IT201600119699A1 - Impianto e processo di produzione di urea solida in granuli - Google Patents

Description

IMPIANTO E PROCESSO DI PRODUZIONE DI UREA SOLIDA IN GRANULI

La presente invenzione concerne un impianto e un processo di produzione di urea solida in granuli.

In particolare la presente invenzione si riferisce a un impianto di produzione di urea solida in granuli in grado di operare attraverso un minore dispendio energetico e presentando dimensioni ridotte.

L'urea è ottenuta da una reazione di ammoniaca e anidride carbonica, dalla quale si ricava un sale che fonde a 135°C e che in soluzione ha un aspetto trasparente e incolore.

Una volta prodotto, il fuso di urea è soggetto a una fase di finitura o finishing nella quale viene trasformato in un formato idoneo alla successiva utilizzazione come prodotto finito, quale ad esempio fertilizzante, alimenti per animali o altro tipo di prodotto finito.

Tale fase di finitura prevede in genere di trattare l'urea fusa mediante appositi impianti per la produzione di granuli di urea, in genere in forma di prill.

Nella presente descrizione e nelle seguenti rivendicazioni, con "prill" è intesa una pallina sostanzialmente sferica di urea solidificata.

Un primo impianto noto di produzione di granuli di urea è costituito da una torre cilindrica, generalmente realizzata in cemento armato, con dimensioni tipiche fino a 50 metri di altezza e 20 metri di diametro, che prende il nome di torre di prilling.

In cima alle torri di prilling è previsto un cestello di distribuzione di forma troncoconica forato che, ruotando, distribuisce una pioggia di urea liquida.

Le goccioline di urea, cadendo, passano dallo stato liquido allo stato solido per raffreddamento, formando i cosiddetti prill di urea.

I prill di urea così formati sono raccolti in fondo alla torre e convogliati su un nastro trasportatore per dirigerli verso i magazzini di stoccaggio.

La Richiedente ha osservato che tale impianto, oltre a presentare dimensioni imponenti, permette unicamente di ottenere prill di diametri estremamente ridotti, in genere pari a 1-2,5 mm. In particolare per l'impiego come fertilizzante in ambito agricolo risulta fortemente auspicabile ottenere prill di diametro importante, ad esempio pari o superiore a 8 mm, anche noti come megaprill, al fine di ottenere un rilascio graduale di azoto, uniformemente distribuito nel tempo. In alternativa alle torri di prilling, è noto effettuare la fase di finishing mediante un impianto di produzione di urea solida in granuli noto come granulatore a letto fluido che comprende una vasca con aria insufflata dal basso a una temperatura di ca. 40-60 °C.

Sempre dal basso viene spruzzata urea liquida che, una volta solidificata in piccole particelle viene mantenuta sospesa dall'aria insufflata. Continuando a spruzzare urea liquida dal basso, le particelle ingrossano mentre sono mosse dall'aria, in quanto l'urea liquida aderisce alla loro superficie e, solidificando, le fa crescere di diametro.

La Richiedente ha riscontrato che tale impianto, come anche le torri di prilling, presenta dimensioni imponenti. Inoltre, al fine di ottenere prill con diametri importanti è necessario mantenere a lungo in sospensione le particelle solidificate. Per tale motivo ha luogo un dispendio di energia enorme.

Non ultimo, con entrambi gli impianti noti sopra descritti si ottengono granuli di urea sostanzialmente sferici, non essendo in alcun modo possibile intervenire sulla forma del prodotto finito.

A seconda delle applicazioni, forme del tipo lenticolari o toroidali potrebbero rivelarsi interessanti, ad esempio per il diverso rapporto superficie-volume che tali forme offrono.

La Richiedente ha dunque evidenziato l'esigenza di realizzare un impianto di produzione di urea solida in granuli che presentasse dimensioni ridotte e fosse in grado di operare attraverso un minore dispendio energetico rispetto agli impianti noti.

La Richiedente ha inoltre ravvisato la necessità di realizzare un impianto di produzione di urea solida in granuli in grado di produrre, in aggiunta alle forme e alle dimensioni di granuli sino a oggi ottenibili, granuli di urea di dimensioni superiori e forme differenti.

Il problema alla base della presente invenzione è dunque quello di realizzare un impianto di produzione di urea solida in granuli che presenti dimensioni compatte e sia caratterizzato da consumi ridotti.

Nell'ambito di tale problema, uno scopo della presente invenzione è ideare un impianto di produzione di urea solida in granuli che sia in grado di ottenere granuli di urea di diametro sia superiore sia inferiore a 8 mm. Ancora uno scopo della presente invenzione è ideare un impianto di produzione di urea solida in granuli che permetta inoltre di ottenere granuli con dimensioni controllate e forma sia sferica, sia diversa da quella sferica.

In accordo con un suo primo aspetto, l'invenzione riguarda dunque un impianto di produzione di urea solida in granuli comprendente almeno una prima vasca di formazione di granuli di urea e un gruppo di gocciolamento provvisto di almeno un foro di alimentazione di urea fusa in forma di gocce nella prima vasca, caratterizzato dal fatto che la prima vasca è riempita con almeno un liquido refrigerante immiscibile con urea fusa.

