JP3923662B2 - 造粒方法とそれに用いる造粒器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、尿素、硫黄等の溶融原料、および溶融尿素に固体状の硫酸アンモニウム等を含む尿素・硫酸アンモニウム等のスラリー液から造粒する、改良された省エネルギー型の造粒方法およびそれに用いる造粒器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
尿素および尿素・硫酸アンモニウム等における造粒方法および造粒器としては、多くの提案がなされてきている。例えば、本発明者らは、流動床と噴流床を組み合わせた造粒方法および造粒器として、尿素に関しては、特公平４−６３７２９号公報に開示される粒子の加工方法、該公報記載の方法を改良した造粒方法および造粒器、さらに尿素・硫酸アンモニウム肥料粒剤の製造方法を提案してきた。一方、流動床を用いた尿素顆粒化の改良方法が特公昭５６−４７１８１号公報に、コアと被覆層からなる粒状物を製造する方法が特公昭６０−１３７３５号公報に開示されている。
【０００３】
このような従来の又は先行する造粒方法の中で代表的な方法を図１８に従って説明する。
図１８において、造粒器１（後述のＡ型造粒器）には、スタート・アップ時、尿素の種晶が核としてライン供給口であるライン４０からライン４１を通り供給される。造粒器１では、９０ｗｔ％以上、好ましくは９５ｗｔ％以上の尿素を含む尿素水溶液がノズル６、７および８から３０度〜８０度から選択される所定のスプレー角度で液滴径１５０〜６００μｍで核に噴霧される。なお、尿素合成プラント等（図示しない）から供給された濃度９０ｗｔ％以上、好ましくは濃度９５ｗｔ％以上の溶融尿素１７は、１２５〜１４５℃に調整され、ライン３１から混合槽２１に供給されライン３６、ポンプ２２およびライン３７を通り、ノズル６、７および８に供給される。
【０００４】
上記ライン４１から供給された尿素の種晶は、該造粒器１内で尿素水溶液の噴霧を受けると同時に粒子が成長し、下部供給口であるライン２４を通り下部空気供給管２から分流された複数の空気供給管３、４および５の噴流用気流によって、空間６０に舞い上がり成長した尿素７０として上部に舞い上がった状態１０から下部の空間１１に落下する。一方、上部供給口であるライン２３からは、流動用空気が供給され、底部に対し垂直の方向に開口する孔を複数有する底床９上の成長した粒状の尿素７０が空間１１においてレベル１２まで流動状態とされており、ノズル６、７および８上の空間１１全体を埋めるように成長中の粒状尿素が流動している。
このような動きが繰り返され、造粒を終えた粒状尿素は最後に排出口であるライン２５から排出される。
【０００５】
造粒器１のライン２５から排出された粒状尿素中の呼称製品サイズのものが占める割合（以下、造粒器出口の呼称製品サイズの割合と称す）は、後述の比較例１に示すように通常７５〜８０％であり、フルイ１３でふるい分けられ、所望する製品中の呼称製品サイズの割合の規格品および規格品外に分別される。規格品は、ライン２６を通り、製品１４として貯蔵される。一方、連続的に安定して製品の生産を続けるうえで、造粒器１中の核の数を一定に保つため、規格より粒子径の大きなものおよび規格品の一部は、ライン２７を通り粉砕器１５で粉砕された後、また、規格より小さなものはライン２８を通り、ライン２９からのものと合流してライン３０からライン４１を通り、造粒器１の入口へ造粒のための核としてリサイクルされる。
【０００６】
ところで、このリサイクルのために、粉砕器１５を用いて尿素粒を粉砕すると、粒子径として幅の広い分布を有する粉砕物ができ、粉状のものも多くできること、およびこの粉砕のための消費エネルギーが大であることは良く知られているところである。そのためこのような粉砕物を造粒器１の入り口に核としてリサイクルすると、流動状態において大量のダストの発生を起こすことは避けられない。
【０００７】
また、粉砕物のリサイクルは製品品質上好ましくない。造粒器１の入り口のライン４１に核としてリサイクルされるものは、粉砕されたものであるため、当然のことながら球状ではない。このような粉砕片は造粒器１内でコーティングされ丸みをおびてくるが、後に詳述する方法で評価される異形物のまま造粒器１から排出される。そのため、製品のサイズとしては規格品であっても異形物が製品中に含まれることになり、製品価値を下げることになる。
【０００８】
以上説明したように、粉砕器１５で粉砕されたものを核として造粒器の入り口にリサイクルすると、造粒器内のダスト発生量が多く、製品取得の歩留まりが良くなく、さらに、異形物が製品中に含まれることになる。
また、特公昭５６−４７１８１号公報に記載の尿素顆粒の製法は、同公報の図２に示されるように造粒器は流動床型であり、製造工程において粉砕器で粉砕されたものを核として造粒器にリサイクルしていることが分かる。したがってこの方法によっても、ダストの発生、製品歩留まりの悪化、異形物の混入の問題は解決できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、粉砕エネルギーが省略され、粉砕した核のリサイクル工程が省略され、ダストの発生量が少なく、製品取得の歩留まりが良く、異形物のない製品を得ることができる造粒方法及びそれに用いる造粒器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は下記の造粒方法及び造粒器によって達成される。
すなわち、本発明は、
【００１１】
（１）多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する上部空気供給管と、下部空気供給管と、該下部空気供給管から分岐した空気を造粒部に噴出する空気供給管と、該空気出口の中央部に設けられた溶融原料噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための、前記底床に設けられる前記空気供給管と空気供給管とを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器を用い、
溶融原料を曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーでスプレーし、該スプレーされた溶融原料を冷却固化し、該冷却固化後の平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を前記造粒器内の造粒部中に供給し、
多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有するようにして、前記の供給された造粒部中の核に対して前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒することを特徴とする造粒方法、
【００１２】
（２）多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する空気供給管と、底床に設けられた高圧空気を補助気体として用いた溶融原料噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための、前記底床に設けられ前記ノズルとノズルとを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器を用い、
溶融原料を曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーでスプレーし、該スプレーされた溶融原料を冷却固化し、該冷却固化後の平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を前記造粒器内の造粒部中に供給し、
多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有するようにして、前記の供給された造粒部中の核に前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒することを特徴とする造粒方法、
【００１６】
（３）前記のシャワー型スプレーが加振型スプレーであることを特徴とする（１）又は（２）項に記載の造粒方法、
【００１７】
（４）前記造粒器に冷却部が一体化して設けられており、該冷却部により造粒物を冷却し、冷却された製品を造粒器出口から得ることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の造粒方法、
【００１９】
（５）曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーを備えた平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を造粒部に供給する核製造器と、多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する上部空気供給管と、下部空気供給管と、該下部空気供給管から分岐した空気を造粒部に噴出する空気供給菅と、該空気出口の中央部に設けられた溶融原料噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための前記底床に設けられ前記空気供給管と空気供給管とを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器であって、
前記核製造器から予め所定の粒子径にされ供給された造粒部中の核に、前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒するにあたり、多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が、垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有しており、
前記仕切壁が造粒器の壁に平行するように設けられ、少なくとも一つの仕切壁が造粒器の片方の側面部から造粒器の対面する側面部に向かうようにされ、他方の仕切壁は、造粒器の対面する側面部から造粒器の片方の側面部に向かうようにされるように該仕切壁が交互に設けられる
ことを特徴とする造粒器、
【００２１】
（６）曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーを備えた平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を造粒部に供給する核製造器と、多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する空気供給管と、底床に設けられた高圧空気を補助気体として用いた溶融原料噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための前記底床に設けられ前記ノズルとノズルとを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器であって、
前記核製造器から予め所定の粒子径にされ供給された造粒部中の核に、前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒するにあたり、多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が、垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有しており、
前記仕切壁が造粒器の壁に平行するように設けられ、少なくとも一つの仕切壁が造粒器の片方の側面部から造粒器の対面する側面部に向かうようにされ、他方の仕切壁は、造粒器の対面する側面部から造粒器の片方の側面部に向かうようにされるように該仕切壁が交互に設けられる
ことを特徴とする造粒器、
（７）造粒器の底部の粒子の流れ方向の長さＬと該粒子の流れの巾Ｍの比Ｌ／Ｍが、１０以上４０以下である特定の細長い形状を有することを特徴とする（５）又は（６）に記載の造粒器、
【００２２】
（８）前記シャワー型スプレーが、加振型スプレーであることを特徴とする（５）〜（７）項のいずれか１項に記載の造粒器、及び
（９）製品を冷却する冷却器が一体化して設けられたことを特徴とする（５）〜（８）項のいずれか１項に記載の造粒器
を提供するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明においては、種晶を、投入して流動化させ、これに対し、溶融原料を噴射して、前記種晶を核として粒子を成長させ造粒する造粒器が用いられる。
ここで、造粒部中の核とは、予め製造されて造粒器に供給される尿素、硫黄等をいう。なお、本発明においては尿素・硫酸アンモニウムの混合肥料も造粒できるが、これは、通常、硫酸アンモニウムが６０重量％（以下、ｗｔ％と称す）以下のものをいう。造粒器の溶融原料噴射用ノズルに供給される溶融原料とは、好ましくは、尿素の製造に関しては、尿素を９０ｗｔ％以上、好ましくは９５ｗｔ％以上含む水溶液である。尿素・硫酸アンモニウムの混合肥料の製造には、好ましくは、９６ｗｔ％以上の尿素溶液に１５０μｍ〜６００μｍの粒子径分布を有する固体状の硫酸アンモニウムを均一に混合したものが用いられる。硫黄に関しては、通常、硫黄を９０ｗｔ％以上含む溶融した硫黄が用いられる。尿素および尿素・硫酸アンモニウムの製造に関して、核発生装置に供給される溶融尿素とは、好ましくは、尿素を９９．５ｗｔ％以上含むものが用いられる。硫黄および硫黄が被覆された尿素の製造に関しては、硫黄を９０ｗｔ％以上含む溶融した硫黄が用いられる。しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
本発明において、製品について述べる。製品とは、製品中の呼称製品サイズの割合が所望する範囲にあるものをいう。後述の図１に示すように、リサイクルのない場合は、フルイを使うまでもなく造粒器の出口の物が製品となる。また、リサイクルする場合（粉砕器を用いない）は、フルイで篩い分けられた物が製品となる。呼称製品サイズとは製品を粒子径で規定した各グレ−ド範囲をいう。
