térmico del múltiple de escape (12) puede ser menor que en las Fig. 1, 2 y 3.
En consecuencia, la Fig. 4 ilustra un ejemplo de una realización en la que el múltiple de escape de líquido de granulación (12) se proporciona fuera del recinto del granulador (2), y en donde los tubos ascendentes (13) se extienden (verticalmente) a través de las aberturas de gas secundarios (25), a través del tercer espacio (23) y por aberturas (3A) para los tubos ascendentes (13) en el recinto del tercer espacio. Las aberturas (3A) normalmente se proporcionan en el recinto del granulador (2). Preferiblemente, las aberturas (3A) se proporcionan en la pared inferior (3). Esta disposición permite ventajosamente un buen acceso al tercer espacio y un acceso al múltiple de escape.
La Figura 5 muestra esquemáticamente un ejemplo de la realización en la que el primer compartimento del granulador (A) tiene un primer colector de suministro de líquido de granulación (11) para un primer líquido de granulación y el segundo compartimento del granulador (B) tiene un segundo colector de suministro de líquido de granulación diferente (11A) que se puede utilizar para pulverizar un segundo líquido de granulación con una composición diferente. El primer líquido de granulación es, por ejemplo, urea (que comprende, por ejemplo, menos del 1,0 % en peso de sales de amonio o menos del 0,10 % en peso de sales de amonio). El segundo colector de suministro de líquido de granulación (11A) tiene una entrada dedicada para el líquido de granulación, por ejemplo, con una unidad mezcladora (10A) para mezclar urea fundida (U) u otro tipo de líquido de granulación con una segunda corriente. La segunda corriente comprende, por ejemplo, uno o más seleccionados del grupo que consiste en sales de amonio, aditivos, micronutrientes, sulfatos, fosfatos y nitratos. La segunda corriente es, por ejemplo, sulfato amónico de urea (UAS) con, por ejemplo, 10 - 50% en peso de sulfato de amonio. El segundo líquido de granulación es, por ejemplo, una masa fundida de sal amónica de urea, como nitrato amónico de urea o sulfato amónico de urea (que comprende, por ejemplo, al menos el 10% en peso de la sal amónica), preferiblemente en donde el primer líquido es, por ejemplo, una masa fundida de urea.
En principio, cualquier compartimento de granulación puede estar provisto de una unidad de mezcla de este tipo. Preferiblemente, los colectores de suministro de líquido de granulación, más preferiblemente las unidades de mezcla, o al menos algunas de ellas, tienen una unidad de dosificación, como una válvula de control, para regular con precisión el caudal de aditivo. En una realización particularmente preferida, el granulador comprende al menos dos compartimentos, un primer compartimento corriente arriba y un segundo compartimento corriente abajo (para partículas) que tienen colectores de suministro separados, y el colector de suministro del primer compartimento comprende una unidad de mezcla. Esto se puede utilizar para proporcionar, por ejemplo, una mayor concentración de un componente, como un aditivo (por ejemplo, una sal de amonio) en el líquido rociado en el primer compartimento en comparación con el líquido rociado por las boquillas en el segundo compartimento. De esta forma, las capas de gránulos exteriores pueden tener una mayor concentración de urea. Esta distribución puede proporcionar una humedad relativa crítica superior de los gránulos formados.
La figura 5 ilustra un ejemplo de la realización en la que el granulador comprende una pluralidad de colectores de líquido de granulación, cada uno de los cuales tiene una entrada para el líquido de granulación. Los colectores comprenden cada uno un múltiple de escape y tubos ascendentes. Preferiblemente, al menos dos compartimentos de granulación tienen uno diferente de los colectores de líquido de granulación. Preferiblemente, el granulador comprende al menos dos colectores que no están conectados al mismo compartimento del granulador ni se proporcionan en él. En una realización preferida, el granulador comprende un primer y un segundo compartimento de granulación, y el primer compartimento de granulación comprende dicho primer colector de líquido de granulación y no comprende dicho segundo colector de líquido de granulación, y en donde un segundo compartimento de granulación comprende dicho segundo colector de líquido de granulación y no comprende dicho primer colector de líquido de granulación. Preferiblemente, cada colector está conectado a un compartimento de granulación diferente. Preferiblemente, cada compartimento de granulación está conectado a un colector diferente. Por ejemplo, el granulador comprende un colector de líquido de granulación dedicado a un compartimento de granulación, y las boquillas de ese compartimento no están conectadas a otro colector de líquido de granulación. Ventajosamente, los diferentes colectores de líquido de granulación pueden utilizar el mismo tercer espacio (23) para el suministro de gas secundario y pueden utilizar el mismo gas secundario. Esto proporciona un diseño simple del suministro de gas secundario incluso si se usan diferentes líquidos de granulación. Sin embargo, el tercer espacio (23) también puede estar ventajosamente dividido en compartimentos, y cada compartimento tiene una entrada separada para el gas secundario.