Nella presente descrizione e nelle successive rivendicazioni con l'espressione "liquido refrigerante" è inteso un liquido mantenuto a una temperatura inferiore alla temperatura di fusione dell'urea e in particolare a una temperatura che agevoli la solidificazione dell'urea fusa.

La Richiedente ha percepito che riempiendo la vasca di solidificazione con un liquido immiscibile con urea fusa mantenuto a una temperatura inferiore a quella di fusione dell'urea era possibile ottenere la solidificazione delle gocce di urea riducendo fortemente le dimensioni dell'impianto.

Inoltre, l'energia necessaria per mantenere il liquido refrigerante a una temperatura sufficientemente bassa per ottenere la solidificazione delle gocce di urea risulta essere una minima percentuale rispetto ai consumi che caratterizzano gli impianti noti.

La Richiedente ha infatti verificato che, in funzione del liquido immiscibile impiegato, è possibile ottenere la solidificazione anche all'interno di tragitti di percorrenza della goccia nel liquido inferiori a mezzo metro, dunque tragitti di cento volte inferiori rispetto a quelli necessari alle torri di prilling.

Inoltre, la Richiedente ha riscontrato che, effettuando la solidificazione in un liquido refrigerante, porta con sé diversi ulteriori vantaggi.

Ad esempio, scegliendo in maniera opportuna la densità del liquido refrigerante è possibile realizzare prill di diametri fino a 10 – 14 mm.

La realizzazione della solidificazione in un liquido di densità opportuna permette inoltre di ottenere anche forme di granuli di urea differenti da quella sferica, quale ad esempio quella lenticolare o quella toroidale. In particolare, quale liquido refrigerante può essere impiegato un qualsiasi composto organico o inorganico con densità inferiore alla densità dell’urea fusa, in cui l’urea risulti insolubile, e il cui residuo lasciato sui granuli di urea solidificata sia in quantità e qualità compatibile con l’utilizzo del prodotto.

In accordo con un suo secondo aspetto, l'invenzione riguarda un processo di produzione di urea solida in granuli che si caratterizza per il fatto di comprendere la fase che consiste nel gocciolare urea fusa in un liquido refrigerante immiscibile con urea fusa.

Vantaggiosamente, il processo di produzione di urea solida in granuli secondo l’invenzione consegue gli effetti tecnici sopra descritti in relazione all'impianto di produzione di urea solida in granuli secondo l'invenzione.

La presente invenzione in almeno uno dei suddetti aspetti può presentare almeno una delle caratteristiche preferite che seguono; queste ultime sono in particolare combinabili tra loro a piacere allo scopo di soddisfare specifiche esigenze applicative.

Preferibilmente, l'almeno un foro di alimentazione di urea fusa del gruppo di gocciolamento è immerso nell'almeno un liquido refrigerante.

In questo modo viene vantaggiosamente evitata una condizione di cosiddetto freezing delle gocce di urea fusa che potrebbero subire se alimentate in aria a temperatura ambiente.

Prevedendo che il foro di alimentazione sia immerso nel liquido assicura che il processo di solidificazione abbia luogo in maniera graduale e uniforme, arrivando dunque a estendersi fino al cuore della goccia.

Preferibilmente, l'almeno un liquido refrigerante ha una densità inferiore alla densità dell'urea fusa, ossia inferiore a circa 1300 kg/m<3>, e il gruppo di gocciolamento è posto in corrispondenza del pelo libero del liquido refrigerante.

Tale configurazione permette vantaggiosamente di realizzare la solidificazione delle gocce di urea in condizione di downflow.

Nella presente descrizione e nelle successive rivendicazioni con l'espressione "configurazione in downflow" è intesa una configurazione in cui le gocce di urea sono alimentate dall'alto e solidificano nel percorso di caduta verso il basso.

Infatti, la minore densità del liquido refrigerante rispetto alla densità dell'urea fusa ne determina una discesa per gravità una volta erogata nel liquido.

Più preferibilmente, l'almeno un liquido refrigerante a densità inferiore rispetto alla densità dell'urea fusa è scelto dal gruppo costituito da:

- Oli edibili e vegetali;

- Oli minerali;

- Paraffine liquide leggere;

- Cere fuse;

- Oli siliconici con densità inferiore alla densità dell'urea fusa.

In termini esemplificativi, gli oli vegetali edibili possono essere olio di semi quali i semi di girasole, olio di soia, olio di palma, olio di ricino, olio di oliva, olio di colza e così via.

Analogamente, gli oli minerali possono ad esempio essere olio di vaselina.

Con riferimento alle cere fuse, queste presentano preferibilmente una temperatura di fusione inferiore a 80°C.

Vantaggiosamente, qualora in qualità di liquido refrigerante siano impiegati oli vegetali o cere, si ottiene automaticamente un rivestimento dei granuli formati che permette di prevenire il caking degli stessi, ossia la fusione tra singoli granuli in seguito a calore e umidità.

Preferibilmente, l'almeno un liquido refrigerante è additivato con almeno una resina polimerica.

Vantaggiosamente, tale resina aderisce alla superficie del granulo generato rendendo dunque superfluo rivestire appositamente i granuli al fine di rallentare e regolare il rilascio dell’urea.

Preferibilmente, l'almeno un liquido refrigerante è additivato con polveri e/o micropolveri pesanti.