本発明を制限するものでないが、本発明により得られる呼称製品サイズについて述べると、呼称１ｍｍ〜３ｍｍ、２ｍｍ〜４ｍｍ、３ｍｍ〜５ｍｍ、５ｍｍ〜８ｍｍ、８ｍｍ〜１２ｍｍ、１０ｍｍ〜１５ｍｍ等である。製品中の呼称製品サイズのものの割合は、呼称および市場の用途によって異なり、７０％以上を要求される場合、８０％以上を要求される場合および９０％以上を要求される場合がある。この呼称製品サイズのものの割合を高めるのは容易ではなく、これを何％にまで高めることができるかが問題となる。
上記いずれかの製品を得るため、本発明において核の平均粒子径は、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲から選択される。該平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍのもの、例えば、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍのものは、噴射造粒（以下、プリルと称す）法で得られる。０．４ｍｍ〜１．０ｍｍは、造粒器と核製造器が一体化される場合に好適であり、造粒器の外に設置される場合には０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍの両者が適用される。その理由は以下の通りである。
周知のように、プリル法では数十ｍの高さの造粒塔の上部から溶融尿素の液滴を落下させ、該造粒塔の下部から冷風を送り、前記液滴が落下する間に固化させるものである。前記造粒塔の高さは固化した造粒物の平均粒子径によってきめられるもので、平均粒子径が大である程、その高さも高くなる。
前記プリル法においては平均粒子径が約３．０ｍｍまでのものを製造することは可能である。しかし、２ｍｍを越えると、空冷するための核製造器の高さ（前記造粒塔の高さに相当）が高くなりすぎ、実用的ではない。平均粒子径が２．０ｍｍ以下のものであると、実用的な高さとなり、特に、造粒器と核製造器が一体化される場合には、造粒器の通常の高さから０．４ｍｍ〜１．０ｍｍが選定される。造粒器の外に設置される場合には、上記理由から０．４ｍｍ〜１．０ｍｍあるいは０．４ｍｍ〜２．０ｍｍのいずれかが任意に選定できる。２．０ｍｍを越える核は別途、前記０．４ｍｍ〜１．０ｍｍの核を特公平４−６３７２９号公報に開示したグラニュール法によって成長させ得ることもできる。要はこれらの核の平均粒子径は、核の製造方法、後述の造粒器の形状、所望する呼称製品サイズ等に合わせて選択すれば足りる。
【００２５】
従来、プリル法によって約１．５ｍｍ〜２．０ｍｍの平均粒子径でほぼ球状の尿素を製品にしているが、粒子径として０．８ｍｍ〜２．８ｍｍの分布を有している。同じ粒子径であれば上記プリル法で製造した粒子は、特公平４−６３７２９号公報に開示したグラニュール法で製造した粒子に比較して４０％程度の強度となることが知られている。これを核として造粒することも検討した。しかしながら参考例１に示すように、平均粒子径が１．６ｍｍのものを核にして呼称２ｍｍ〜４ｍｍの製品に造粒すると、参考例１１と比較して中心部の弱い粒となる。
噴流床と流動床を組み合わせた造粒器および流動床型の造粒器の場合、核粒子がいかなる方法で得られた場合でも、核粒子の平均粒子径が０．４ｍｍ未満であると、造粒器１に投入された場合、後述する上昇する流動用空気に同伴されダストとなる場合がある。プリル法で製造した粒子を核とする場合、平均粒子径が１．０ｍｍを越えると、呼称２ｍｍ〜４ｍｍ以下の製品の強度が弱くなり本発明の目的を達成できない。しかし、呼称５ｍｍ〜８ｍｍ以上の製品を造粒する場合には、後述の参考例１２で示すように、製品強度がかわらないため、プリル法で製造した核粒子径が１．０ｍｍを越えてもよく、３．０ｍｍ以下が好ましい。要は、呼称製品サイズにかかわらず、目安として、核粒子（被覆前）１つの重量が、製品粒子（被覆後）１つに対し０．５〜１０．０％程度であれば、プリル法で製造した核を用いて製品強度の十分高いものとできる。製品粒子中の核粒子の割合は好ましくは０．５〜５．０重量％、より好ましくは０．５〜２．０重量％である。なお、流動床型の造粒器の場合も、好ましい平均粒子径の範囲は同様である。
【００２６】
さらに詳細に述べると、本発明で用いる核の平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるものをプリル法のみで得る場合には、呼称１ｍｍ〜３ｍｍ、呼称２ｍｍ〜４ｍｍおよび呼称３ｍｍ〜５ｍｍの製品であれば、核の平均粒子径は０．４ｍｍ〜１．０ｍｍが選択される。より好ましくは、呼称１ｍｍ〜３ｍｍの製品であれば、０．４ｍｍ〜０．５ｍｍが選択され、呼称２ｍｍ〜４ｍｍおよび呼称３ｍｍ〜５ｍｍの製品であれば、０．５ｍｍ〜０．８ｍｍが選択される。
呼称５ｍｍ〜８ｍｍ、８ｍｍ〜１２ｍｍおよび呼称１０ｍｍ〜１５ｍｍの製品であれば、核の平均粒子径は、０．４ｍｍ〜３．０ｍｍが選択される。より好ましくは、呼称５ｍｍ〜８ｍｍの製品であれば、１．３ｍｍ〜１．６ｍｍが選択され、８〜１２ｍｍでは１．５〜２．１ｍｍが選択され、呼称１０ｍｍ〜１５ｍｍの製品であれば、核の平均粒子径は、２．５ｍｍ〜３．０ｍｍが選択される。なお、本発明において、これに制限されることはないのは、いうまでもないことである。
ここに、本発明でいう平均粒子径とは、メディアン径と称される５０％重量平均径をいう。
本発明において、造粒器に投入する核粒子（種晶）は、ほぼ球状である。ここで、ほぼ球状とは、プリル法によって得られる程度またはそれ以上の球状をいう。この球状度は、実施例での異形物の有無の試験法による球状係数が９０％以上のものが好ましい。
【００２７】
核の粒子径分布と該核の造粒器内の滞留時間分布および該核から得られた製品の粒子径分布の相関については、従来用いられている造粒器（後述のＡ型及びＢ型造粒器）の運転条件は、ある範囲でほぼ一定である。したがって、核の上記造粒器内の滞留時間分布は、ある範囲でほぼ一定である。
例えば、呼称２ｍｍ〜４ｍｍの製品を得る場合、平均粒子径が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは、粒子分布が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、さらに好ましくは、粒子分布が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍである粒子径のそろったほぼ球状の核を噴流床と流動床を組み合わせた造粒器に供給すると、例えば比較例１に対する参考例１１および参考例１６の比較で示すように所望する造粒器出口の呼称製品サイズの割合が従来で得られる７５〜８０％に対して８５％〜８８％程度になり、かつ、異形物を含まない。なおさらに、所望する製品中の呼称製品サイズの割合を多くするには参考例１５に示すように造粒器出口粒子をふるいわけ、製品とし、ふるい下のものを造粒器にリサイクルすれば良いことも分る。
【００２８】
本発明に用いられる造粒器について説明する。なお、以下の図面に従う説明において、図１〜１８中の同符号は、同じものを示すので説明を省略する場合がある。
図３〜図５は、本発明に用いられる造粒器の一実施形態を模式的に示した正面図、側面図および平面図（以下、この造粒器をＢ型造粒器と称す）であり、多孔板を底部とする造粒部の底床９と、ライン２３から供給される流動用空気を造粒部の底床９に供給する上部空気供給管と、ライン２４から供給される下部空気供給管と、該下部空気供給管から分岐した空気を造粒部に噴出する空気供給管３、４、５、と、該空気出口の中央部に設けられた溶融原料液噴射用ノズル６、７、８と、ライン４１から供給された核が上下に流動しながら造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための前記底床９に設けられ前記空気供給管と空気供給管とを仕切る仕切壁１００、１０１とから構成される。
【００２９】
図６〜図８は、本発明に用いられる造粒器の他の実施形態を模式的に示す正面図、側面図および平面図（以下、この造粒器をＤ型造粒器と称す）であり、多孔板を底部とする造粒部の底床９と、ライン２３から供給される流動用空気を底床９に供給する空気供給管と、底床に設けられライン２４０から供給される高圧空気を補助気体として用い噴霧される溶融原料液噴射用ノズル６００、７００、８００と、ライン４１から供給された核が上下に流動しながら造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための前記底床９に設けられ前記溶融原料液噴射用ノズルと溶融原料液噴射用ノズルとを仕切る仕切板１００、１０１と、から構成される。
上記Ｂ型およびＤ型造粒器において、仕切板１００、１０１は、造粒器の壁に平行するように設けられ、少なくとも一つの仕切壁が造粒器の片方の側面部から造粒器の対面する側面部に向かうようにされ、他方の仕切壁は、造粒器の対面する側面部から造粒器の片方の側面部に向かうようにされるように該仕切壁が交互に設けられる。仕切壁１００、１０１は少なくとも一組の空気供給管を仕切らずに残して連通部１０３を形成してあり、仕切った空気供給管の管列は連通部１０３で隣の管列に連絡する。
【００３０】
仕切壁１００、１０１の高さは、Ｂ型造粒器では核になる粒子が造粒部の中で舞い上がる時の、舞い上がり高さよりも若干高くするのが好ましい。Ｄ型造粒器においては、流動層の高さより上に位置していれば足りる。
後述の参考例では、公知の、例えば特公平４−６３７２９号記載の造粒器又はその変形器を用いた。図９〜１１は、この公報記載の流動床と噴流床を組み合わせた従来の造粒器を模式的に示した一例であり（以下、この造粒器をＡ型造粒器と称す）図９、図１０、図１１はそれぞれ正面図、側面図および平面図を示す。この造粒器は前記のＢ型造粒器から仕切壁１００、１０１を取り除いたタイプに相当する。
【００３１】
また後述の参考例においては、造粒器として、図１２〜図１４に模式的に示す特公昭５６−４７１８１号公報および特公昭６０−１３７３５号公報に記載の従来の造粒器（以下、Ｃ型造粒器という）を用いた。
【００３２】
図１２は正面図、該側面図および図１３および図１４は側面図及び平面図である。同図に示されるように、このＣ型造粒器ではライン４１から供給されたリサイクルされた核の造粒器入口から出口へ流れるのをほぼ直角に遮るように、レベル１２の上部に、邪魔板２００および邪魔板２０１が設置され、該核はノズル６００、７００および８００から液滴を噴射されながら、邪魔板２００、２０１と底床９との隙間をくぐって成長するものである。この点以外はＤ型造粒器と同様である。ライン２４０からノズル６００、７００および８００まわりに供給されるのは補助気体として用いられる微細化用高圧空気であり、ライン３７から溶融原料液がノズル６００、７００および８００に加えられる。
【００３３】
本発明においてはこのような造粒器に核造粒部及び／又は冷却部を一体化して設けてもよい。本明細書ではＡ型及びＢ型造粒器に核造粒部を一体化して設けたものを、それぞれＥ型及びＦ型造粒器と指称する。図１５は、Ｂ型造粒器と核造粒機能が一体化された造粒器であるＦ型造粒器を模式的に示した正面図であり、図１６はＦ型造粒器を模式的に示した平面図である。図１５のＦ型造粒器において、ライン１５６からスプレー１５４に供給された溶融原料液が噴射されて、噴射ゾーン１５１に平均粒子径が０．４ｍｍ〜３．０ｍｍの核となる尿素１５２が供給される。該造粒器は、噴射ゾーン１５１と造粒ゾーン１５５とが分離壁１５３で分離されているが、噴射ゾーン１５１から造粒ゾーン１５５への核粒子の流れ１７０のために分離壁１５３の一部は開口され、核粒子はこの部分を通って造粒ゾーンへ移動する。噴射ゾーン１５１には、ライン４２から噴射造粒用空気が、底床９を通り前記核製造器１５０で示した条件で供給されライン４３から抜き出される。噴射ゾーン１５１と造粒ゾーン１５５の圧力はほぼ同圧で、通常５ｍｍ水柱〜１０ｍｍ水柱の負圧で運転される。
なお、Ｆ型造粒器において仕切り壁１００および１０１を除いたものがＥ型造粒器となる。Ｃ型あるいはＤ型造粒器と核造粒機能が一体化した造粒器を、それぞれＧ型およびＨ型造粒器と称する。Ｅ型及びＧ型については、図面を省略した。Ｈ型造粒器については、図面を省略しているが、本発明に含まれることはいうまでもないことである。
【００３４】
図１７はＢ型造粒器に核造粒部を一体化して設けたＦ型造粒器にさらに冷却ゾーン５０を設けて冷却機能を一体化した１例を模式的に示したＳ型造粒器の平面図であるがＳ型造粒器には、Ｂ型造粒器に冷却ゾーン（冷却用通路）を設け一体化した造粒器を含む。本発明には、冷却ゾーンを設ける造粒器はＢ型およびＦ型に限定されることはなく、Ｄ型、Ｈ型を基としたもの（以下、ＳＳ型と称す）等を含むことは、いうまでもないことである。なお、冷却ゾーン５０の底床部は、造粒器の底床部のものと同一のものを用いれば足りる。また、冷却ゾーン５０の底床部への流動用空気の空気供給管は、この図には記載されていないが、造粒器用のものと分離されて設置されるのがよい。冷却ゾーン５０に供給される空気の温度は、常温あるいはそれ以下に保たれれば足りる。ここに、冷却とは、レベル１２の層温度（１００℃以上に保たれている）を造粒器から取り出された製品が所定温度以下（通常、６０℃以下、好ましくは４０℃〜５０℃）となるようにされることをいう。なお、Ａ型、Ｃ型、Ｅ型又はＧ型造粒器に冷却機能を一体化させてもよいことはいうまでもないことである。
【００３５】
上記造粒器の底床９の多孔板は、核および成長中の尿素等が、造粒器入り口から連続的に造粒器出口方向に流れるように開孔され設置される。このように設置された造粒器出口方向に流れるように開孔された孔を通過する空気の流れ方向は、製造の容易性から垂直軸に対し６０度以下が選択される。
なお、いうまでもないことであるが、本発明においては後述の実施例１８で示すように、造粒器の後段のノズルから硫黄を噴射すれば硫黄が被覆された遅効性の尿素を得ることもできる。後段のノズル本数の全体のノズル本数に占める割合は、呼称および硫黄の被覆厚みによっても異なるが、１０％〜３０％、好ましくは１０％〜２０％が選択される。
【００３６】
本発明の造粒方法は、上記の造粒器を用いて、図１及び図２に示す製造工程に従って実施することができる。
本発明方法によれば、規格外粒子の粉砕工程を省略できる。したがって図１及び２に示す製造工程は、図１８に示した従来工程とは粉砕工程（図１８の符号２７〜３０及び１５）を有しない点が異なる。
