UA124298C2 - Спосіб одержання твердої сечовини гранулюванням - Google Patents

Abstract

Винахід належить до галузі виробництва твердої сечовини. Заявлено спосіб одержання твердої сечовини гранулюванням, в якому для гранулювання подається рідкий плав сечовини з чистотою щонайменше 99,5 мас. %, що не містить формальдегіду.

Description

Галузь техніки

Винахід відноситься до галузі виробництва твердої сечовини.

Рівень техніки

Тверду сечовину одержують, в основному, приліруванням або гранулюванням.

В приліруванні використовується охолодження крапельок рідкої сечовини, що падають всередині башти, за допомогою зустрічного повітряного потоку. Одержані таким чином тверді частки називаються прилами. При гранулюванні розпорошують рідку сечовину на гранули всередині відповідного гранулятора, наприклад, у псевдозріджений (киплячий) шар; рідина утворює шар, що твердне, який збільшує розмір гранули. Обидва способи відомі спеціалістам і описані в літературі, наприклад, в статті Мееззеп, "Огеа", ШІтапп'5 Епсусіоредіа ої Іпаивігіа!

Спетівігу, вид-во УМіЇеу-мсп Мегіад, 2010 р.

Гранулювання має ряд відомих переваг, і вважається кращим для використання. Добре відомо, що прили відрізняються крихкістю, головним чином, через швидке охолодження крапельок, що призводить до формування пористої структури. Твердий продукт, одержуваний гранулюванням, має значно більшу механічну міцність, зокрема, відносно роздроблення та ударів, і, тому, більш придатний для зберігання і транспортування в насипному вигляді. ІНШОЮ перевагою гранулювання є можливість одержання гранул більшого розміру, наприклад, діаметром З мм і більше, в той час як діаметр прилів не перевищує 2 мм, так як для одержання більшого розміру потрібна була б занадто велика і дорога башта прилірування, і виникли б проблеми нестабільності крапельок.

Незважаючи на такі переваги, більша частина твердої сечовини в цей час виробляється приліруванням завдяки меншій вартості секції прилірування порівняно із секцією гранулювання.

Відповідно до існуючих технологій і технічної літератури, для прилірування потрібний плав сечовини високої концентрації, переважно, з масовим вмістом 99,7 мас. 95 або більше. Відомо, що в установках, які виробляють сечовину, одержують (на виході секції регенерації) розчин, який містить певну кількість води (звичайно приблизно 30 95), тому зазначена вище концентрація досягається використанням відповідної концентраційної та випарної секції, призначеної для повного видалення води.

Процес гранулювання, навпаки, відповідно до існуючих технологій, проводиться з розчином

Зо сечовини, що має концентрацію 96 або максимум 98 мас. 95, тобто, який ще містить приблизно 2-495 води. Для процесу гранулювання припустимий більш високий вміст води, ніж для прилірування, тому в існуючих технологіях не вважається необхідним повністю видаляти воду.

Крім того, вміст води приблизно 4 95 вважається корисним для процесу гранулювання, тому що перешкоджає утворенню небажаного побічного продукту - карбамілсечовини (біурету).

Творці технологій одержання сечовини розробили спеціальні процеси гранулювання, які мають деякі відмінності, проте необхідний для цих процесів рівень концентрації сечовини відповідає згаданому вище.

Іншою особливістю відомих процесів, як гранулювання, так і прилірування, є використання формальдегіду як домішки для покращення механічних характеристик твердої сечовини.

Звичайно, формальдегід додають в кількості від 0,2 до 0,4 95 від кількості сечовини. Додавання формальдегіду вважається необхідним для сприяння гранулюванню і для забезпечення механічної міцності, яку вимагають споживачі, хоча це і спричиняє два недоліки.

Перший недолік пов'язаний з витратами: для заводів, які випускають тисячі тонн сечовини на день, потрібна велика кількість формальдегіду, приблизно декілька тонн на день.

Формальдегід не завжди виробляється на місці, а багато заводів з виробництва сечовини розташовуються у віддалених районах. Поставки цієї домішки тягнуть більші витрати, пов'язані із придбанням, транспортуванням і зберіганням.