In termini esemplificativi, quali polveri e/o micropolveri possono essere impiegate silice, microsfere di vetro, polveri metalliche, farina fossile e così via.

Vantaggiosamente è così possibile ottenere un liquido a densità aumentata per incrementare il diametro del prill ottenibile.

Alternativamente o in aggiunta, sono previsti mezzi di generazione di una corrente dell'almeno un liquido refrigerante dal basso verso l'alto.

In questo modo viene incrementata la caratteristica di galleggiamento delle gocce, allungando i tempi di caduta e permettendo in tal modo di ottenere la solidificazione anche di prill di dimensioni importanti pari a circa 10-14 mm.

Più preferibilmente, sul fondo dell'almeno una prima vasca è prevista una parete inclinata che si estende tra una porzione posta a quota superiore e una porzione posta a una quota inferiore, in corrispondenza della porzione di superficie posta a quota inferiore essendo disposto un gruppo trasportatore per il convogliamento di granuli di urea in uscita dall'almeno una prima vasca.

In alternativa o in aggiunta, è preferibilmente previsto un gruppo di generazione di una corrente di liquido refrigerante in corrispondenza del fondo dell'almeno una prima vasca.

Più preferibilmente, gruppo di generazione di una corrente di liquido refrigerante è adatto a generare una corrente diretta verso il gruppo trasportatore.

Vantaggiosamente, la parete inclinata posta sul fondo e/o la corrente di liquido refrigerante portano i prill depositati sul fondo verso il gruppo trasportatore, agevolandone la fuoriuscita dalla vasca.

Preferibilmente, il gruppo trasportatore è parzialmente immerso nell'almeno una prima vasca di formazione di granuli ed è preferibilmente realizzato a guisa di nastro forato a palette o elevatore a tazze forate o elevatore a chiocciola.

Più preferibilmente, al gruppo trasportatore è associata almeno una soffiante per l'evaporazione del liquido refrigerante.

Preferibilmente, la corrente fredda di liquido refrigerante che scorre sul fondo è mantenuta separata dalla parte sovrastante di fluido refrigerante mediante una pluralità di setti di separazione di flusso.

Risulta in questo modo vantaggiosamente possibile separare il fondo dalla parte superiore della vasca in modo tale che la corrente creata sul fondo non interferisca con le gocce ancora non completamente solidificate durante la discesa.

Preferibilmente, nell'almeno una prima vasca è disposta una pluralità di piastre raffreddanti.

In questo modo è possibile controllare la temperatura del liquido presente nella parte superiore della vasca, mantenendolo alla temperatura ideale per una graduale solidificazione delle gocce.

Preferibilmente, l'almeno una prima vasca è riempita in aggiunta con un secondo liquido refrigerante immiscibile con urea fusa e avente densità superiore alla densità dell'urea fusa, in corrispondenza del fondo dell'almeno una prima vasca essendo prevista un'apertura di collegamento a una seconda vasca, la seconda vasca essendo riempita con il secondo liquido refrigerante.

In questo modo, i prill generati in downflow restano sospesi in corrispondenza dell'interfaccia tra i due liquidi a densità diverse e vengono sospinti nella seconda camera dove affiorano e possono essere facilmente prelevati.

Preferibilmente, l'almeno un liquido refrigerante ha una densità superiore alla densità dell'urea fusa e il gruppo di gocciolamento è posto in corrispondenza del fondo della almeno una prima vasca.

Tale configurazione permette vantaggiosamente di realizzare la solidificazione delle gocce di urea in condizione di upflow.

Nella presente descrizione e nelle successive rivendicazioni con l'espressione "configurazione in upflow" è intesa una configurazione in cui le gocce di urea sono alimentate dal basso e solidificano nel percorso di ascesa verso l'alto.

Infatti, la maggiore densità del liquido refrigerante rispetto alla densità dell'urea fusa ne determina una ascesa verso il pelo libero del liquido a densità superiore, una volta erogata nello stesso.

Più preferibilmente, l'almeno un liquido refrigerante a densità maggiore rispetto alla densità dell'urea fusa è scelto dal gruppo costituito da:

- Zolfo fuso;

- Oli additivati con polveri pesanti;

- Percloretilene;

- Perfluoropolieteri, anche noti con il nome commerciale Fomblin<®>;

- Oli siliconici con densità maggiore della densità dell'urea fusa.

Preferibilmente, in corrispondenza del pelo libero dell'almeno un liquido refrigerante è previsto un gruppo trasportatore adatto a muovere i granuli di urea emersi in superficie in uscita dall'almeno una prima vasca o, alternativamente o in aggiunta, mezzi di generazione di un flusso laminare superficiale di liquido refrigerante.

Preferibilmente, il gruppo di gocciolamento in configurazione di upflow, è dotato di mezzi per la generazione di un impulso di pressione centrale.

Vantaggiosamente, attraverso la generazione di un impulso di pressione centrale in fase di erogazione della goccia, l'urea erogata assume una forma a bolla toroidale e, solidificando, genera granuli corrispondentemente conformati.

Preferibilmente, l'almeno un liquido refrigerante ha una densità superiore alla densità dell'urea fusa e il gruppo di gocciolamento è posto in corrispondenza, preferibilmente al di sopra, del pelo libero del liquido refrigerante, essendo previsti mezzi di generazione di un flusso laminare superficiale del liquido refrigerante.