本発明の製造方法において造粒器１の運転条件自体は、本発明で規定する点以外は前記の各特許公報に記載がある従来公知の方法を参照して実施できる。粒状尿素等が流動している層１１の温度は、通常約１００℃である。また一例として特公平４−６３７２９号公報に開示されるように、Ａ型造粒器において空気供給管の数は、底床の面積当り０．５〜５本／ｍ2 の密度で設置されてもよいし、また、６〜１０本／ｍ2 の密度で設置することもできる。ノズル６、７および８の噴射角度は、３０度〜８０度が選択され、空気供給管３、４および５にそれぞれ供給される空気供給量は、尿素生産量が１０００トン／日基準で２５０Ｎｍ3 ／ｈ〜１００００Ｎｍ3 ／ｈが選択される。このとき、空気供給管３、４および５に供給される空気の流速は、５ｍ／ｓ〜５０ｍ／ｓ、好ましくは、１０ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓが選択され、該空気の温度は、常温〜１２０℃が選択される。なお、実施例でノズル１本当たり４４００ｋｇ／ｈの溶融原料が供給された例が開示されているが、これに限定されるものではない。また、レベル１２の高さは、静止状態において０．１ｍ〜１．０ｍ、流動状態において０．３ｍ〜１．５ｍが選択され、空間６０の高さは、底床から２ｍ〜１０ｍが選択される。ここに、これらの運転条件は、前述のＡ型造粒器のみならず、Ｂ型、Ｅ型、Ｆ型およびＳ型造粒器に適用できることはいうまでもないことである。また、特公平４−６３７２９号は尿素の造粒の説明であるが、粒状尿素以外のもの、例えば硫黄の製造に関しても、ほぼ上記条件下で運転することができる。
【００３７】
またＣ型造粒器の運転条件は、例えば、特公昭６０−１３７３５号公報に記載されるように、高圧空気を補助気体として用いた溶融原料液噴射ノズル６００、７００および８００は２０度より小さい角度のものが用いられ、ライン２４０からノズル６００、７００および８００まわりにそれぞれ供給される補助流体は１３０Ｎｍ3 ／ｈ、補助流体の流速は６０ｍ／ｓｅｃ〜３００ｍ／ｓｅｃ、好ましくは１５０ｍ／ｓｅｃ〜２８０ｍ／ｓｅｃ、レベル１２は０．３ｍ〜１．５ｍ、空間６０の高さは０．３ｍ〜１．５ｍとすることができる。また、該公報では、その１実施例として尿素生産量が８００トン／日基準でノズル１本当たり３２５ｋｇ／ｈの溶融原料が供給され、流動床に供給される空気２３の量として、５２０００Ｎｍ3 ／ｈが供給された例が開示されている。
ここに、これらの運転条件は、Ｃ型造粒器のみならず、Ｄ型、Ｇ型、Ｈ型およびＳＳ型造粒器に適用できることはいうまでもないことである。
図１は尿素又は硫黄粒状物の製造工程の一例であり、同図による造粒を尿素を例にとって説明すると、造粒器１中で使用される造粒用の核を製造するため、予め別途用意された９９．５ｗｔ％以上の尿素を含む溶融尿素が、ライン２７を通り、核製造器１５０へ供給される。
核製造器１５０としては、シャワー型のスプレー方式、加振型スプレーのスプレー方式、バスケット型のスプレー方式、円板回転式方法等が上げられるが、シャワー型のスプレー方式、加振型スプレーのスプレー方式が通常選択される。
【００３８】
このシャワー型のスプレー方式を採用すると、平均粒子径が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍおよび０．４ｍｍ〜２．０ｍｍ、さらに、粒子径分布が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍおよび０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を供給することが可能となる。スプレーは、曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型のものである。この方式では、以下の条件を選定するのが好ましい。すなわち、曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けた孔径を０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ、該孔径を通過する流速を０．５ｍ／ｓ〜２ｍｍ／ｓを選択すれば足りる。なお、冷却用の空気の流速は、０．２ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓから選択され、通常０．４ｍ／ｓが採用される。特に、造粒器と一体化される場合には、上記運転条件を守ることが好ましい。
図１に示すように、核製造器１５０が造粒器１の外に設置される場合には、上記条件の外、近傍の条件で運転してもよい。
【００３９】
核製造器１５０は、他の方法として、加振型スプレーでスプレーする方法が用いられる。周知のように、曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたスプレーを用い、その孔径と孔を通過する流速および振動数を調整することにより、スプレーされた溶融尿素が冷却固化され該冷却固化後の平均粒子径が、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍおよび０．４ｍｍ〜２．０ｍｍのものを製造することができる。例えば、振動数を３００ＨＺ〜１０００ＨＺ、孔径を０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ、孔径を通過する流速を０．５ｍ／ｓ〜２ｍ／ｓを選択すれば足りる。冷却用の空気の流速は、シャワー型スプレーおよび加振型スプレーのいずれにおいても、０．２ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓから選択され、通常０．４ｍ／ｓが採用される。造粒器と一体化される場合も同様である。
【００４０】
本発明において、基本的に造粒器中の核の数は、ライン２５から排出される製品粒子の数に等しいため、例えば、粒子径が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍである核から呼称２ｍｍ〜４ｍｍの分布を有する平均粒子径３ｍｍの製品を製造する場合、造粒器へ供給される尿素１７の約１ｗｔ％程度の量を供給すれば足りる。そのため、上記核製造器１５０は小さくてよい。なお、プリル方式を採用している尿素製造プラントが隣接している特殊な場合、極く少量ではあるが平均粒子径が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍおよび０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるものが含まれているため、予め分別したものを用いてもよいのは、言うまでもないことである。
【００４１】
一方、尿素１７は、９０ｗｔ％以上、好ましくは９５ｗｔ％以上の尿素を含む尿素水溶液である。該尿素１７は、ライン３１を通り混合槽２１に供給される。また、混合槽２１には、サイクロン１６からライン３５を通り供給される少量のダストと合流し、尿素１７は均一に混合される。混合槽２１の尿素は、ライン３６、ポンプ２２およびライン３７を通り、ノズル６、７および８から液滴径が１５０μｍ〜６００μｍで噴射され核に付着し、成長する。なお、Ｃ型造粒器を用いる場合は、ノズル６００、７００および８００から液滴径が２０μｍ〜１２０μｍで噴射され核に付着し、成長する。
【００４２】
Ａ型造粒器（図９〜１１）を用い呼称製品サイズが２ｍｍ〜４ｍｍである場合を後述の参考例１１、参考例１３〜参考例１６に示す。比較例１に対する該参考例に示すように、粉砕した核をリサイクルする場合よりも造粒器出口の呼称製品サイズ割合は大きくなる。該呼称製品サイズ割合をさらに大きくするには、参考例１５にその一例を示すように、フルイ１３で選別されたふるい下のものを造粒器１にリサイクルすればよい。リサイクルする場所は、造粒器１の入り口とは限らない。予め試験して設定した造粒器１の途中の位置でよい。
【００４３】
次に、Ｂ型造粒器を用いてＡ型造粒器よりもさらに造粒器出口の呼称製品サイズ割合を大きくすることが可能な造粒器の形状について説明するが、これに限定する主旨ではない。これらの造粒器の運転条件は、同一で足りる。
造粒器の底部の流れ方向の長さをＬ、該粒子の流れの巾をＭ（Ｌ＞Ｍ）、高さをＨとすると、内容積Ｖは、これらの積となり、通常Ａ型造粒器の、Ｌ／Ｍは、２〜４が経験的に選択されていた。本発明において、Ｂ型造粒器の形状は、前記仕切り壁１００、１０１を設けることで従来の形状より細長い形状となる。ＶとＨを一定とすると、通常、Ｂ型造粒器のＬ／Ｍは、１０〜４０、好ましくは、２０〜４０が選択される。４を越えた１０未満であると、効果はあるが、Ａ型造粒器に比較して著しい効果が得られないことがある。４０を越えても本発明の効果があまり変わらないため、避けるべきである。
上記造粒器の形状は、必ずしも直線的に細長くある必要はなく、通常、折れ曲がった形状が採用される。通常の造粒器の中に仕切り壁を設けることで達成できる。
【００４４】
装置の混合特性を表すものとして、装置の混合特性をＮ個の等容積の完全混合槽の直列結合で近似する完全混合槽列モデルがある。該モデルによると、Ｎの数が多いほど、各粒子の滞留時間は、狭い分布を持つことが知られている。
また、各槽を区切らなくても、全体として特定の細長い形状にすれば、各槽に区切ったものと同様の効果があり、各粒子の滞留時間分布が狭くなることも知られている。
上記Ｎの数を増やすには、特定の細長い形状がより好ましいこと、多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が、垂直軸に対し粒子の流れ方向に角度を有すれば、粒子は流れ方向に、すなわち、造粒器の出口に向かって一様に進み、逆混合が少ないこと、したがって滞留時間分布の狭い、本発明の目的をより良く達成できる造粒器となること、等を発明者らは知った。
以上のことから、その１例として呼称２ｍｍ〜４ｍｍの場合を示すが後記の実施例７〜実施例１０、実施例１２および実施例１４〜実施例１６に示すように、平均粒子径が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは、粒子分布が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、さらに好ましくは、粒子分布が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍである粒子径のそろったほぼ球状の核を、従来のＡ型あるいはＣ型造粒器に供給するよりも、特定の細長い形状を有する造粒器に供給すれば、異形物を含まず、製品中の呼称製品サイズの割合が多くなることが分かった。
したがって、特定の細長い形状を有する造粒器を用いる場合には、製品中の呼称製品サイズの割合が多くなるためにふるい下のリサイクルが不必要であるかあるいは該造粒器へのふるい下のリサイクル量は極めて少なくてすむことも分かった。
【００４５】
なお、本明細書における製品中の異形物の有無は、次の方法で評価することができる。図１９は、本発明でいう異形物の有無の評価用の試験装置である。図１９において、ベルトコンベア６０１には後述の供給サンプル６０３がベルトコンベアー６０１から漏れでるのを防止するため、その長さ方向の両端に１０ｃｍ程度のガイドが設けられ、幅２０ｃｍ程度であるベルト６０２が設置されている。ベルトコンベア６０１の長さは、特に制限はないが、０．５ｍ〜２．０ｍを選択すれば足りる。ここに、ベルトコンベア６０１は、水平方向６１０に対して０度〜２０度の傾斜（角度６１１）をとるように設置される。ベルト６０２は、１００ｃｍ／ｍｉｎ〜５００ｃｍ／ｍｉｎで傾斜面の低い方から高い方向へ（矢印Ａの方向へ）回転している。
また、供給サンプル６０３をベルト６０２に供給するためのスライド機能６０４を有するホッパー６０５がベルトコンベア６０１の中心近傍に設けられる。ホッパー６０５の先端とベルト６０２の隙間は、供給サンプル６０３が出やすい程度に予め適宜調整された後、供給サンプル６０３は後述する試験に供される。ここに、供給サンプル６０３は、通常、５０ｇ〜３００ｇ用意される。
また、供給サンプル６０３に対してベルト６０２の回転方向５０〜２００ｍｍの位置にレーキ６１４が設けられる。該レーキ６１４によって供給サンプル６０３の粒子のかたまりを均一にならすことができ、測定精度を向上させることができる。
この装置を用いる試験方法について説明する。供給サンプル６０３はホッパー６０５およびスライド機能６０４を通り、回転しているベルト６０２上に供給される。この時、ほぼ球状のものは、ベルト６０２の回転方向とは逆の方向６１２に導かれ、球状のサンプル６０８として受け皿６０６に溜まる。一方、異形物は、ベルト６０２に留まるため、ベルトと同方向の方向６１３に導かれ、異形物６０９として受け皿６０７に溜まる。
【００４６】
上記試験条件は、予め異形物の割合を調製した標準サンプルで設定され、同一試験条件で供給サンプルの試験を行うことにより評価を行った。
球状係数（％）＝１００×（供給サンプル中の球状のサンプル６０８の重量）／（供給サンプル６０３の重量）
【００４７】
本発明においては、冷却器と一体化された造粒器を用いるのが好ましい。造粒器の中で造粒物をよりよく乾燥するために造粒器内の粒状尿素が流動している層の温度は１００℃以上に保たれることが多い。該層温度を１００℃以上に保つためには、通常、流動用あるいは噴流用の空気をヒーターにより加熱する。造粒器出口の造粒物の３０〜５０％を造粒器にリサイクルする従来技術において、冷却器と一体化した造粒器で造粒物を望ましい最終製品温度である４０℃〜５０℃まで冷却すると特別な製品冷却器が不要となりプロセスが簡素化される利点はあるが、リサイクルする粒子までも冷却されるため、その熱損失を補うために流動用あるいは噴流用の空気を更に加熱する必要があり消費エネルギーが増大し実用には適さない。しかし、本発明ではリサイクルする粒子がないか、あるいは極めて少ないことにより熱損失は実質上なくなり上記利点のみが残る。つまり、冷却器と一体化した造粒器を用いることにより、望ましい最終製品温度である４０℃〜５０℃に冷却された製品を造粒器出口から直接得ることが可能である。
【００４８】
図２は、硫酸アンモニウムを６０重量％以下含む尿素・硫酸アンモニウム肥料粒剤の製造工程の一例の説明図であり、溶融原料の混合槽２１に導入する原料の構成が異なる以外は図１と全く同じである。