El granulador preferiblemente comprende una línea de suministro de líquido de granulación conectada a al menos uno, pero no a todos, de la pluralidad preferida de colectores de líquido de granulación, y un mezclador de alimentación de aditivo conectado a la línea de suministro de líquido de granulación para mezclar un aditivo con el líquido de granulación en la línea de suministro.
La Figura 6 ilustra esquemáticamente una vista superior (en la dirección de la longitud L y la anchura W) de un granulador de ejemplo según la invención (Fig. 6A) y una vista frontal en la dirección de la altura H y la dirección de la anchura W de una primera realización (Fig. 6B) y una segunda realización (Fig. 6C). En una realización preferida de la invención, el múltiple de escape (12) incluye, por ejemplo, un vástago y brazos que se proporcionan en el interior del recinto (2). El vástago corre en la dirección de la longitud y en el centro del granulador en la dirección de la anchura. En la figura 6A se muestra un ejemplo. Los brazos se extienden en la dirección de la anchura en lados opuestos del vástago, opcionalmente en ambos lados por encima del vástago (Fig. 6C). De esta manera, ventajosamente, se logra un tiempo de residencia corto del líquido de granulación en términos de un recorrido promedio corto para el líquido de granulación entre la entrada (10) y el tubo ascendente (13), y por lo tanto a las entradas de la boquilla (19). Un tiempo de residencia corto y una trayectoria de flujo promedio corta son particularmente ventajosos para evitar o reducir la formación de biuret en caso de que la urea sea el líquido de granulación. La formación de biuret ocurre rápidamente a alta temperatura en soluciones de urea concentradas calientes. En particular, la disposición del múltiple de escape debajo de la placa de separación (15) permite la configuración ventajosa de la Fig. 6A.
La Figura 7 ilustra un granulador de referencia no acorde con la invención, en donde se utiliza una bandeja envolvente (32) para el suministro de gas secundario desde una entrada (31). Como característica independiente, el vástago del múltiple de escape corre fuera del recinto del granulador (2), en un lado del granulador, en la dirección longitudinal y el vástago está provisto de brazos que se extienden en la dirección del ancho en un lado. Los brazos se extienden, por ejemplo, en el espacio dentro del recinto del granulador directamente debajo de la placa de fluidización. Estos brazos están provistos de los tubos ascendentes. En la Fig. 7, los brazos con las bandejas envolventes (32) están dispuestos, por ejemplo, directamente debajo de la placa de fluidización. Si el granulador de referencia de la Fig. 7 se modifica reemplazando la bandeja envolvente (32) por canales de gas secundario según la invención, la Fig. 7 modificada ilustra una realización del granulador de la invención que es menos preferida que la realización de la Fig. 6A porque la longitud media de la trayectoria del flujo para el líquido de granulación es más corta en la Fig. 6A.
La Figura 8 muestra una vista isométrica de un ejemplo de granulador según la invención. Se muestran las paredes laterales (27); en el ejemplo ilustrado, una pared lateral incluye un espacio para la entrada de gas de fluidización (5) así como un espacio para la entrada de gas secundario (6). El múltiple de escape (12) se dispone dentro del tercer espacio (23), de forma similar a la Fig. 1.
En una realización preferida (un ejemplo de la cual se ilustra en la Fig. 8), el múltiple de escape (12) está conectado a un canal de alimentación para fluido de limpieza (como agua y/o vapor). Por ejemplo, el múltiple de escape, más en particular la entrada de líquido de granulación (10), está conectado a una línea de suministro de limpieza (28) y dicha línea de suministro está conectada, preferiblemente a través de una válvula, al canal de alimentación. El canal de alimentación es, por ejemplo, una entrada de vapor (29). El múltiple de escape preferiblemente también tiene una entrada conectada (preferiblemente a través de una válvula y, por ejemplo, a través de la línea de suministro de limpieza (28)) a un canal de suministro de gas de secado, que es preferiblemente para secar aire, por ejemplo, a un canal de suministro de gas (30). El canal de suministro de gas (30) está conectado a su vez, por ejemplo, a una salida para gas secundario (por ejemplo, aire secundario) del segundo espacio (22). Alternativamente, el canal de suministro de gas (30) puede ser para cualquier suministro de gas, como para un conducto para gas secundario (6) o para el primer espacio (21) para recibir la entrada de gas de fluidización desde la entrada (5) o a algún otro conducto para gas de fluidización. Las conexiones son, por ejemplo, proporcionadas de forma independiente por una válvula de tres vías o, por ejemplo, comprenden una junta en T con válvulas. De esta manera, el granulador se puede cambiar entre una primera configuración en la que el múltiple de escape (12) recibe solo líquido de granulación, una segunda configuración en la que el múltiple de escape (12) recibe solo líquido de limpieza (por ejemplo, vapor) y una tercera configuración en la que el múltiple de escape (12) recibe solo gas secundario de la entrada (6). De esta forma, el colector de suministro de líquido de granulación (11) que incluye el múltiple de escape (12) y el tubo ascendente (13) se puede enjuagar primero con un líquido de limpieza (por ejemplo, agua y/o vapor) y, en segundo lugar, se seca con un gas de secado (por ejemplo, el gas secundario) limpiando así el colector de suministro de líquido de granulación (11). En algunas realizaciones, el canal de suministro de gas (30) y la línea de suministro de limpieza (28), por ejemplo, tienen conexiones separadas al colector.