Vantaggiosamente, tale configurazione permette di ottenere granuli di conformazione lenticolare in quanto le gocce di urea erogate dal gruppo di gocciolamento tendono a mantenersi in superficie mentre solidificano perdendo la classica conformazione a bolla sferica.

Preferibilmente, il gruppo di gocciolamento comprende almeno un collettore o almeno un tubo di gocciolamento provvisti di una pluralità di fori di alimentazione di urea fusa in forma di gocce nella prima vasca.

Preferibilmente, centralmente all'almeno un foro di alimentazione di urea fusa in forma di gocce è previsto un ago centrale disposto per l'inserimento, in ciascuna goccia di urea, di un additivo in fase di formazione della goccia.

Vantaggiosamente, è così possibile creare granuli che contengono internamente un additivo, quale ad esempio una sostanza antiureasi, zinco, zolfo, o altri nutrienti che viene rilasciata una volta consumato il granulo di urea.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcune sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati.

Le differenti caratteristiche nelle singole configurazioni possono essere combinate tra loro a piacere secondo la descrizione precedente, qualora ci si dovesse avvalere dei vantaggi risultanti in modo specifico da una particolare combinazione.

In tali disegni,

- la figura 1 è una rappresentazione schematica in alzata laterale di una prima forma di realizzazione preferita di un impianto di produzione di urea solida in granuli secondo la presente invenzione nella configurazione di downflow;

- la figura 2 è una rappresentazione schematica in alzata laterale di una seconda forma di realizzazione preferita di un impianto di produzione di urea solida in granuli secondo la presente invenzione nella configurazione di downflow;

- la figura 3 è una rappresentazione schematica di una variante dell'impianto di figura 2;

- la figura 4 è una rappresentazione schematica in alzata laterale di una terza forma di realizzazione preferita di un impianto di produzione di urea solida in granuli secondo la presente invenzione nella configurazione di downflow;

- la figura 5 è una rappresentazione schematica in alzata laterale di una quarta forma di realizzazione preferita di un impianto di produzione di urea solida in granuli secondo la presente invenzione nella configurazione di downflow;

- la figura 6 è una rappresentazione schematica in alzata laterale di una quinta forma di realizzazione preferita di un impianto di produzione di urea solida in granuli secondo la presente invenzione nella configurazione di upflow;

- la figura 7 è una rappresentazione schematica in alzata laterale di una sesta forma di realizzazione preferita di un impianto di produzione di urea solida in granuli secondo la presente invenzione nella configurazione mista;

- la figura 8 è una rappresentazione schematica in sezione di un megaprill ottenibile con gli impianti delle figure da 1 a 7.

Nella seguente descrizione, per l'illustrazione delle figure si ricorre a numeri di riferimento identici per indicare elementi costruttivi con la stessa funzione. Inoltre, per chiarezza di illustrazione, alcuni riferimenti numerici possono non essere ripetuti in tutte le figure.

Con riferimento alla figura 1, viene mostrata una prima forma di realizzazione di un impianto di produzione di urea solida in granuli, complessivamente indicato con 10.

L'impianto 10 secondo la prima forma di realizzazione comprende una prima vasca 11 riempita con un liquido refrigerante 14, immiscibile con urea, e un gocciolatore 12 dal quale sono alimentate nel liquido gocce 13 di urea fusa attraverso almeno un foro di alimentazione 12a.

Il foro di alimentazione 12a del gocciolatore 12 è immerso nel liquido refrigerante 14 per evitare condizioni di cosiddetto freezing delle gocce di urea fusa 13, nell'ipotesi in cui fosse alimentata in aria a temperatura ambiente.

Il liquido refrigerante 14 è preferibilmente scelto tra i fluidi idonei alla catena alimentare, al fine di non alterare le proprietà dei granuli di urea, potenzialmente commestibili. Esempi di fluidi idonei sono gli oli vegetali ed edibili, quali olio di semi, olio di soia, olio di oliva, olio di palma, e così via, oli minerali come ad esempio olio di vaselina nonché oli siliconici.

In funzione della densità del liquido refrigerante 14 nel quale sono alimentate le gocce di urea fusa 13 e del diametro del foro di alimentazione 12a del gocciolatore 12 è possibile ottenere diametri di prill differenti.

A tal fine, il liquido refrigerante 14 è preferibilmente additivato con micro polveri pesanti per aumentarne la densità e ottenere in questo modo diametri di prill superiori.

In particolare, nella forma di realizzazione illustrata in figura 1, è utilizzato un liquido refrigerante 14 avente densità inferiore alla densità dell'urea fusa in modo da realizzare la configurazione in downflow.

Al fine di mantenere il liquido refrigerante a una temperatura idonea alla solidificazione dell'urea, ad esempio a una temperatura compresa tra 40-80°C, è previsto un sistema di raffreddamento di tale liquido refrigerante 14.

Nella forma di realizzazione di figura 1, il sistema di raffreddamento comprende una seconda vasca 15 contenente un fluido refrigerante 16, ad esempio acqua fredda, nella quale è immersa la prima vasca 11.

Con riferimento alla figura 2, viene mostrata una seconda forma di realizzazione di un impianto di produzione di urea solida in granuli, complessivamente indicato con 100.