この図２における溶融原料のフローについて説明すると、第一に、硫酸アンモニウム１８は、ライン３２からミル１９に供給され、あらかじめその平均粒子サイズは３０〜３００μｍに、さらに好ましくは６０〜１５０μｍに調整され、ライン３３を通りヒーター２０で１００〜１６０℃に調整され、ライン３４から混合槽２１に供給される。また、３００μｍを越えると、付着した硫酸アンモニウム粒子が製品の表面を荒くすることがある。第二に、尿素プラント等（図示しない）から供給された溶融尿素１７は、ライン３１から１２０℃〜１５５℃に維持され混合槽２１に供給される。混合槽２１では、撹拌器等により十分に液体と固体が混合される。第三に、造粒器１の塔頂からライン３８を通り、サイクロン１６へ導かれ、該塔底からは粉状のものが混合槽２１へ導かれ、該塔頂からライン３９を通りガス（空気）が放出される。
【００４９】
ここで、図１および図２では、核製造器１５０と造粒器１とは、別々に設置された例で記載しているが、前記のように核製造器１５０と造粒器１とを一体化することもできる。この時の核製造器１５０は、前述のシャワー型スプレーあるいは加振型スプレーを用い前記運転条件で運転すれば足りる。なお、スプレーの位置は、図１５に一例を示すように、造粒器１中の屋根より下の位置に内蔵することができる。
【００５０】
本発明の造粒方法は、上記で説明した点以外は、特公平４−６３７２９号、特公昭５６−４７１８１号、特公昭６０−１３７３５号記載造粒条件及び装置を参照して実施することができる。
【００５１】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。なお、本発明は、以下に記載の実施例にのみに制限されることがないのは、いうまでもないことである。
【００５２】
参考例１１
図１に示す工程で、生産量は、日産１０００トンである尿素プラントに適用した。核製造器１５０にシャワー型スプレーを採用し、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍの粒子径の尿素を製造し、造粒器ｌに供給した。ここで造粒器ｌとしては、Ａ型を用いた。
造粒器ｌのＬ／Ｍは４で、造粒器の底床の多孔板の開孔された孔を通過する空気の流れ方向は、垂直軸に対し３０度であった。また、製品のリサイクルは行わなかった。
運転条件は、以下を選択した。ノズル噴射角度は、３５度、ノズルｌ本当たりの供給量は、１２５℃、９５ｗｔ％の溶融尿素を空気供給管出口空気量１Ｎｍ3当たり１．３ｋｇ、空気供給管出口の線速、１５ｍ／ｓ、造粒物が流動している底床に供給される空気の線速は、１．５ｍ／ｓ、レベル１２は１．０ｍ、空間６０の高さは６ｍ、レベル１２の層温度は１００℃であった。異形物の有無の試験は以下の方法で行った。
前述の図１９の試験装置において、ベルト幅３００ｍｍ，機長長さ１５００ｍｍ，ベルト材質ポリウレタンのものを用いた。試験条件は、ベルトスピ−ド３８０ｃｍ／ｍｉｎ、ベルト角度は１０度〜１５度の間に次のようにして設定した。呼称２ｍｍ〜４ｍｍのほぼ球状のもの９０重量部に対し、同呼称のもので１つ以上の頂点を有する多角形の粒又は粒同士が合体したもの１０重量部を加え、標準サンプルとした。ついで、球状係数が９０％となるように上記ベルト角度を決定後、本実施例のサンプル１００ｇを用い試験を数回繰り返し、球状係数の平均値を求めた。次の基準で異形物発生を評価した。
○：球状係数９０％以上 （異形物発生防止良好）
△：球状係数９０％未満、８０％以上 （異形物あり）
×：球状係数８０％未満 （異形物多し）
なお、以下の実施例および比較例においては呼称が異なる以外は、標準サンプルの作成方法および試験方法は同様に行った。運転結果とこの時の製品硬度（強度）をＩＳＯ８３９７−１９８８に従って測定し、それぞれの従来法製品との比較結果を表１に記載する。
【００５３】
参考例１２
参考例１１の核にかえ、プリル法にて製造した粒子分布０．８ｍｍ〜２．８ｍｍの粒子を核として用い呼称５〜８ｍｍの製品を造粒した以外は参考例１１と同様に実施した。結果を表１に示す。
【００５４】
参考例１３
参考例１１の垂直軸に対する角度を３０度から０度に変えた以外は参考例１１と同様に実施した。結果を表１に示す。
【００５５】
参考例１４
参考例１３の造粒器の底床の多孔板の開孔された孔を通過する空気の流れ方向は、垂直軸に対し０度であったのを６０度に変えた以外は、参考例１３と同様に実施した。
結果を表１に併記する。
【００５６】
参考例１５
参考例１１の規格外で小さい方の製品を造粒器にリサイクルした。結果を表１に併記する。
【００５７】
参考例１６
参考例１１の核製造法をシャワー型スプレーから加振型スプレーに変えた以外は、参考例１１と同様に実施した。結果を表１に併記する。
【００５８】
実施例７
参考例１１の造粒器の型をＡ型からＢ型に変えた以外は、参考例１１と同様に実施した。この時のＬ／Ｍは１０であった。結果を表１に併記する。
【００５９】
実施例８
実施例７のＬ／Ｍを１０から４０に変えた以外は実施例７と同様に実施した。結果を表１に併記する。
【００６０】
【表１】
【００６１】
実施例９
実施例７の製品の種類を尿素から尿素・硫酸アンモニウム（５０ｗｔ％ずつ）に変え、図１に示すプロセスから図２に示すプロセスに変えた以外は実施例７と同様に実施した。結果を表２に示す。
【００６２】
実施例１０
実施例７の製品の種類を尿素から硫黄に変えた以外は実施例７と同様に実施した。
結果を表２に併記する。
【００６３】
参考例１７
参考例１１の造粒器をＡ型からＣ型に変え、尿素生産量を１０００トン／日から８００トン／日に変えた。運転条件は、以下を選択した。ノズル噴射角度は２０度、ノズル１本当りの供給量は３２５ｋｇ／ｈ、ノズルに供給される補助気体は１３０Ｎｍ3／ｈ、補助気体の流速は２７５ｍ／ｓｅｃ、流動床に供給される空気量は１５２０００Ｎｍ3／ｈであった。また、レベル１２は１ｍ、空間６０は１ｍであった。
上記以外は、参考例１１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００６４】
実施例１２
参考例１７の造粒器の型をＣ型からＤ型に変えた以外は参考例１７と同様に実施した。結果を表２に併記する。
【００６５】
参考例１８
参考例１１のＡ型造粒器に代え、参考例１１の造粒器とシャワー型スプレーと一体化されたＥ型造粒器に変えた以外は参考例１１と同様に実施した。結果を表２に併記する。
【００６６】
実施例１４
実施例７のＢ型造粒器に変え、実施例７の造粒器と加振型スプレーと一体化された造粒器（Ｆ型）に変えた以外は実施例７と同様に実施した。結果を表２に併記する。
【００６７】
【表２】
【００６８】
実施例１５
実施例１２の造粒器（Ｄ型）に変え、実施例１２の造粒器（Ｄ型）とシャワー型スプレーとが一体化された造粒器（Ｈ型）を用いた以外は実施例１２と同様に実施した。
結果を表３に示す。
【００６９】
実施例１６
実施例１４の造粒器（Ｆ型）に変え、実施例１４の造粒器（Ｆ型）と冷却機能とが一体化された造粒器（Ｓ型）を用いた以外は実施例１２と同様に実施した。
結果を表３に併記する。
【００７０】
参考例１９
参考例１１で得た製品を核として呼称１０ｍｍ〜１５ｍｍの製品を製造した以外は参考例１１と同様に実施した。結果を表３に示す。
【００７１】
実施例１８
実施例７の後段に位置する全体の約２０％に相当するノズルに供給するものを尿素から硫黄に変えた以外は実施例７と同様に実施した。
結果を表３に示す。
【００７２】
比較例１
図１８に示す粉砕器を用いて核を製造し（この時の粉砕片の形状は多様で、多角形、柱状、半球状、直方体状、菱形等の混合物であった。）、該核を造粒器にリサイクルする従来のプロセスで、造粒器としてＡ型を用いて尿素を製造した。その条件と結果を表３に併記する。
【００７３】
参考例１
参考例１２の呼称製品サイズを５ｍｍ〜８ｍｍから２ｍｍ〜４ｍｍにかえた以外は参考例１２と同様に実施した。結果を表３に併記する。
【００７４】
参考例２
参考例１の尿素を尿素・硫酸アンモニウムにかえ、参考例１と同様に実施した。結果を表３に併記する。
【００７５】
【表３】
【００７６】
【発明の効果】
本発明の改良された造粒器およびそれを用いた造粒方法によれば、以下に記載の効果がある。
（１）粉砕した核のリサイクル工程がなくなったため、プロセスが簡素化でき、従来必要であった付帯設備が不要となる。
（２）尿素、硫黄等の溶融原料液および尿素・硫酸アンモニウム等のスラリー液から造粒するにあたり、粉砕器を省略できるため、従来必要であった粉砕エネルギーが省略される。
（３）粉砕工程を省略できるため、ダストの発生量が従来技術に比較して１／３程度に激減する。
（４）製品呼称サイズに応じ平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍのほぼ球状の核を供給できるため、製品粒子径がそろった異形品を含まない製品を得ることができる。したがって、製品取得の歩留まりが極めて良い。
（５）造粒器中に仕切り壁を設けるためＬ／Ｍが大きくなる。また、造粒器の底床の多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が垂直軸に対し粒子の流れ方向に角度を有するため逆混合がなくなる。以上の理由により製品取得の歩留まりが極めて良い。
（６）冷却機能を一体化した造粒器からは、６０℃以下の製品がでてくるため、従来必要としていた付帯設備が不要で、かつ、製品の取り扱いが極めて容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の尿素および硫黄に関する一実施形態を示す説明図である。
【図２】 本発明の尿素・硫酸アンモニウム肥料剤の一実施形態を示す説明図である。
【図３】 本発明に用いられる造粒器（Ｂ型）を模式的に示した正面図である。
【図４】 本発明に用いられる造粒器（Ｂ型）を模式的に示した側面図である。
【図５】 本発明に用いられる造粒器（Ｂ型）を模式的に示した平面図である。
【図６】 本発明に用いられる造粒器（Ｄ型）を模式的に示した正面図である。
【図７】 本発明に用いられる造粒器（Ｄ型）を模式的に示した側面図である。
【図８】 本発明に用いられる造粒器（Ｄ型）を模式的に示した平面図である。
【図９】 従来の噴流床と流動床を組み合わせた造粒器（Ａ型）を模式的に示した正面図である。
【図１０】 従来の噴流床と流動床を組み合わせた造粒器（Ａ型）を模式的に示した側面図である。
【図１１】 従来の噴流床と流動床を組み合わせた造粒器（Ａ型）を模式的に示した平面図である。
【図１２】 従来の流動床型の造粒器（Ｃ型）を模式的に示した正面図である。
【図１３】 従来の流動床型の造粒器（Ｃ型）を模式的に示した側面図である。
【図１４】 従来の流動床型の造粒器（Ｃ型）を模式的に示した平面図である。
【図１５】 核製造器とＢ型造粒器が一体化された本発明の造粒器（Ｆ型）を模式的に示した正面図である。
【図１６】 本発明のＦ型造粒器を模式的に示した平面図である。
【図１７】 冷却機能とＦ型造粒器とを一体化した本発明の造粒器（Ｓ型）を模式的に示した平面図である。
【図１８】 従来技術による硫黄および尿素の製造工程を示した、一実施形態を示す説明図である。
【図１９】 造粒製品の球状性試験装置の斜視図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、尿素、硫黄等の溶融原料、および溶融尿素に固体状の硫酸アンモニウム等を含む尿素・硫酸アンモニウム等のスラリー液から造粒する、改良された省エネルギー型の造粒方法およびそれに用いる造粒器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
尿素および尿素・硫酸アンモニウム等における造粒方法および造粒器としては、多くの提案がなされてきている。例えば、本発明者らは、流動床と噴流床を組み合わせた造粒方法および造粒器として、尿素に関しては、特公平４−６３７２９号公報に開示される粒子の加工方法、該公報記載の方法を改良した造粒方法および造粒器、さらに尿素・硫酸アンモニウム肥料粒剤の製造方法を提案してきた。一方、流動床を用いた尿素顆粒化の改良方法が特公昭５６−４７１８１号公報に、コアと被覆層からなる粒状物を製造する方法が特公昭６０−１３７３５号公報に開示されている。
【０００３】
このような従来の又は先行する造粒方法の中で代表的な方法を図１８に従って説明する。
図１８において、造粒器１（後述のＡ型造粒器）には、スタート・アップ時、尿素の種晶が核としてライン供給口であるライン４０からライン４１を通り供給される。造粒器１では、９０ｗｔ％以上、好ましくは９５ｗｔ％以上の尿素を含む尿素水溶液がノズル６、７および８から３０度〜８０度から選択される所定のスプレー角度で液滴径１５０〜６００μｍで核に噴霧される。なお、尿素合成プラント等（図示しない）から供給された濃度９０ｗｔ％以上、好ましくは濃度９５ｗｔ％以上の溶融尿素１７は、１２５〜１４５℃に調整され、ライン３１から混合槽２１に供給されライン３６、ポンプ２２およびライン３７を通り、ノズル６、７および８に供給される。
【０００４】
上記ライン４１から供給された尿素の種晶は、該造粒器１内で尿素水溶液の噴霧を受けると同時に粒子が成長し、下部供給口であるライン２４を通り下部空気供給管２から分流された複数の空気供給管３、４および５の噴流用気流によって、空間６０に舞い上がり成長した尿素７０として上部に舞い上がった状態１０から下部の空間１１に落下する。一方、上部供給口であるライン２３からは、流動用空気が供給され、底部に対し垂直の方向に開口する孔を複数有する底床９上の成長した粒状の尿素７０が空間１１においてレベル１２まで流動状態とされており、ノズル６、７および８上の空間１１全体を埋めるように成長中の粒状尿素が流動している。
このような動きが繰り返され、造粒を終えた粒状尿素は最後に排出口であるライン２５から排出される。
【０００５】
造粒器１のライン２５から排出された粒状尿素中の呼称製品サイズのものが占める割合（以下、造粒器出口の呼称製品サイズの割合と称す）は、後述の比較例１に示すように通常７５〜８０％であり、フルイ１３でふるい分けられ、所望する製品中の呼称製品サイズの割合の規格品および規格品外に分別される。規格品は、ライン２６を通り、製品１４として貯蔵される。一方、連続的に安定して製品の生産を続けるうえで、造粒器１中の核の数を一定に保つため、規格より粒子径の大きなものおよび規格品の一部は、ライン２７を通り粉砕器１５で粉砕された後、また、規格より小さなものはライン２８を通り、ライン２９からのものと合流してライン３０からライン４１を通り、造粒器１の入口へ造粒のための核としてリサイクルされる。