La invención se puede usar en una planta de urea que comprende el granulador de lecho fluidizado como se ha descrito. La planta de urea comprende además, por ejemplo, una sección de síntesis de urea a alta presión que funciona a una presión de al menos 100 bares (por ejemplo, a 110 -160 bares), una sección de recuperación que incluye una sección de recuperación a baja presión (por ejemplo, 1 - 10 bares) y, opcionalmente, una sección de recuperación a media presión (que funciona, por ejemplo, a 15 - 60 bares) dispuesto entre la sección de síntesis y la sección de recuperación de baja presión, y una sección de evaporación corriente abajo de la sección de recuperación para evaporar el agua de la solución de urea para dar una urea fundida. El colector de suministro de líquido de granulación del granulador está conectado a una salida para la urea fundida de la sección de evaporación. La sección de síntesis de alta presión comprende, por ejemplo, un reactor de alta presión, un reactor para separación de alta presión (por ejemplo, que utiliza CO2 como gas de arrastre, o mediante separación térmica) y un condensador de carbamato de alta presión, por ejemplo, dispuesto en un bucle isobárico. El separador tiene una salida a la sección de recuperación. La reacción de formación de urea se basa en la reacción de NH3 y CO2 a alta presión para obtener carbamato de amonio y deshidratación del mismo para obtener urea y agua. La sección de evaporación comprende, por ejemplo, una o más etapas de evaporación (vacío) en serie, y funciona, por ejemplo, a una presión inferior a 1 bar absoluto. En la(s) sección(es) de recuperación, la solución de urea es, por ejemplo, sometida a calentamiento para descomponer el carbamato de amonio y eliminar el amoníaco de la solución de urea, purificando así la solución de urea. El amoníaco gaseoso y el CO2 eliminados se reciclan a la sección de síntesis después de la condensación.
La invención también se refiere a un procedimiento de granulación, preferiblemente de urea, llevado a cabo en el granulador como se ha descrito, y más preferiblemente en una planta de urea como se ha descrito. El procedimiento comprende, por ejemplo, suministrar líquido de granulación, por ejemplo, como se ha descrito, preferiblemente una masa fundida de urea, a la entrada para el líquido de granulación (10) y a través del colector de suministro de líquido de granulación (11) que incluye el múltiple de escape (12) y los tubos ascendentes (13), suministrar gas de fluidización a la entrada para el gas de fluidización ( 5) y suministrar gas secundario a la entrada de gas secundario (6) del granulador, y extraer granulado de la salida de granulado (7), con los gases preferiblemente como se ha descrito. El procedimiento típicamente comprende además mantener un lecho fluidizado de gránulos en el primer espacio (21) y suministrar líquido de granulación al primer espacio utilizando las boquillas (17). Las boquillas son, por ejemplo, boquillas atomizadoras que utilizan el gas secundario para proporcionar una pulverización del líquido de granulación. En otra realización, las boquillas son, por ejemplo, boquillas de película que proporcionan una película del líquido de granulación desde una primera salida de boquilla, y el gas secundario pasa a través de una salida separada (por ejemplo, un anillo), que rodea la primera salida, para transportar partículas del lecho fluidizado a través de dicha película.