L'impianto 100 secondo la seconda forma di realizzazione comprende una vasca 110 riempita con un liquido refrigerante 140, immiscibile con urea, e un gruppo di gocciolamento 120 comprendente almeno un collettore di gocciolamento 121 immerso nel liquido refrigerante 140 in corrispondenza del pelo libero 141 di tale liquido.

Un serbatoio 101 di urea fusa è collegato attraverso una pompa 102 al gruppo di gocciolamento 120 per alimentare lo stesso con urea fusa.

Il collettore 121 del gruppo di gocciolamento 120 è provvisto di una pluralità di fori (non illustrati) di alimentazione di urea fusa in forma di gocce nel liquido refrigerante 140.

Il liquido refrigerante 140 presenta una densità inferiore alla densità dell'urea fusa in modo da realizzare la configurazione in downflow.

Le gocce di urea fusa erogate dal gruppo di gocciolamento 120 solidificano nel percorso di caduta verso il basso.

Sul fondo della vasca 110 riempita con liquido refrigerante 140 è prevista una parete inclinata 111 sulla quale vanno a depositarsi i prill 130 formati dalla solidificazione delle gocce, rotolando per gravità e per effetto di trascinamento dovuto a una corrente di fluido freddo verso un gruppo trasportatore 170 appositamente generata sul fondo della vasca.

Il gruppo trasportatore 170 comprende un nastro forato a palette 171, parzialmente immerso nella vasca 110 e nel liquido refrigerante 140 che delinea un percorso di convogliamento dei prill 130 a partire dalla vasca 110 fino ad arrivare a un serbatoio di raccolta 180.

Nella forma di realizzazione illustrata in figura 2, il nastro a palette 171 comprende un primo ramo verticale 171a che trasporta i prill 130 al di fuori della vasca 110, e un secondo ramo orizzontale 171b lungo il quale il liquido residuale rimasto attorno ai prill 130 viene scolato dai fori presenti sul nastro. In corrispondenza di tale secondo ramo orizzontale 171b è inoltre disposta una pluralità di soffianti ad aria calda 172 per una più rapida evaporazione e trascinamento verso il basso del liquido residuo e conseguente asciugatura dei prill 130.

Al termine del ramo orizzontale 171b, i prill 130 cadono per gravità nel serbatoio di raccolta 180.

Anche il serbatoio di raccolta 180 comprende una soffiante 181 che completa l'asciugatura del prill 130 raccolto.

E' infine previsto un sistema di raffreddamento 150 illustrato in figura 2 solo schematicamente, che, in termini generali, comprende una condotta prelievo 151 del liquido refrigerante 140 dalla vasca 110, un gruppo di raffreddamento 152 esterno alla vasca 110, una pompa di circolazione 154 e una condotta 153 di reimmessione del liquido 140 nella vasca 110.

La condotta di reimmessione 153 è disposta all'altezza della parete inclinata 111 al fine di generare una corrente fredda in ingresso alla vasca che agevola lo spostamento dei prill verso il gruppo trasportatore 170.

In alternativa alla parete inclinata 111 e al gruppo trasportatore 170 previsti nell'impianto 100 di figura 2, è possibile prevedere un gruppo trasportatore 170' del tipo illustrato in figura 3.

Tale gruppo trasportatore 170' comprende una pluralità di palette 171' che, raschiando il fondo della vasca 110', convogliano i prill ivi depositati verso una parete di uscita 112' inclinata della vasca 110'.

Con riferimento alla figura 4, viene mostrata una terza forma di realizzazione di un impianto di produzione di urea solida in granuli, complessivamente indicato con 200.

L'impianto 200 secondo la terza forma di realizzazione comprende una vasca 210 riempita con un liquido refrigerante 240, immiscibile con urea, e un gruppo di gocciolamento 220 comprendente una pluralità di condotte di gocciolamento 221, di cui in figura è illustrata solo la condotta di testa, immerse nel liquido refrigerante 240 in corrispondenza del pelo libero 241 di tale liquido.

L'urea fusa è alimentata in maniera controllata al gruppo di gocciolamento 220 attraverso un gruppo di alimentazione 201 (non illustrato in dettaglio).

Ciascuna condotta 221 del gruppo di gocciolamento 220 è provvista di una pluralità di fori di alimentazione 222 di urea fusa in forma di gocce nel liquido refrigerante 240.

Il liquido refrigerante 240 presenta una densità inferiore alla densità dell'urea fusa in modo da realizzare la configurazione in downflow.

Le gocce di urea fusa erogate dal gruppo di gocciolamento 220 solidificano nel percorso di caduta verso il basso formando prill 230.

Sul fondo della vasca 210 riempita con liquido refrigerante 240 è prevista una parete inclinata 211 sulla quale vanno a depositarsi i prill 230 formati dalla solidificazione delle gocce, rotolando per gravità e per effetto di trascinamento dovuto a una corrente di fluido freddo verso un gruppo trasportatore 270, appositamente generata sul fondo della vasca.

Il gruppo trasportatore 270 comprende un elevatore a tazze 271, parzialmente immerso nella vasca 210 e nel liquido refrigerante 240 che delinea un percorso di convogliamento dei prill a partire dalla vasca 210 fino ad arrivare a un convogliatore a nastro 280 che trasporta i prill verso un serbatoio di raccolta (non illustrato).