【０００６】
ところで、このリサイクルのために、粉砕器１５を用いて尿素粒を粉砕すると、粒子径として幅の広い分布を有する粉砕物ができ、粉状のものも多くできること、およびこの粉砕のための消費エネルギーが大であることは良く知られているところである。そのためこのような粉砕物を造粒器１の入り口に核としてリサイクルすると、流動状態において大量のダストの発生を起こすことは避けられない。
【０００７】
また、粉砕物のリサイクルは製品品質上好ましくない。造粒器１の入り口のライン４１に核としてリサイクルされるものは、粉砕されたものであるため、当然のことながら球状ではない。このような粉砕片は造粒器１内でコーティングされ丸みをおびてくるが、後に詳述する方法で評価される異形物のまま造粒器１から排出される。そのため、製品のサイズとしては規格品であっても異形物が製品中に含まれることになり、製品価値を下げることになる。
【０００８】
以上説明したように、粉砕器１５で粉砕されたものを核として造粒器の入り口にリサイクルすると、造粒器内のダスト発生量が多く、製品取得の歩留まりが良くなく、さらに、異形物が製品中に含まれることになる。
また、特公昭５６−４７１８１号公報に記載の尿素顆粒の製法は、同公報の図２に示されるように造粒器は流動床型であり、製造工程において粉砕器で粉砕されたものを核として造粒器にリサイクルしていることが分かる。したがってこの方法によっても、ダストの発生、製品歩留まりの悪化、異形物の混入の問題は解決できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、粉砕エネルギーが省略され、粉砕した核のリサイクル工程が省略され、ダストの発生量が少なく、製品取得の歩留まりが良く、異形物のない製品を得ることができる造粒方法及びそれに用いる造粒器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は下記の造粒方法及び造粒器によって達成される。
すなわち、本発明は、
【００１１】
（１）多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する上部空気供給管と、下部空気供給管と、該下部空気供給管から分岐した空気を造粒部に噴出する空気供給管と、該空気出口の中央部に設けられた溶融原料噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための、前記底床に設けられる前記空気供給管と空気供給管とを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器を用い、
溶融原料を曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーでスプレーし、該スプレーされた溶融原料を冷却固化し、該冷却固化後の平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を前記造粒器内の造粒部中に供給し、
多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有するようにして、前記の供給された造粒部中の核に対して前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒することを特徴とする造粒方法、
【００１２】
（２）多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する空気供給管と、底床に設けられた高圧空気を補助気体として用いた溶融原料噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための、前記底床に設けられ前記ノズルとノズルとを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器を用い、
溶融原料を曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーでスプレーし、該スプレーされた溶融原料を冷却固化し、該冷却固化後の平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を前記造粒器内の造粒部中に供給し、
多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有するようにして、前記の供給された造粒部中の核に前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒することを特徴とする造粒方法、
【００１６】
（３）前記のシャワー型スプレーが加振型スプレーであることを特徴とする（１）又は（２）項に記載の造粒方法、
【００１７】
（４）前記造粒器に冷却部が一体化して設けられており、該冷却部により造粒物を冷却し、冷却された製品を造粒器出口から得ることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の造粒方法、
【００１９】
（５）曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーを備えた平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を造粒部に供給する核製造器と、多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する上部空気供給管と、下部空気供給管と、該下部空気供給管から分岐した空気を造粒部に噴出する空気供給菅と、該空気出口の中央部に設けられた溶融原料噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための前記底床に設けられ前記空気供給管と空気供給管とを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器であって、
前記核製造器から予め所定の粒子径にされ供給された造粒部中の核に、前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒するにあたり、多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が、垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有しており、
前記仕切壁が造粒器の壁に平行するように設けられ、少なくとも一つの仕切壁が造粒器の片方の側面部から造粒器の対面する側面部に向かうようにされ、他方の仕切壁は、造粒器の対面する側面部から造粒器の片方の側面部に向かうようにされるように該仕切壁が交互に設けられる
ことを特徴とする造粒器、
【００２１】
（６）曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーを備えた平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を造粒部に供給する核製造器と、多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する空気供給管と、底床に設けられた高圧空気を補助気体として用いた溶融原料噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための前記底床に設けられ前記ノズルとノズルとを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器であって、
前記核製造器から予め所定の粒子径にされ供給された造粒部中の核に、前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒するにあたり、多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が、垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有しており、
前記仕切壁が造粒器の壁に平行するように設けられ、少なくとも一つの仕切壁が造粒器の片方の側面部から造粒器の対面する側面部に向かうようにされ、他方の仕切壁は、造粒器の対面する側面部から造粒器の片方の側面部に向かうようにされるように該仕切壁が交互に設けられる
ことを特徴とする造粒器、
（７）造粒器の底部の粒子の流れ方向の長さＬと該粒子の流れの巾Ｍの比Ｌ／Ｍが、１０以上４０以下である特定の細長い形状を有することを特徴とする（５）又は（６）に記載の造粒器、
【００２２】
（８）前記シャワー型スプレーが、加振型スプレーであることを特徴とする（５）〜（７）項のいずれか１項に記載の造粒器、及び
（９）製品を冷却する冷却器が一体化して設けられたことを特徴とする（５）〜（８）項のいずれか１項に記載の造粒器
を提供するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明においては、種晶を、投入して流動化させ、これに対し、溶融原料を噴射して、前記種晶を核として粒子を成長させ造粒する造粒器が用いられる。
ここで、造粒部中の核とは、予め製造されて造粒器に供給される尿素、硫黄等をいう。なお、本発明においては尿素・硫酸アンモニウムの混合肥料も造粒できるが、これは、通常、硫酸アンモニウムが６０重量％（以下、ｗｔ％と称す）以下のものをいう。造粒器の溶融原料噴射用ノズルに供給される溶融原料とは、好ましくは、尿素の製造に関しては、尿素を９０ｗｔ％以上、好ましくは９５ｗｔ％以上含む水溶液である。尿素・硫酸アンモニウムの混合肥料の製造には、好ましくは、９６ｗｔ％以上の尿素溶液に１５０μｍ〜６００μｍの粒子径分布を有する固体状の硫酸アンモニウムを均一に混合したものが用いられる。硫黄に関しては、通常、硫黄を９０ｗｔ％以上含む溶融した硫黄が用いられる。尿素および尿素・硫酸アンモニウムの製造に関して、核発生装置に供給される溶融尿素とは、好ましくは、尿素を９９．５ｗｔ％以上含むものが用いられる。硫黄および硫黄が被覆された尿素の製造に関しては、硫黄を９０ｗｔ％以上含む溶融した硫黄が用いられる。しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
本発明において、製品について述べる。製品とは、製品中の呼称製品サイズの割合が所望する範囲にあるものをいう。後述の図１に示すように、リサイクルのない場合は、フルイを使うまでもなく造粒器の出口の物が製品となる。また、リサイクルする場合（粉砕器を用いない）は、フルイで篩い分けられた物が製品となる。呼称製品サイズとは製品を粒子径で規定した各グレ−ド範囲をいう。
本発明を制限するものでないが、本発明により得られる呼称製品サイズについて述べると、呼称１ｍｍ〜３ｍｍ、２ｍｍ〜４ｍｍ、３ｍｍ〜５ｍｍ、５ｍｍ〜８ｍｍ、８ｍｍ〜１２ｍｍ、１０ｍｍ〜１５ｍｍ等である。製品中の呼称製品サイズのものの割合は、呼称および市場の用途によって異なり、７０％以上を要求される場合、８０％以上を要求される場合および９０％以上を要求される場合がある。この呼称製品サイズのものの割合を高めるのは容易ではなく、これを何％にまで高めることができるかが問題となる。
上記いずれかの製品を得るため、本発明において核の平均粒子径は、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲から選択される。該平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍのもの、例えば、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍのものは、噴射造粒（以下、プリルと称す）法で得られる。０．４ｍｍ〜１．０ｍｍは、造粒器と核製造器が一体化される場合に好適であり、造粒器の外に設置される場合には０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍの両者が適用される。その理由は以下の通りである。
周知のように、プリル法では数十ｍの高さの造粒塔の上部から溶融尿素の液滴を落下させ、該造粒塔の下部から冷風を送り、前記液滴が落下する間に固化させるものである。前記造粒塔の高さは固化した造粒物の平均粒子径によってきめられるもので、平均粒子径が大である程、その高さも高くなる。
前記プリル法においては平均粒子径が約３．０ｍｍまでのものを製造することは可能である。しかし、２ｍｍを越えると、空冷するための核製造器の高さ（前記造粒塔の高さに相当）が高くなりすぎ、実用的ではない。平均粒子径が２．０ｍｍ以下のものであると、実用的な高さとなり、特に、造粒器と核製造器が一体化される場合には、造粒器の通常の高さから０．４ｍｍ〜１．０ｍｍが選定される。造粒器の外に設置される場合には、上記理由から０．４ｍｍ〜１．０ｍｍあるいは０．４ｍｍ〜２．０ｍｍのいずれかが任意に選定できる。２．０ｍｍを越える核は別途、前記０．４ｍｍ〜１．０ｍｍの核を特公平４−６３７２９号公報に開示したグラニュール法によって成長させ得ることもできる。要はこれらの核の平均粒子径は、核の製造方法、後述の造粒器の形状、所望する呼称製品サイズ等に合わせて選択すれば足りる。
【００２５】
従来、プリル法によって約１．５ｍｍ〜２．０ｍｍの平均粒子径でほぼ球状の尿素を製品にしているが、粒子径として０．８ｍｍ〜２．８ｍｍの分布を有している。同じ粒子径であれば上記プリル法で製造した粒子は、特公平４−６３７２９号公報に開示したグラニュール法で製造した粒子に比較して４０％程度の強度となることが知られている。これを核として造粒することも検討した。しかしながら参考例１に示すように、平均粒子径が１．６ｍｍのものを核にして呼称２ｍｍ〜４ｍｍの製品に造粒すると、参考例１１と比較して中心部の弱い粒となる。