Los números de referencia que se utilizan a lo largo de esta descripción y las reivindicaciones son solo para fines ilustrativos y para ayudar a comprender los dibujos. Estos números de referencia no limitan las reivindicaciones ni la invención. El experto en la materia entiende que el compartimento de refrigeración también se puede utilizar en las Figs. 1, 2, 4, 5, 6 y 8, incluyendo opcionalmente la placa inclinada de fluidización y/o la placa inclinada de separación. El uso de dos o más colectores de líquido de granulación y una unidad mezcladora también es posible al menos en las Figs. 1, 2, 3, 4, 6 y 8. El diseño de la pared lateral de la Fig. 8 también se puede usar al menos con las Figs. 1, 2, 3, 5 y 6.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un granulador de lecho fluidizado (1) para granulación con urea o líquidos que contienen urea, el granulador comprende un recinto de granulador (2), en donde el recinto de granulador (2) comprende: una pared inferior (3), una pared superior (4), una entrada para gas de fluidización (5), una entrada para gas secundario (6), una salida para partículas de producto sólido (7), una salida para gas de escape (8), y opcionalmente una entrada para partículas semilla (9),
en donde el recinto del granulador (2) comprende una pluralidad de compartimentos de granulación (A, B), que están dispuestos en serie en la dirección longitudinal del granulador,
en donde el granulador (1) comprende además una entrada para el líquido de granulación (10) y un colector de suministro de líquido de granulación (11), en donde el colector de suministro de líquido de granulación (11) comprende un colector de líquido de granulación (12) y una pluralidad de tubos ascendentes (13), en donde el múltiple de escape de líquido de granulación (12) está conectado a dicha entrada para líquido de granulación (10) y a una pluralidad de dichos tubos ascendentes (13),
en donde el recinto del granulador (2) comprende además una placa de fluidización (14) y al menos en dichos compartimentos de granulación (A, B) una placa de separación (15), en donde la placa de separación (15) está separada de la placa de fluidización (14) en dirección vertical y se coloca debajo de la placa de fluidificación (14), donde la placa de separación (15) está dispuesta entre dicha pared inferior (3) y dicha placa de fluidización (14),
en donde dicho recinto del granulador (2) comprende un primer espacio (21) entre dicha pared superior (4) y dicha placa de fluidificación (14), un segundo espacio (22) entre dicha placa de fluidización (14) y dicha placa de separación (15), y un tercer espacio (23) entre dicha placa de separación (15) y dicha pared inferior (3), y respectivamente dichos primer, segundo y tercer espacios tienen un recinto,
en donde dicho granulador está configurado para mantener un lecho fluidizado de partículas en funcionamiento en dicho primer espacio (21), y en donde el recinto de dicho primer espacio (21) comprende dicha salida para partículas de producto sólido (7), dicha salida para gas de escape (8), y opcionalmente dicha entrada para partículas semilla (9),
en donde el recinto de dicho segundo espacio (22) comprende dicha entrada para gas de fluidización (5), y donde la placa de fluidización (14) comprende aberturas (16) para el paso de dicho gas de fluidización desde dicho segundo espacio (22) a dicho primer espacio (21),
en donde dicho recinto de dicho tercer espacio (23) comprende dicha entrada (6) para gas secundario,
en donde el granulador comprende en dichos compartimentos del granulador (A, B) una pluralidad de boquillas (17) para suministrar dicho líquido de granulación a dicho primer espacio (21),
en donde al menos una de dichas boquillas (17) comprende una entrada de boquilla (18) para dicho gas secundario y una entrada de boquilla (19) para dicho líquido de granulación, en donde dicho granulador comprende un canal de gas secundario (20) que se extiende desde una abertura de gas secundario (25) en dicha placa de separación (15) a través de dicho segundo espacio (22) a dicha boquilla de entrada (18) para gas secundario,
en donde dicho colector de suministro de líquido de granulación (11) se proporciona en parte en dicho tercer espacio (23) y en parte en dicho segundo espacio (22) y en donde al menos uno de dichos tubos ascendentes (13) se proporciona, al menos en parte, dentro de dicho canal de gas secundario (20), en donde dicho tubo ascendente (13) pasa a través de dicha abertura de gas secundario (25) o se une a dicho múltiple de escape (12) en dicha abertura de gas secundario (25).
2. Un granulador según la reivindicación 1, en donde dicho canal de gas secundario es un primer tubo y dicho tubo ascendente o parte de dicho tubo ascendente que se proporciona en dicho canal de gas secundario es un segundo tubo, en donde dicho primer tubo rodea dicho segundo tubo en una sección transversal. en el plano horizontal para al menos una posición vertical.
3. Un granulador según la reivindicación 1 o 2, en donde dicho múltiple de escape de líquido de granulación se proporciona en dicho tercer espacio y dicho recinto de dicho tercer espacio comprende dicha entrada para el líquido de granulación.