Nella forma di realizzazione illustrata in figura 4, l'elevatore a tazze 271 comprende un primo ramo verticale 271a che trasporta i prill al di fuori della vasca 210, e un secondo ramo orizzontale 271b, al termine del quale, i prill cadono per gravità sul convogliatore a nastro 280.

In cima al primo ramo verticale 271a è prevista una prima soffiante 273 per una prima asciugatura dei prill mentre sono trasportati verticalmente.

Inoltre anche lungo il secondo ramo orizzontale 271b è disposta una pluralità di seconde soffianti 272 che proseguono l'asciugatura dei prill mentre sono trasportati orizzontalmente.

Le tazze 271 dell'elevatore sono forate al fine di consentire lo sgocciolamento durante il trasporto e associate a un gruppo di vibrazione (non illustrato) che accelera la fase di sgocciolatura.

Anche inferiormente al convogliatore a nastro 280 è prevista una soffiante 281 che continua l'asciugatura dei prill raccolti prima del raggiungimento del serbatoio.

E' infine previsto un sistema di raffreddamento 250 illustrato in figura 4 solo schematicamente, che, in termini generali, comprende una condotta di prelievo 251 del liquido refrigerante 240 dalla vasca 210, un gruppo di raffreddamento del liquido 252 esterno alla vasca 210 e una condotta 253 di reimmessione del liquido raffreddato 240 nella vasca 210.

La condotta di reimmessione 253 è disposta all'altezza della parete inclinata 211 al fine di generare una corrente fredda in ingresso alla vasca che agevola lo spostamento dei prill 230 verso il gruppo trasportatore 270.

Per mantenere una separazione tra la corrente fredda che scorre sul fondo della vasca 210 e la parte sovrastante di fluido refrigerante 240, internamente alla vasca 210, è prevista una pluralità di setti di separazione di flusso 212.

Risulta in questo modo possibile mantenere una differenza di temperatura tra il fondo e la parte superiore della vasca 210.

Il gruppo di raffreddamento 250 illustrato in figura 4 comprende inoltre una pluralità di piastre raffreddanti 256 disposte all'interno della vasca 210, superiormente ai setti di separazione di flusso 212, e immerse nel liquido refrigerante 240 che controllano la temperatura del liquido 240 presente nella parte superiore della vasca 210.

Con riferimento alla figura 5, viene mostrata una quarta forma di realizzazione di un impianto di produzione di urea solida in granuli, complessivamente indicato con 300.

L'impianto 300 secondo la quarta forma di realizzazione comprende una vasca 310 riempita con un liquido refrigerante 340, immiscibile con urea, e un gruppo di gocciolamento 320 posto al di sotto del pelo libero 341 di tale liquido. Il liquido refrigerante 340 presenta una densità inferiore alla densità dell'urea fusa in modo da realizzare la configurazione in downflow.

Sul fondo della vasca 310 riempita con liquido refrigerante 340 è prevista una prima parete conica 311 convergente verso una quota inferiore posta centralmente alla vasca 310.

I prill 330 formati dalla solidificazione delle gocce, rotolano per gravità verso tale quota inferiore raggiungendo un gruppo trasportatore 370 posto centralmente alla vasca 310.

Il gruppo trasportatore 370 è realizzato a guisa di sollevatore verticale a chiocciola ed è parzialmente immerso nel liquido refrigerante 340.

In cima al gruppo trasportatore 370 è prevista una seconda parete conica 375 che, dall'uscita 371 del gruppo trasportatore 370 posta centralmente, si sviluppa radialmente verso una quota inferiore, agevolando il rotolamento dei prill 330 verso la periferia di tale superficie 375.

In corrispondenza di tale periferia, è prevista un'uscita 374 di prelievo dei prill 330.

Con riferimento alla figura 6, viene mostrata una quinta forma di realizzazione di un impianto di produzione di urea solida in granuli, complessivamente indicato con 400.

L'impianto 400 secondo la quinta forma di realizzazione comprende una vasca 410 riempita con un liquido refrigerante 440, immiscibile con urea, e un gruppo di gocciolamento 420 comprendente una pluralità di condotte di gocciolamento 421, di cui in figura è illustrata solo la condotta di testa, immerse nel liquido refrigerante 440 in corrispondenza del fondo della vasca 410.

L'urea fusa è alimentata in maniera controllata al gruppo di gocciolamento 420 attraverso un gruppo di alimentazione 401 (non illustrato in dettaglio).

Ciascuna condotta 421 del gruppo di gocciolamento 420 è provvista di una pluralità di fori di alimentazione 422 di urea fusa in forma di gocce nel liquido refrigerante 440.

Il liquido refrigerante 440 presenta una densità superiore alla densità dell'urea fusa in modo da realizzare la configurazione in upflow.

Le gocce di urea fusa erogate dal gruppo di gocciolamento 420 solidificano nel percorso di ascesa verso il pelo libero 441 del liquido refrigerante 440, formando prill 430.

In corrispondenza del pelo libero 441 del liquido è previsto un gruppo trasportatore 470 realizzato a guisa di nastro a palette 471 che raschiano via dal pelo libero 441 del liquido i prill 430 emersi e li spingono verso un'apertura di uscita laterale 472 attraverso la quale i prill 430 accedono per caduta a un serbatoio di raccolta 480.