噴流床と流動床を組み合わせた造粒器および流動床型の造粒器の場合、核粒子がいかなる方法で得られた場合でも、核粒子の平均粒子径が０．４ｍｍ未満であると、造粒器１に投入された場合、後述する上昇する流動用空気に同伴されダストとなる場合がある。プリル法で製造した粒子を核とする場合、平均粒子径が１．０ｍｍを越えると、呼称２ｍｍ〜４ｍｍ以下の製品の強度が弱くなり本発明の目的を達成できない。しかし、呼称５ｍｍ〜８ｍｍ以上の製品を造粒する場合には、後述の参考例１２で示すように、製品強度がかわらないため、プリル法で製造した核粒子径が１．０ｍｍを越えてもよく、３．０ｍｍ以下が好ましい。要は、呼称製品サイズにかかわらず、目安として、核粒子（被覆前）１つの重量が、製品粒子（被覆後）１つに対し０．５〜１０．０％程度であれば、プリル法で製造した核を用いて製品強度の十分高いものとできる。製品粒子中の核粒子の割合は好ましくは０．５〜５．０重量％、より好ましくは０．５〜２．０重量％である。なお、流動床型の造粒器の場合も、好ましい平均粒子径の範囲は同様である。
【００２６】
さらに詳細に述べると、本発明で用いる核の平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるものをプリル法のみで得る場合には、呼称１ｍｍ〜３ｍｍ、呼称２ｍｍ〜４ｍｍおよび呼称３ｍｍ〜５ｍｍの製品であれば、核の平均粒子径は０．４ｍｍ〜１．０ｍｍが選択される。より好ましくは、呼称１ｍｍ〜３ｍｍの製品であれば、０．４ｍｍ〜０．５ｍｍが選択され、呼称２ｍｍ〜４ｍｍおよび呼称３ｍｍ〜５ｍｍの製品であれば、０．５ｍｍ〜０．８ｍｍが選択される。
呼称５ｍｍ〜８ｍｍ、８ｍｍ〜１２ｍｍおよび呼称１０ｍｍ〜１５ｍｍの製品であれば、核の平均粒子径は、０．４ｍｍ〜３．０ｍｍが選択される。より好ましくは、呼称５ｍｍ〜８ｍｍの製品であれば、１．３ｍｍ〜１．６ｍｍが選択され、８〜１２ｍｍでは１．５〜２．１ｍｍが選択され、呼称１０ｍｍ〜１５ｍｍの製品であれば、核の平均粒子径は、２．５ｍｍ〜３．０ｍｍが選択される。なお、本発明において、これに制限されることはないのは、いうまでもないことである。
ここに、本発明でいう平均粒子径とは、メディアン径と称される５０％重量平均径をいう。
本発明において、造粒器に投入する核粒子（種晶）は、ほぼ球状である。ここで、ほぼ球状とは、プリル法によって得られる程度またはそれ以上の球状をいう。この球状度は、実施例での異形物の有無の試験法による球状係数が９０％以上のものが好ましい。
【００２７】
核の粒子径分布と該核の造粒器内の滞留時間分布および該核から得られた製品の粒子径分布の相関については、従来用いられている造粒器（後述のＡ型及びＢ型造粒器）の運転条件は、ある範囲でほぼ一定である。したがって、核の上記造粒器内の滞留時間分布は、ある範囲でほぼ一定である。
例えば、呼称２ｍｍ〜４ｍｍの製品を得る場合、平均粒子径が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは、粒子分布が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、さらに好ましくは、粒子分布が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍである粒子径のそろったほぼ球状の核を噴流床と流動床を組み合わせた造粒器に供給すると、例えば比較例１に対する参考例１１および参考例１６の比較で示すように所望する造粒器出口の呼称製品サイズの割合が従来で得られる７５〜８０％に対して８５％〜８８％程度になり、かつ、異形物を含まない。なおさらに、所望する製品中の呼称製品サイズの割合を多くするには参考例１５に示すように造粒器出口粒子をふるいわけ、製品とし、ふるい下のものを造粒器にリサイクルすれば良いことも分る。
【００２８】
本発明に用いられる造粒器について説明する。なお、以下の図面に従う説明において、図１〜１８中の同符号は、同じものを示すので説明を省略する場合がある。
図３〜図５は、本発明に用いられる造粒器の一実施形態を模式的に示した正面図、側面図および平面図（以下、この造粒器をＢ型造粒器と称す）であり、多孔板を底部とする造粒部の底床９と、ライン２３から供給される流動用空気を造粒部の底床９に供給する上部空気供給管と、ライン２４から供給される下部空気供給管と、該下部空気供給管から分岐した空気を造粒部に噴出する空気供給管３、４、５、と、該空気出口の中央部に設けられた溶融原料液噴射用ノズル６、７、８と、ライン４１から供給された核が上下に流動しながら造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための前記底床９に設けられ前記空気供給管と空気供給管とを仕切る仕切壁１００、１０１とから構成される。
【００２９】
図６〜図８は、本発明に用いられる造粒器の他の実施形態を模式的に示す正面図、側面図および平面図（以下、この造粒器をＤ型造粒器と称す）であり、多孔板を底部とする造粒部の底床９と、ライン２３から供給される流動用空気を底床９に供給する空気供給管と、底床に設けられライン２４０から供給される高圧空気を補助気体として用い噴霧される溶融原料液噴射用ノズル６００、７００、８００と、ライン４１から供給された核が上下に流動しながら造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための前記底床９に設けられ前記溶融原料液噴射用ノズルと溶融原料液噴射用ノズルとを仕切る仕切板１００、１０１と、から構成される。
上記Ｂ型およびＤ型造粒器において、仕切板１００、１０１は、造粒器の壁に平行するように設けられ、少なくとも一つの仕切壁が造粒器の片方の側面部から造粒器の対面する側面部に向かうようにされ、他方の仕切壁は、造粒器の対面する側面部から造粒器の片方の側面部に向かうようにされるように該仕切壁が交互に設けられる。仕切壁１００、１０１は少なくとも一組の空気供給管を仕切らずに残して連通部１０３を形成してあり、仕切った空気供給管の管列は連通部１０３で隣の管列に連絡する。
【００３０】
仕切壁１００、１０１の高さは、Ｂ型造粒器では核になる粒子が造粒部の中で舞い上がる時の、舞い上がり高さよりも若干高くするのが好ましい。Ｄ型造粒器においては、流動層の高さより上に位置していれば足りる。
後述の参考例では、公知の、例えば特公平４−６３７２９号記載の造粒器又はその変形器を用いた。図９〜１１は、この公報記載の流動床と噴流床を組み合わせた従来の造粒器を模式的に示した一例であり（以下、この造粒器をＡ型造粒器と称す）図９、図１０、図１１はそれぞれ正面図、側面図および平面図を示す。この造粒器は前記のＢ型造粒器から仕切壁１００、１０１を取り除いたタイプに相当する。
【００３１】
また後述の参考例においては、造粒器として、図１２〜図１４に模式的に示す特公昭５６−４７１８１号公報および特公昭６０−１３７３５号公報に記載の従来の造粒器（以下、Ｃ型造粒器という）を用いた。
【００３２】
図１２は正面図、該側面図および図１３および図１４は側面図及び平面図である。同図に示されるように、このＣ型造粒器ではライン４１から供給されたリサイクルされた核の造粒器入口から出口へ流れるのをほぼ直角に遮るように、レベル１２の上部に、邪魔板２００および邪魔板２０１が設置され、該核はノズル６００、７００および８００から液滴を噴射されながら、邪魔板２００、２０１と底床９との隙間をくぐって成長するものである。この点以外はＤ型造粒器と同様である。ライン２４０からノズル６００、７００および８００まわりに供給されるのは補助気体として用いられる微細化用高圧空気であり、ライン３７から溶融原料液がノズル６００、７００および８００に加えられる。
【００３３】
本発明においてはこのような造粒器に核造粒部及び／又は冷却部を一体化して設けてもよい。本明細書ではＡ型及びＢ型造粒器に核造粒部を一体化して設けたものを、それぞれＥ型及びＦ型造粒器と指称する。図１５は、Ｂ型造粒器と核造粒機能が一体化された造粒器であるＦ型造粒器を模式的に示した正面図であり、図１６はＦ型造粒器を模式的に示した平面図である。図１５のＦ型造粒器において、ライン１５６からスプレー１５４に供給された溶融原料液が噴射されて、噴射ゾーン１５１に平均粒子径が０．４ｍｍ〜３．０ｍｍの核となる尿素１５２が供給される。該造粒器は、噴射ゾーン１５１と造粒ゾーン１５５とが分離壁１５３で分離されているが、噴射ゾーン１５１から造粒ゾーン１５５への核粒子の流れ１７０のために分離壁１５３の一部は開口され、核粒子はこの部分を通って造粒ゾーンへ移動する。噴射ゾーン１５１には、ライン４２から噴射造粒用空気が、底床９を通り前記核製造器１５０で示した条件で供給されライン４３から抜き出される。噴射ゾーン１５１と造粒ゾーン１５５の圧力はほぼ同圧で、通常５ｍｍ水柱〜１０ｍｍ水柱の負圧で運転される。
なお、Ｆ型造粒器において仕切り壁１００および１０１を除いたものがＥ型造粒器となる。Ｃ型あるいはＤ型造粒器と核造粒機能が一体化した造粒器を、それぞれＧ型およびＨ型造粒器と称する。Ｅ型及びＧ型については、図面を省略した。Ｈ型造粒器については、図面を省略しているが、本発明に含まれることはいうまでもないことである。
【００３４】
図１７はＢ型造粒器に核造粒部を一体化して設けたＦ型造粒器にさらに冷却ゾーン５０を設けて冷却機能を一体化した１例を模式的に示したＳ型造粒器の平面図であるがＳ型造粒器には、Ｂ型造粒器に冷却ゾーン（冷却用通路）を設け一体化した造粒器を含む。本発明には、冷却ゾーンを設ける造粒器はＢ型およびＦ型に限定されることはなく、Ｄ型、Ｈ型を基としたもの（以下、ＳＳ型と称す）等を含むことは、いうまでもないことである。なお、冷却ゾーン５０の底床部は、造粒器の底床部のものと同一のものを用いれば足りる。また、冷却ゾーン５０の底床部への流動用空気の空気供給管は、この図には記載されていないが、造粒器用のものと分離されて設置されるのがよい。冷却ゾーン５０に供給される空気の温度は、常温あるいはそれ以下に保たれれば足りる。ここに、冷却とは、レベル１２の層温度（１００℃以上に保たれている）を造粒器から取り出された製品が所定温度以下（通常、６０℃以下、好ましくは４０℃〜５０℃）となるようにされることをいう。なお、Ａ型、Ｃ型、Ｅ型又はＧ型造粒器に冷却機能を一体化させてもよいことはいうまでもないことである。
【００３５】
上記造粒器の底床９の多孔板は、核および成長中の尿素等が、造粒器入り口から連続的に造粒器出口方向に流れるように開孔され設置される。このように設置された造粒器出口方向に流れるように開孔された孔を通過する空気の流れ方向は、製造の容易性から垂直軸に対し６０度以下が選択される。
なお、いうまでもないことであるが、本発明においては後述の実施例１８で示すように、造粒器の後段のノズルから硫黄を噴射すれば硫黄が被覆された遅効性の尿素を得ることもできる。後段のノズル本数の全体のノズル本数に占める割合は、呼称および硫黄の被覆厚みによっても異なるが、１０％〜３０％、好ましくは１０％〜２０％が選択される。
【００３６】
本発明の造粒方法は、上記の造粒器を用いて、図１及び図２に示す製造工程に従って実施することができる。
本発明方法によれば、規格外粒子の粉砕工程を省略できる。したがって図１及び２に示す製造工程は、図１８に示した従来工程とは粉砕工程（図１８の符号２７〜３０及び１５）を有しない点が異なる。
本発明の製造方法において造粒器１の運転条件自体は、本発明で規定する点以外は前記の各特許公報に記載がある従来公知の方法を参照して実施できる。粒状尿素等が流動している層１１の温度は、通常約１００℃である。また一例として特公平４−６３７２９号公報に開示されるように、Ａ型造粒器において空気供給管の数は、底床の面積当り０．５〜５本／ｍ2 の密度で設置されてもよいし、また、６〜１０本／ｍ2 の密度で設置することもできる。ノズル６、７および８の噴射角度は、３０度〜８０度が選択され、空気供給管３、４および５にそれぞれ供給される空気供給量は、尿素生産量が１０００トン／日基準で２５０Ｎｍ3 ／ｈ〜１００００Ｎｍ3 ／ｈが選択される。このとき、空気供給管３、４および５に供給される空気の流速は、５ｍ／ｓ〜５０ｍ／ｓ、好ましくは、１０ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓが選択され、該空気の温度は、常温〜１２０℃が選択される。なお、実施例でノズル１本当たり４４００ｋｇ／ｈの溶融原料が供給された例が開示されているが、これに限定されるものではない。また、レベル１２の高さは、静止状態において０．１ｍ〜１．０ｍ、流動状態において０．３ｍ〜１．５ｍが選択され、空間６０の高さは、底床から２ｍ〜１０ｍが選択される。ここに、これらの運転条件は、前述のＡ型造粒器のみならず、Ｂ型、Ｅ型、Ｆ型およびＳ型造粒器に適用できることはいうまでもないことである。また、特公平４−６３７２９号は尿素の造粒の説明であるが、粒状尿素以外のもの、例えば硫黄の製造に関しても、ほぼ上記条件下で運転することができる。
【００３７】
またＣ型造粒器の運転条件は、例えば、特公昭６０−１３７３５号公報に記載されるように、高圧空気を補助気体として用いた溶融原料液噴射ノズル６００、７００および８００は２０度より小さい角度のものが用いられ、ライン２４０からノズル６００、７００および８００まわりにそれぞれ供給される補助流体は１３０Ｎｍ3 ／ｈ、補助流体の流速は６０ｍ／ｓｅｃ〜３００ｍ／ｓｅｃ、好ましくは１５０ｍ／ｓｅｃ〜２８０ｍ／ｓｅｃ、レベル１２は０．３ｍ〜１．５ｍ、空間６０の高さは０．３ｍ〜１．５ｍとすることができる。また、該公報では、その１実施例として尿素生産量が８００トン／日基準でノズル１本当たり３２５ｋｇ／ｈの溶融原料が供給され、流動床に供給される空気２３の量として、５２０００Ｎｍ3 ／ｈが供給された例が開示されている。
ここに、これらの運転条件は、Ｃ型造粒器のみならず、Ｄ型、Ｇ型、Ｈ型およびＳＳ型造粒器に適用できることはいうまでもないことである。
図１は尿素又は硫黄粒状物の製造工程の一例であり、同図による造粒を尿素を例にとって説明すると、造粒器１中で使用される造粒用の核を製造するため、予め別途用意された９９．５ｗｔ％以上の尿素を含む溶融尿素が、ライン２７を通り、核製造器１５０へ供給される。
核製造器１５０としては、シャワー型のスプレー方式、加振型スプレーのスプレー方式、バスケット型のスプレー方式、円板回転式方法等が上げられるが、シャワー型のスプレー方式、加振型スプレーのスプレー方式が通常選択される。
【００３８】