Іншим недоліком, який звертає на себе все більше уваги, є вплив на навколишнє середовище. Тверда сечовина (прили або гранули) в основному використовується в сільському господарстві як добрива, а це означає, що формальдегід, який міститься в сечовині, потрапляє в землю. Це негативно впливає на навколишнє середовище і створює небезпеку для здоров'я людей, так як формальдегід вважається можливим канцерогеном. Незважаючи на це, він вважається незамінним. Існують технології одержання сечовини без формальдегіду (називана "технічна сечовина"), проте, вони дорогі, і таким чином виробляють невеликі кількості.

Із зазначених причин, зрозуміло, що існує необхідність підвищення якості твердої сечовини, зокрема, відносно її чистоти і механічної міцності.

Сутність винаходу

Вирішення завдання, що лежить в основі даного винаходу, полягає у використанні чистого плаву сечовини в грануляційному процесі, без додавання формальдегіду.

Переважно, ступінь чистоти плаву сечовини становить більше 98 мас. 95, більш переважно, принаймні 99,5 мас. 9б, і навіть більш переважно, принаймні 99,7 мас. 95.

Заявник встановив, що у звичайному грануляційному процесі вода, що міститься в сечовині, яка підводиться, хоча і в невеликих кількостях (приблизно, 3-4 95), погіршує якість продукту.

Гранулювання, по суті, являє собою процес пошарового нарощування, і заявник виявив, що випаровування води (яке відбувається під час гранулювання) сприяє виникненню пористості всередині ядра гранули. В результаті, незважаючи на те, що поверхня, тобто, зовнішній шар, візуально сприймається без дефектів і має хороші механічні властивості, внутрішні шари гранули ослаблені пористістю.

Ця технічна проблема ніколи не усвідомлювалася в існуючих технологіях, у яких рекомендувалось проводити гранулювання з використанням сечовини з масовим вмістом приблизно 9б мас.9о. Заявник встановив, що використання в грануляційному процесі із практично збезводненої сечовини (концентрація більше 98 95) дозволяє одержати такі механічні властивості, що додавання формальдегіду стає непотрібним. Заявник також встановив, що формування карбамілсечовини при цьому залишається в межах норм, прийнятих для комерційного продукту (наприклад, менше 0,9 9б).

Слід зазначити, що у винаході потрібне більш ефективне видалення води, порівняно з існуючою технологією гранулювання, і це може викликати, хоча і в обмеженому ступені, додаткові витрати. Ці витрати, проте, компенсуються значно більш високою якістю кінцевого продукту і, зокрема, дуже важливою перевагою, обумовленою виключенням домішки формальдегіду.

Висока якість продукту є наслідком покращення структури гранули. Винахід дозволяє одержати більш однорідну структуру гранули завдяки виключенню випарювання води, що викликає появу пористості у внутрішніх шарах гранули.

Усунення формальдегіду дає подвійну перевагу, так як з процесу виключається дорога домішка, а також усувається причина для побоювань у частині екологічної безпеки та впливу на навколишнє середовище.

У даному винаході пропонується спосіб одержання твердої сечовини в гранульованій формі, вільної від (яка не містить) формальдегід. Завдяки цьому, винахід дозволяє виробникам

Зо випускати продукт, який за механічною міцністю відповідає або переважає над виробленими в цей час гранулами, але, який вигідно відрізняється відсутністю домішки формальдегіду, що дозволяє вважати його екологічно безпечним продуктом. При цьому сечовина, що не містить формальдегід, може бути одержана за менших витрат, порівняно з відомими технологіями виробництва технічної сечовини.

Особливістю винаходу також є спосіб модернізації існуючих установок, що мають секцію прилірування. Ці установки вже містять випарну секцію, призначену для досягнення високої концентрації (наприклад, 99,7 90), для подачі до башти прилірування сировини з потрібними характеристиками, завдяки чому можуть бути реконструйовані додаванням секції гранулювання і подачею принаймні частини висококонцентрованого плаву сечовини, одержуваного в існуючій випарній секції, до нової секції гранулювання. Завдяки цьому, в установці виходить покращений продукт (гранули замість прилів), можна уникнути додавання формальдегіду, і може бути використана вже існуюча випарна секція.