In alternativa al nastro a palette 471 è possibile convogliare i prill 430 verso l'uscita attraverso un flusso laminare freddo di liquido refrigerante 440 che scorre in superficie.

Nella forma di realizzazione illustrata in figura 6, è infine previsto un sistema di raffreddamento 450 solo schematicamente mostrato che, in termini generali, comprende una pluralità di elementi 453 di estrazione dei vapori del liquido refrigerante, un condensatore 452 esterno alla vasca 410 e una condotta di reimmissione 451 nella vasca 410 dei vapori di liquido refrigerante condensati 440, dunque in fase liquida. Con riferimento alla figura 7, viene mostrata una sesta forma di realizzazione di un impianto di produzione di urea solida in granuli, complessivamente indicato con 500.

L'impianto 500 secondo la sesta forma di realizzazione comprende una prima vasca 510 riempita in parte con un primo liquido refrigerante 540, immiscibile con urea, avente densità inferiore alla densità dell'urea fusa, e in parte riempita con un secondo liquido refrigerante 545, immiscibile con urea, avente densità superiore alla densità dell'urea fusa.

I due liquidi refrigeranti sono disposti a strati con il liquido a densità inferiore 540 posto superiormente. La prima vasca 510 è collegata inferiormente a una seconda vasca 550 attraverso un'apertura di collegamento 515 posta sul fondo di entrambe le vasche. La seconda vasca 550 è riempita unicamente col secondo liquido refrigerante 545.

E' inoltre previsto un sistema 560 di generazione di una corrente del secondo liquido refrigerante 545 comprendente una condotta di prelievo 561 del secondo liquido refrigerante 545 dalla seconda vasca 550, una pompa 562 e una condotta di reimmessione 563 nella prima vasca 510. Entrambe le condotte 563,561 sono poste a una stessa quota, in corrispondenza del fondo della rispettiva vasca 510,550.

E' inoltre previsto un gruppo di gocciolamento (non illustrato) immerso nel primo liquido refrigerante 540 in corrispondenza del pelo libero 541 dello stesso 540. Le gocce di urea fusa erogate dal gruppo di gocciolamento solidificano nel percorso di caduta verso il basso, formando prill 530 che rimangono sospesi in corrispondenza dell'interfaccia di confine tra le due fasi costituite dai due liquidi refrigeranti 540,545.

Inoltre, la corrente generata dal rispettivo sistema 560 trascina i prill 530 in sospensione nella seconda vasca 550 dove, per via della minore densità rispetto al secondo liquido refrigerante 545, affiorano in superficie.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione (non illustrata) è inoltre possibile prevedere una vasca riempita con un liquido refrigerante, immiscibile con urea, e un gruppo di gocciolamento posto in corrispondenza del pelo libero del liquido refrigerante.

Il liquido refrigerante impiegato presenta una densità superiore alla densità dell'urea fusa in modo da realizzare la configurazione in upflow ed è fatto scorrere in superficie come flusso laminare di liquido freddo.

In questo modo, le gocce di urea erogate dal gruppo di gocciolamento tendono a mantenersi in superficie, assumendo una conformazione lenticolare, e solidificano comunque per via del flusso laminare freddo di liquido. Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche dell'impianto per la produzione di urea solida in granuli nonché del relativo processo di produzione di urea solida in granuli oggetto della presente invenzione, così come sono chiari i relativi vantaggi.

Dalle forme di realizzazione sopra descritte sono possibili ulteriori varianti, senza allontanarsi dall'insegnamento dell'invenzione.

Ad esempio, è possibile prevedere un ago centrale disposto in corrispondenza di ciascun foro di alimentazione di urea del gruppo di gocciolamento per l'inserimento, in ciascuna goccia di urea, di un additivo in fase di formazione della goccia.

In questo modo viene a crearsi un prill 20 del tipo illustrato in figura 8, nel quale, internamente alla sfera di urea solida 22 è presente un additivo 21 collocato centralmente. La superficie della sfera 22 è inoltre rivestita da un film di protezione 23 creato dall'asciugatura del fluido refrigerante impiegato nel processo di produzione.

Ancora, è possibile prevedere che il gruppo di gocciolamento impiegato nell'impianto secondo la forma di realizzazione di figura 6 sia dotato di mezzi per la generazione di un impulso di pressione centrale, attorno al quale l'urea erogata va a distribuirsi, generando una goccia toroidale.