このシャワー型のスプレー方式を採用すると、平均粒子径が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍおよび０．４ｍｍ〜２．０ｍｍ、さらに、粒子径分布が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍおよび０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を供給することが可能となる。スプレーは、曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型のものである。この方式では、以下の条件を選定するのが好ましい。すなわち、曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けた孔径を０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ、該孔径を通過する流速を０．５ｍ／ｓ〜２ｍｍ／ｓを選択すれば足りる。なお、冷却用の空気の流速は、０．２ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓから選択され、通常０．４ｍ／ｓが採用される。特に、造粒器と一体化される場合には、上記運転条件を守ることが好ましい。
図１に示すように、核製造器１５０が造粒器１の外に設置される場合には、上記条件の外、近傍の条件で運転してもよい。
【００３９】
核製造器１５０は、他の方法として、加振型スプレーでスプレーする方法が用いられる。周知のように、曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたスプレーを用い、その孔径と孔を通過する流速および振動数を調整することにより、スプレーされた溶融尿素が冷却固化され該冷却固化後の平均粒子径が、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍおよび０．４ｍｍ〜２．０ｍｍのものを製造することができる。例えば、振動数を３００ＨＺ〜１０００ＨＺ、孔径を０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ、孔径を通過する流速を０．５ｍ／ｓ〜２ｍ／ｓを選択すれば足りる。冷却用の空気の流速は、シャワー型スプレーおよび加振型スプレーのいずれにおいても、０．２ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓから選択され、通常０．４ｍ／ｓが採用される。造粒器と一体化される場合も同様である。
【００４０】
本発明において、基本的に造粒器中の核の数は、ライン２５から排出される製品粒子の数に等しいため、例えば、粒子径が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍである核から呼称２ｍｍ〜４ｍｍの分布を有する平均粒子径３ｍｍの製品を製造する場合、造粒器へ供給される尿素１７の約１ｗｔ％程度の量を供給すれば足りる。そのため、上記核製造器１５０は小さくてよい。なお、プリル方式を採用している尿素製造プラントが隣接している特殊な場合、極く少量ではあるが平均粒子径が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍおよび０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるものが含まれているため、予め分別したものを用いてもよいのは、言うまでもないことである。
【００４１】
一方、尿素１７は、９０ｗｔ％以上、好ましくは９５ｗｔ％以上の尿素を含む尿素水溶液である。該尿素１７は、ライン３１を通り混合槽２１に供給される。また、混合槽２１には、サイクロン１６からライン３５を通り供給される少量のダストと合流し、尿素１７は均一に混合される。混合槽２１の尿素は、ライン３６、ポンプ２２およびライン３７を通り、ノズル６、７および８から液滴径が１５０μｍ〜６００μｍで噴射され核に付着し、成長する。なお、Ｃ型造粒器を用いる場合は、ノズル６００、７００および８００から液滴径が２０μｍ〜１２０μｍで噴射され核に付着し、成長する。
【００４２】
Ａ型造粒器（図９〜１１）を用い呼称製品サイズが２ｍｍ〜４ｍｍである場合を後述の参考例１１、参考例１３〜参考例１６に示す。比較例１に対する該参考例に示すように、粉砕した核をリサイクルする場合よりも造粒器出口の呼称製品サイズ割合は大きくなる。該呼称製品サイズ割合をさらに大きくするには、参考例１５にその一例を示すように、フルイ１３で選別されたふるい下のものを造粒器１にリサイクルすればよい。リサイクルする場所は、造粒器１の入り口とは限らない。予め試験して設定した造粒器１の途中の位置でよい。
【００４３】
次に、Ｂ型造粒器を用いてＡ型造粒器よりもさらに造粒器出口の呼称製品サイズ割合を大きくすることが可能な造粒器の形状について説明するが、これに限定する主旨ではない。これらの造粒器の運転条件は、同一で足りる。
造粒器の底部の流れ方向の長さをＬ、該粒子の流れの巾をＭ（Ｌ＞Ｍ）、高さをＨとすると、内容積Ｖは、これらの積となり、通常Ａ型造粒器の、Ｌ／Ｍは、２〜４が経験的に選択されていた。本発明において、Ｂ型造粒器の形状は、前記仕切り壁１００、１０１を設けることで従来の形状より細長い形状となる。ＶとＨを一定とすると、通常、Ｂ型造粒器のＬ／Ｍは、１０〜４０、好ましくは、２０〜４０が選択される。４を越えた１０未満であると、効果はあるが、Ａ型造粒器に比較して著しい効果が得られないことがある。４０を越えても本発明の効果があまり変わらないため、避けるべきである。
上記造粒器の形状は、必ずしも直線的に細長くある必要はなく、通常、折れ曲がった形状が採用される。通常の造粒器の中に仕切り壁を設けることで達成できる。
【００４４】
装置の混合特性を表すものとして、装置の混合特性をＮ個の等容積の完全混合槽の直列結合で近似する完全混合槽列モデルがある。該モデルによると、Ｎの数が多いほど、各粒子の滞留時間は、狭い分布を持つことが知られている。
また、各槽を区切らなくても、全体として特定の細長い形状にすれば、各槽に区切ったものと同様の効果があり、各粒子の滞留時間分布が狭くなることも知られている。
上記Ｎの数を増やすには、特定の細長い形状がより好ましいこと、多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が、垂直軸に対し粒子の流れ方向に角度を有すれば、粒子は流れ方向に、すなわち、造粒器の出口に向かって一様に進み、逆混合が少ないこと、したがって滞留時間分布の狭い、本発明の目的をより良く達成できる造粒器となること、等を発明者らは知った。
以上のことから、その１例として呼称２ｍｍ〜４ｍｍの場合を示すが後記の実施例７〜実施例１０、実施例１２および実施例１４〜実施例１６に示すように、平均粒子径が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは、粒子分布が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、さらに好ましくは、粒子分布が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍである粒子径のそろったほぼ球状の核を、従来のＡ型あるいはＣ型造粒器に供給するよりも、特定の細長い形状を有する造粒器に供給すれば、異形物を含まず、製品中の呼称製品サイズの割合が多くなることが分かった。
したがって、特定の細長い形状を有する造粒器を用いる場合には、製品中の呼称製品サイズの割合が多くなるためにふるい下のリサイクルが不必要であるかあるいは該造粒器へのふるい下のリサイクル量は極めて少なくてすむことも分かった。
【００４５】
なお、本明細書における製品中の異形物の有無は、次の方法で評価することができる。図１９は、本発明でいう異形物の有無の評価用の試験装置である。図１９において、ベルトコンベア６０１には後述の供給サンプル６０３がベルトコンベアー６０１から漏れでるのを防止するため、その長さ方向の両端に１０ｃｍ程度のガイドが設けられ、幅２０ｃｍ程度であるベルト６０２が設置されている。ベルトコンベア６０１の長さは、特に制限はないが、０．５ｍ〜２．０ｍを選択すれば足りる。ここに、ベルトコンベア６０１は、水平方向６１０に対して０度〜２０度の傾斜（角度６１１）をとるように設置される。ベルト６０２は、１００ｃｍ／ｍｉｎ〜５００ｃｍ／ｍｉｎで傾斜面の低い方から高い方向へ（矢印Ａの方向へ）回転している。
また、供給サンプル６０３をベルト６０２に供給するためのスライド機能６０４を有するホッパー６０５がベルトコンベア６０１の中心近傍に設けられる。ホッパー６０５の先端とベルト６０２の隙間は、供給サンプル６０３が出やすい程度に予め適宜調整された後、供給サンプル６０３は後述する試験に供される。ここに、供給サンプル６０３は、通常、５０ｇ〜３００ｇ用意される。
また、供給サンプル６０３に対してベルト６０２の回転方向５０〜２００ｍｍの位置にレーキ６１４が設けられる。該レーキ６１４によって供給サンプル６０３の粒子のかたまりを均一にならすことができ、測定精度を向上させることができる。
この装置を用いる試験方法について説明する。供給サンプル６０３はホッパー６０５およびスライド機能６０４を通り、回転しているベルト６０２上に供給される。この時、ほぼ球状のものは、ベルト６０２の回転方向とは逆の方向６１２に導かれ、球状のサンプル６０８として受け皿６０６に溜まる。一方、異形物は、ベルト６０２に留まるため、ベルトと同方向の方向６１３に導かれ、異形物６０９として受け皿６０７に溜まる。
【００４６】
上記試験条件は、予め異形物の割合を調製した標準サンプルで設定され、同一試験条件で供給サンプルの試験を行うことにより評価を行った。
球状係数（％）＝１００×（供給サンプル中の球状のサンプル６０８の重量）／（供給サンプル６０３の重量）
【００４７】
本発明においては、冷却器と一体化された造粒器を用いるのが好ましい。造粒器の中で造粒物をよりよく乾燥するために造粒器内の粒状尿素が流動している層の温度は１００℃以上に保たれることが多い。該層温度を１００℃以上に保つためには、通常、流動用あるいは噴流用の空気をヒーターにより加熱する。造粒器出口の造粒物の３０〜５０％を造粒器にリサイクルする従来技術において、冷却器と一体化した造粒器で造粒物を望ましい最終製品温度である４０℃〜５０℃まで冷却すると特別な製品冷却器が不要となりプロセスが簡素化される利点はあるが、リサイクルする粒子までも冷却されるため、その熱損失を補うために流動用あるいは噴流用の空気を更に加熱する必要があり消費エネルギーが増大し実用には適さない。しかし、本発明ではリサイクルする粒子がないか、あるいは極めて少ないことにより熱損失は実質上なくなり上記利点のみが残る。つまり、冷却器と一体化した造粒器を用いることにより、望ましい最終製品温度である４０℃〜５０℃に冷却された製品を造粒器出口から直接得ることが可能である。
【００４８】
図２は、硫酸アンモニウムを６０重量％以下含む尿素・硫酸アンモニウム肥料粒剤の製造工程の一例の説明図であり、溶融原料の混合槽２１に導入する原料の構成が異なる以外は図１と全く同じである。
この図２における溶融原料のフローについて説明すると、第一に、硫酸アンモニウム１８は、ライン３２からミル１９に供給され、あらかじめその平均粒子サイズは３０〜３００μｍに、さらに好ましくは６０〜１５０μｍに調整され、ライン３３を通りヒーター２０で１００〜１６０℃に調整され、ライン３４から混合槽２１に供給される。また、３００μｍを越えると、付着した硫酸アンモニウム粒子が製品の表面を荒くすることがある。第二に、尿素プラント等（図示しない）から供給された溶融尿素１７は、ライン３１から１２０℃〜１５５℃に維持され混合槽２１に供給される。混合槽２１では、撹拌器等により十分に液体と固体が混合される。第三に、造粒器１の塔頂からライン３８を通り、サイクロン１６へ導かれ、該塔底からは粉状のものが混合槽２１へ導かれ、該塔頂からライン３９を通りガス（空気）が放出される。
【００４９】
ここで、図１および図２では、核製造器１５０と造粒器１とは、別々に設置された例で記載しているが、前記のように核製造器１５０と造粒器１とを一体化することもできる。この時の核製造器１５０は、前述のシャワー型スプレーあるいは加振型スプレーを用い前記運転条件で運転すれば足りる。なお、スプレーの位置は、図１５に一例を示すように、造粒器１中の屋根より下の位置に内蔵することができる。
【００５０】
本発明の造粒方法は、上記で説明した点以外は、特公平４−６３７２９号、特公昭５６−４７１８１号、特公昭６０−１３７３５号記載造粒条件及び装置を参照して実施することができる。
【００５１】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。なお、本発明は、以下に記載の実施例にのみに制限されることがないのは、いうまでもないことである。
【００５２】
参考例１１
図１に示す工程で、生産量は、日産１０００トンである尿素プラントに適用した。核製造器１５０にシャワー型スプレーを採用し、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍの粒子径の尿素を製造し、造粒器ｌに供給した。ここで造粒器ｌとしては、Ａ型を用いた。
造粒器ｌのＬ／Ｍは４で、造粒器の底床の多孔板の開孔された孔を通過する空気の流れ方向は、垂直軸に対し３０度であった。また、製品のリサイクルは行わなかった。
運転条件は、以下を選択した。ノズル噴射角度は、３５度、ノズルｌ本当たりの供給量は、１２５℃、９５ｗｔ％の溶融尿素を空気供給管出口空気量１Ｎｍ3当たり１．３ｋｇ、空気供給管出口の線速、１５ｍ／ｓ、造粒物が流動している底床に供給される空気の線速は、１．５ｍ／ｓ、レベル１２は１．０ｍ、空間６０の高さは６ｍ、レベル１２の層温度は１００℃であった。異形物の有無の試験は以下の方法で行った。
前述の図１９の試験装置において、ベルト幅３００ｍｍ，機長長さ１５００ｍｍ，ベルト材質ポリウレタンのものを用いた。試験条件は、ベルトスピ−ド３８０ｃｍ／ｍｉｎ、ベルト角度は１０度〜１５度の間に次のようにして設定した。呼称２ｍｍ〜４ｍｍのほぼ球状のもの９０重量部に対し、同呼称のもので１つ以上の頂点を有する多角形の粒又は粒同士が合体したもの１０重量部を加え、標準サンプルとした。ついで、球状係数が９０％となるように上記ベルト角度を決定後、本実施例のサンプル１００ｇを用い試験を数回繰り返し、球状係数の平均値を求めた。次の基準で異形物発生を評価した。
○：球状係数９０％以上 （異形物発生防止良好）