Таким чином, винахід також вирішує питання модернізації і вдосконалення установок виробництва сечовини, які використовують башти прилірування, найчастіше застарілих, але все ще використовуваних у великій кількості по всьому світу.

Відповідно до варіанта здійснення винаходу, частина плаву сечовини може бути використана в башті прилірування для створення затравних зерен для процесу гранулювання.

Така схема процесу переважна, зокрема, коли винахід використовується для модернізації установки одержання сечовини, що містить башту прилірування, так як для цього може бути використана наявна башта. В деяких варіантах здійснення, виробництво прилів може бути припинене, тобто, вихідною продукцією модернізованої установки будуть тільки гранули.

Винахід може бути здійснений з використанням всієї відомої технології гранулювання.

Переважно, може бути використане гранулювання в псевдозрідженому шарі. Ще більш переважним є використання гранулювання в псевдозрідженому шарі всередині гранулятора поздовжнього типу, де псевдозріджені гранули обертаються, формуючи вихровий потік або два зустрічно-обертові вихри, як це описано в ЕР 1412069. Частина плаву сечовини, що підводиться, може бути, відповідно, використана для готування затравних зерен для процесу гранулювання.

Короткий опис креслень

Нижче винахід більш докладно розглянутий з посиланням на прикладені креслення, на яких: на фіг. 1 представлена схема першого варіанта здійснення винаходу; на фіг. 2 представлена схема другого варіанта здійснення; на фіг. З представлена схема третього варіанта здійснення.

Здійснення винаходу

На фіг. 1 схематично показана установка одержання сечовини, що включає секцію ССС синтезу сечовини і секцію СРС регенерації сечовини. На виході секції СРС регенерації сечовини виходить водяний розчин ВРС сечовини, що містить приблизно 70 мас. 9о сечовини.

Цей розчин проходить через випарну секцію ВС, всередині якої видаляється вода, з одержанням плаву ПС сечовини, що містить більше 98 мас. 95, наприклад, 99,7 мас. 95 сечовини. Цей плав ПС сечовини, без домішок формальдегіду, подається до секції СГ гранулювання для одержання гранул сечовини С.

На фіг. 2 представлений приклад модернізації установки, в якій плав ПС сечовини початково подається до секції СП прилірування, в якій утворюються прили П сечовини. Принаймні частина

ПС" цього плаву ПС сечовини подається до секції СГ гранулювання, установленої паралельно секції СП прилірування, також, у цьому разі, без додавання формальдегіду.

В деяких варіантах здійснення, потік плаву ПС сечовини направляється повністю до нової секції СГ гранулювання, тобто, одержання прилів П припиняється.

На фіг. З показаний варіант здійснення, що є версією варіанта, показаного на фіг. 2, але в якому частина ПС" плаву сечовини використовується в існуючій секції СП прилірування для одержання твердих затравних зерен З для секції СГ гранулювання.

Claims (5)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб виробництва твердої сечовини гранулюванням, який відрізняється тим, що для гранулювання подають плав сечовини з концентрацією щонайменше 99,5 мас.9ю, і що формальдегід не додають до зазначеного плаву сечовини.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що плав сечовини має концентрацію принаймні 99,7 Зо мас. 95.

3. Гранульована вільна від формальдегіду форма твердої сечовини, одержана способом за п. 1 або 2.

4. Спосіб модернізації установки для виробництва твердої сечовини, що включає секцію прилювання для одержання твердої сечовини шляхом прилювання плаву сечовини з концентрацією щонайменше 99,5 мас. 9о, при здійсненні якого встановлюють додаткову секцію гранулювання і забезпечують засоби подачі принаймні частини плаву сечовини, початково призначеного для секції прилювання, у зазначену додаткову секцію гранулювання, без додавання формальдегіду.

5. Спосіб за п. 4, в якому частина плаву сечовини використовується в секції прилювання для одержання затравних зерен для нової секції гранулювання.