4. Un granulador según la reivindicación 3, en donde dicho múltiple de escape de líquido de granulación está separado de dicha placa de separación en dirección vertical, y en donde dicho tubo ascendente se extiende a través de dicha abertura de gas secundario en dicha placa de separación.
5. Un granulador según la reivindicación 3 o 4, en donde dicho múltiple de escape de líquido de granulación comprende un vástago y ramas, en donde dicho vástago se extiende en la dirección longitudinal del granulador, en donde dichas ramas se extienden en dirección a lo ancho del granulador hacia fuera desde dicho vástago en lados opuestos de dicho vástago, dichos lados son opuestos en la dirección a lo ancho, de manera que dicho vástago se proporciona sustancialmente en el centro en la dirección a lo ancho de dicho tercer espacio, y en donde dichas ramas están cada una conectada a una pluralidad de dichos tubo ascendentes.
6. Un granulador según la reivindicación 1 o 2, en donde dicha placa de separación entre dicho segundo y tercer espacio es una primera placa de separación, en donde dicho granulador comprende además una segunda placa de separación (24A) entre dicha primera placa de separación y dicha pared inferior, en donde dicho tercer espacio se proporciona entre dicha primera y segunda placa de separación, donde se proporciona un cuarto espacio (24) entre dicha segunda placa de separación y dicha pared inferior, dicho cuarto espacio tiene un recinto, dicho recinto de dicho cuarto espacio comprende dicha entrada (10) para líquido de granulación, en donde dicha segunda placa de separación comprende una abertura (24B) a través de la cual se extiende uno de dichos tubos ascendentes (13), conectando así dicho cuarto espacio con dicha entrada de boquilla (19) para líquido de granulación, de manera que dicho cuarto espacio proporciona dicho múltiple de escape para líquido de granulación (12).
7. Un granulador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el tubo ascendente (13) y los canales de gas secundarios (20) son tubos concéntricos.
8. Un granulador según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde dicho granulador comprende además uno o más compartimentos de refrigeración corriente abajo de dichos compartimentos de granulación, en donde dicha placa de fluidización de dichos compartimentos de granulación es una primera placa de fluidización, en donde al menos uno de dichos compartimentos de refrigeración comprende un pared superior y una segunda placa de fluidización, donde dicha pared superior y dicha segunda placa de fluidización definen un primer espacio de enfriamiento entre ellas, donde el granulador está configurado para mantener un lecho fluidizado de partículas en dicho primer espacio de enfriamiento en funcionamiento, y donde dicha segunda placa de fluidización es al menos en parte más baja que dicha primera placa de fluidización.
9. Un granulador según la reivindicación 8, en donde dicha segunda placa de fluidización comprende una pendiente descendente en la dirección longitudinal, opcionalmente con una curva.
10. Un granulador según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde dicho granulador comprende un primer y un segundo colector de líquido de granulación, cada colector tiene una entrada para el líquido de granulación, y cada una comprende un múltiple de escape y tubos ascendentes, en donde un primer compartimento de granulación comprende dicho primer colector de líquido de granulación y no comprende dicho segundo colector de líquido de granulación, y en donde un segundo compartimento de granulación comprende dicho segundo colector de líquido de granulación y no comprende dicho primer colector de líquido de granulación.
11. Un granulador según la reivindicación 10, en donde el granulador comprende además una línea de suministro de líquido de granulación conectada a al menos uno de, pero no a todos, dichos colectores de líquido de granulación, y un mezclador de alimentación de aditivo que está conectado a dicha línea de suministro de líquido de granulación para mezclar un aditivo con el líquido de granulación en dicha línea de suministro.
12. Un granulador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el múltiple de escape (12) tiene una entrada conectada, preferiblemente a través de una válvula, a un canal de alimentación para un líquido de limpieza y una entrada conectada, preferiblemente a través de una válvula, a un canal de suministro de gas que se conecta a una salida del segundo espacio (22).
13. Un granulador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde dicho granulador comprende al menos un divisor (26) que divide dicho primer espacio en zonas, en donde dichas zonas definen dichos compartimentos de granulación (A, B).
14. Un procedimiento de granulación de urea, llevado a cabo en el granulador según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde el procedimiento comprende suministrar urea fundida como líquido de granulación a la entrada para el líquido de granulación (10) y a través del colector de suministro de líquido de granulación (11) que incluye el múltiple de escape (12) y los tubos ascendentes (13), suministrar gas de fluidización a la entrada de gas de fluidización (5) y suministrar gas secundario a la entrada de gas secundario (6) del granulador, y extraer granulado de la salida de granulado (7) y mantener un lecho fluidizado de gránulos en el primer espacio (21) y suministrar líquido de granulación al primer espacio utilizando la boquilla (17).
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