△：球状係数９０％未満、８０％以上 （異形物あり）
×：球状係数８０％未満 （異形物多し）
なお、以下の実施例および比較例においては呼称が異なる以外は、標準サンプルの作成方法および試験方法は同様に行った。運転結果とこの時の製品硬度（強度）をＩＳＯ８３９７−１９８８に従って測定し、それぞれの従来法製品との比較結果を表１に記載する。
【００５３】
参考例１２
参考例１１の核にかえ、プリル法にて製造した粒子分布０．８ｍｍ〜２．８ｍｍの粒子を核として用い呼称５〜８ｍｍの製品を造粒した以外は参考例１１と同様に実施した。結果を表１に示す。
【００５４】
参考例１３
参考例１１の垂直軸に対する角度を３０度から０度に変えた以外は参考例１１と同様に実施した。結果を表１に示す。
【００５５】
参考例１４
参考例１３の造粒器の底床の多孔板の開孔された孔を通過する空気の流れ方向は、垂直軸に対し０度であったのを６０度に変えた以外は、参考例１３と同様に実施した。
結果を表１に併記する。
【００５６】
参考例１５
参考例１１の規格外で小さい方の製品を造粒器にリサイクルした。結果を表１に併記する。
【００５７】
参考例１６
参考例１１の核製造法をシャワー型スプレーから加振型スプレーに変えた以外は、参考例１１と同様に実施した。結果を表１に併記する。
【００５８】
実施例７
参考例１１の造粒器の型をＡ型からＢ型に変えた以外は、参考例１１と同様に実施した。この時のＬ／Ｍは１０であった。結果を表１に併記する。
【００５９】
実施例８
実施例７のＬ／Ｍを１０から４０に変えた以外は実施例７と同様に実施した。結果を表１に併記する。
【００６０】
【表１】
実施例９
実施例７の製品の種類を尿素から尿素・硫酸アンモニウム（５０ｗｔ％ずつ）に変え、図１に示すプロセスから図２に示すプロセスに変えた以外は実施例７と同様に実施した。結果を表２に示す。
【００６２】
実施例１０
実施例７の製品の種類を尿素から硫黄に変えた以外は実施例７と同様に実施した。
結果を表２に併記する。
【００６３】
参考例１７
参考例１１の造粒器をＡ型からＣ型に変え、尿素生産量を１０００トン／日から８００トン／日に変えた。運転条件は、以下を選択した。ノズル噴射角度は２０度、ノズル１本当りの供給量は３２５ｋｇ／ｈ、ノズルに供給される補助気体は１３０Ｎｍ3／ｈ、補助気体の流速は２７５ｍ／ｓｅｃ、流動床に供給される空気量は１５２０００Ｎｍ3／ｈであった。また、レベル１２は１ｍ、空間６０は１ｍであった。
上記以外は、参考例１１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００６４】
実施例１２
参考例１７の造粒器の型をＣ型からＤ型に変えた以外は参考例１７と同様に実施した。結果を表２に併記する。
【００６５】
参考例１８
参考例１１のＡ型造粒器に代え、参考例１１の造粒器とシャワー型スプレーと一体化されたＥ型造粒器に変えた以外は参考例１１と同様に実施した。結果を表２に併記する。
【００６６】
実施例１４
実施例７のＢ型造粒器に変え、実施例７の造粒器と加振型スプレーと一体化された造粒器（Ｆ型）に変えた以外は実施例７と同様に実施した。結果を表２に併記する。
【００６７】
【表２】
実施例１５
実施例１２の造粒器（Ｄ型）に変え、実施例１２の造粒器（Ｄ型）とシャワー型スプレーとが一体化された造粒器（Ｈ型）を用いた以外は実施例１２と同様に実施した。
結果を表３に示す。
【００６９】
実施例１６
実施例１４の造粒器（Ｆ型）に変え、実施例１４の造粒器（Ｆ型）と冷却機能とが一体化された造粒器（Ｓ型）を用いた以外は実施例１２と同様に実施した。
結果を表３に併記する。
【００７０】
参考例１９
参考例１１で得た製品を核として呼称１０ｍｍ〜１５ｍｍの製品を製造した以外は参考例１１と同様に実施した。結果を表３に示す。
【００７１】
実施例１８
実施例７の後段に位置する全体の約２０％に相当するノズルに供給するものを尿素から硫黄に変えた以外は実施例７と同様に実施した。
結果を表３に示す。
【００７２】
比較例１
図１８に示す粉砕器を用いて核を製造し（この時の粉砕片の形状は多様で、多角形、柱状、半球状、直方体状、菱形等の混合物であった。）、該核を造粒器にリサイクルする従来のプロセスで、造粒器としてＡ型を用いて尿素を製造した。その条件と結果を表３に併記する。
【００７３】
参考例１
参考例１２の呼称製品サイズを５ｍｍ〜８ｍｍから２ｍｍ〜４ｍｍにかえた以外は参考例１２と同様に実施した。結果を表３に併記する。
【００７４】
参考例２
参考例１の尿素を尿素・硫酸アンモニウムにかえ、参考例１と同様に実施した。結果を表３に併記する。
【００７５】
【表３】
【発明の効果】
本発明の改良された造粒器およびそれを用いた造粒方法によれば、以下に記載の効果がある。
（１）粉砕した核のリサイクル工程がなくなったため、プロセスが簡素化でき、従来必要であった付帯設備が不要となる。
（２）尿素、硫黄等の溶融原料液および尿素・硫酸アンモニウム等のスラリー液から造粒するにあたり、粉砕器を省略できるため、従来必要であった粉砕エネルギーが省略される。
（３）粉砕工程を省略できるため、ダストの発生量が従来技術に比較して１／３程度に激減する。
（４）製品呼称サイズに応じ平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍのほぼ球状の核を供給できるため、製品粒子径がそろった異形品を含まない製品を得ることができる。したがって、製品取得の歩留まりが極めて良い。
（５）造粒器中に仕切り壁を設けるためＬ／Ｍが大きくなる。また、造粒器の底床の多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が垂直軸に対し粒子の流れ方向に角度を有するため逆混合がなくなる。以上の理由により製品取得の歩留まりが極めて良い。
（６）冷却機能を一体化した造粒器からは、６０℃以下の製品がでてくるため、従来必要としていた付帯設備が不要で、かつ、製品の取り扱いが極めて容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の尿素および硫黄に関する一実施形態を示す説明図である。
【図２】 本発明の尿素・硫酸アンモニウム肥料剤の一実施形態を示す説明図である。
【図３】 本発明に用いられる造粒器（Ｂ型）を模式的に示した正面図である。
【図４】 本発明に用いられる造粒器（Ｂ型）を模式的に示した側面図である。
【図５】 本発明に用いられる造粒器（Ｂ型）を模式的に示した平面図である。
【図６】 本発明に用いられる造粒器（Ｄ型）を模式的に示した正面図である。
【図７】 本発明に用いられる造粒器（Ｄ型）を模式的に示した側面図である。
【図８】 本発明に用いられる造粒器（Ｄ型）を模式的に示した平面図である。
【図９】 従来の噴流床と流動床を組み合わせた造粒器（Ａ型）を模式的に示した正面図である。
【図１０】 従来の噴流床と流動床を組み合わせた造粒器（Ａ型）を模式的に示した側面図である。
【図１１】 従来の噴流床と流動床を組み合わせた造粒器（Ａ型）を模式的に示した平面図である。
【図１２】 従来の流動床型の造粒器（Ｃ型）を模式的に示した正面図である。
【図１３】 従来の流動床型の造粒器（Ｃ型）を模式的に示した側面図である。
【図１４】 従来の流動床型の造粒器（Ｃ型）を模式的に示した平面図である。
【図１５】 核製造器とＢ型造粒器が一体化された本発明の造粒器（Ｆ型）を模式的に示した正面図である。
【図１６】 本発明のＦ型造粒器を模式的に示した平面図である。
【図１７】 冷却機能とＦ型造粒器とを一体化した本発明の造粒器（Ｓ型）を模式的に示した平面図である。
【図１８】 従来技術による硫黄および尿素の製造工程を示した、一実施形態を示す説明図である。
【図１９】 造粒製品の球状性試験装置の斜視図である。
Claims (9)
- 多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する上部空気供給管と、下部空気供給管と、該下部空気供給管から分岐した空気を造粒部に噴出する空気供給管と、該空気出口の中央部に設けられた溶融原料噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための、前記底床に設けられる前記空気供給管と空気供給管とを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器を用い、
溶融原料を曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーでスプレーし、該スプレーされた溶融原料を冷却固化し、該冷却固化後の平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を前記造粒器内の造粒部中に供給し、
多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有するようにして、前記の供給された造粒部中の核に対して前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒することを特徴とする造粒方法。 - 多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する空気供給管と、底床に設けられた高圧空気を補助気体として用いた溶融原料噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための、前記底床に設けられ前記ノズルとノズルとを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器を用い、
溶融原料を曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーでスプレーし、該スプレーされた溶融原料を冷却固化し、該冷却固化後の平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を前記造粒器内の造粒部中に供給し、
多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有するようにして、前記の供給された造粒部中の核に前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒することを特徴とする造粒方法。 - 前記のシャワー型スプレーが加振型スプレーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の造粒方法。
- 前記造粒器に冷却部が一体化して設けられており、該冷却部により造粒物を冷却し、冷却された製品を造粒器出口から得ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の造粒方法。
- 曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーを備えた平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を造粒部に供給する核製造器と、多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する上部空気供給管と、下部空気供給管と、該下部空気供給管から分岐した空気を造粒部に噴出する空気供給菅と、該空気出口の中央部に設けられた溶融原料液噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための前記底床に設けられ前記空気供給管と空気供給管とを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器であって、
前記核製造器から予め所定の粒子径にされ供給された造粒部中の核に、前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒するにあたり、多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が、垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有しており、
前記仕切壁が造粒器の壁に平行するように設けられ、少なくとも一つの仕切壁が造粒器の片方の側面部から造粒器の対面する側面部に向かうようにされ、他方の仕切壁は、造粒器の対面する側面部から造粒器の片方の側面部に向かうようにされるように該仕切壁が交互に設けられる
ことを特徴とする造粒器。 - 曲率のついた球面状のプレートに孔を多数開けたシャワー型スプレーを備えた平均粒子径が０．４ｍｍ〜２．０ｍｍであるほぼ球状の核を造粒部に供給する核製造器と、多孔板を底部とする造粒部の底床と、流動用空気を造粒部の底床に供給する空気供給管と、底床に設けられた高圧空気を補助気体として用いた溶融原料液噴射用ノズルと、核が造粒器入り口から造粒器出口方向に連続的に移動する通路を形成するための前記底床に設けられ前記ノズルとノズルとを仕切る一つ以上の仕切壁とを有してなる造粒器であって、
前記核製造器から予め所定の粒子径にされ供給された造粒部中の核に、前記噴射用ノズルから溶融原料を噴射して造粒するにあたり、多孔板に開孔された孔を通過する空気の流れ方向が、垂直軸に対し粒子の流れ方向に傾斜角度を有しており、
前記仕切壁が造粒器の壁に平行するように設けられ、少なくとも一つの仕切壁が造粒器の片方の側面部から造粒器の対面する側面部に向かうようにされ、他方の仕切壁は、造粒器の対面する側面部から造粒器の片方の側面部に向かうようにされるように該仕切壁が交互に設けられる
ことを特徴とする造粒器。 - 造粒器の底部の粒子の流れ方向の長さＬと該粒子の流れの巾Ｍとの比Ｌ／Ｍが、１０以上４０以下である特定の細長い形状を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の造粒器。
- 前記シャワー型スプレーが、加振型スプレーであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の造粒器。
- 製品を冷却する冷却器が一体化して設けられたことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の造粒器。
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