È chiaro, infine, che un impianto per la produzione di urea solida in granuli e un processo di produzione di urea solida in granuli così concepiti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica sia i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere modificati a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto (10,100,200,300,400,500) di produzione di urea solida in granuli comprendente almeno una prima vasca (11,110,210,310,410,510) di formazione di granuli di urea e un gruppo di gocciolamento (12,120,220,320,420) provvisto di almeno un foro di alimentazione (12a,222,422) di urea fusa in forma di gocce nella prima vasca (11,110,210,310,410,510), caratterizzato dal fatto che la prima vasca (11,110,210,310,410,510) è riempita con almeno un liquido refrigerante (14,140,240,340, 440,540) immiscibile con urea fusa.
2. 2. Impianto (10,100,200,300,400,500) di produzione di urea solida in granuli secondo la rivendicazione 1, in cui l'almeno un foro di alimentazione (12a,222,422) di urea fusa del gruppo di gocciolamento (12,120,220,320,420) è immerso nell'almeno un liquido refrigerante (14,140, 240,340,440,540).
3. 3. Impianto (10,100,200,300,500) di produzione di urea solida in granuli secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l'almeno un liquido refrigerante (14,140,240, 340,540) ha una densità inferiore alla densità dell'urea fusa e il gruppo di gocciolamento (12,120,220,320,420) è posto in corrispondenza del pelo libero (141,241,341) del liquido refrigerante (14,140,240,340,440,540).
4. 4. Impianto (100,200,300) di produzione di urea solida in granuli secondo la rivendicazione 3, in cui sul fondo dell'almeno una prima vasca (110,210,310) è prevista una parete inclinata (111,211,311) che si estende tra una porzione posta a quota superiore e una porzione posta a una quota inferiore, in corrispondenza della porzione di superficie posta a quota inferiore essendo disposto un gruppo trasportatore (170,270,370) per il convogliamento di granuli di urea in uscita dall'almeno una prima vasca (111,211,311).
5. 5. Impianto (500) di produzione di urea solida in granuli secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui l'almeno una prima vasca (510) è riempita in aggiunta con un secondo liquido refrigerante (545) immiscibile con urea fusa e avente densità superiore alla densità dell'urea fusa, in corrispondenza del fondo dell'almeno una prima vasca (510) essendo prevista un'apertura di collegamento (515) a una seconda vasca (550), la seconda vasca (550) essendo riempita con il secondo liquido refrigerante (545).
6. 6. Impianto (100,200,500) di produzione di urea solida in granuli secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, in cui è previsto un gruppo di generazione (150,250,560) di una corrente di liquido refrigerante (140,240,545) in corrispondenza del fondo dell'almeno una prima vasca (110,210) e/o un gruppo di generazione di una corrente di liquido refrigerante (140,240,340,540) dal basso verso l'alto dell'almeno una prima vasca (110,210,310,510).
7. 7. Impianto (200) di produzione di urea solida in granuli secondo la rivendicazione 6, in cui la corrente fredda di liquido refrigerante (240) che scorre sul fondo è mantenuta separata dalla parte sovrastante di fluido refrigerante (240) mediante una pluralità di setti di separazione di flusso (212).
8. 8. Impianto (200) di produzione di urea solida in granuli secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui nell'almeno una prima vasca (210) è disposta una pluralità di piastre raffreddanti (256).
9. 9. Impianto (400) di produzione di urea solida in granuli secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l'almeno un liquido refrigerante (440) ha una densità superiore alla densità dell'urea fusa e il gruppo di gocciolamento (420) è posto in corrispondenza del fondo della almeno una prima vasca (410).
10. 10. Impianto (400) di produzione di urea solida in granuli secondo la rivendicazione 9, in cui in corrispondenza del pelo libero (441) dell'almeno un liquido refrigerante (440) è previsto un gruppo trasportatore (470) adatto a muovere granuli di urea emersi in superficie in uscita dall'almeno una prima vasca (441) o, alternativamente o in aggiunta, mezzi di generazione di un flusso laminare superficiale di liquido refrigerante (440).
11. 11. Processo di produzione di urea solida in granuli caratterizzato dal fatto di comprendere la fase che consiste nel gocciolare urea fusa in un liquido refrigerante (14,140,240,340,440,540) immiscibile con urea fusa.
12. 12. Processo di produzione di urea solida in granuli secondo la rivendicazione 11, in cui il liquido refrigerante (14,140,240,340,540) ha una densità inferiore alla densità dell'urea fusa e la fase di gocciolamento ha luogo dall'alto verso il basso.
13. 13. Processo di produzione di urea solida in granuli secondo la rivendicazione 12, in cui il liquido refrigerante (14,140,240,340,540) è scelto dal gruppo costituito da: - Oli edibili e vegetali; - Oli minerali; - Paraffine liquide leggere; - Cere fuse; - Oli siliconici con densità inferiore alla densità dell'urea fusa, il liquido refrigerante (14,140,240,340,540) essendo preferibilmente additivato con polveri pesanti e/o micropolveri pesanti e/o con almeno una resina polimerica.
14. 14. Processo di produzione di urea solida in granuli secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13, in cui è prevista la fase di generare una corrente dell'almeno un liquido refrigerante (14,140,240,340,540) dal basso verso l'alto.
15. 15. Processo di produzione di urea solida in granuli secondo la rivendicazione 11, in cui il liquido refrigerante (440) ha una densità superiore alla densità dell'urea fusa e la fase di gocciolamento ha luogo dal basso verso l'alto.
16. 16. Processo di produzione di urea solida in granuli secondo la rivendicazione 15, in cui il liquido refrigerante (440) è scelto dal gruppo costituito da: - Zolfo fuso; - Percloretilene; - Perfluoropolieteri; - Oli siliconici con densità maggiore della densità dell'urea fusa il liquido refrigerante (440) essendo preferibilmente additivato con polveri pesanti e/o micropolveri pesanti e/o con almeno una resina polimerica.