|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Способ получения гранулята карбамида - сульфата аммония, включающий обеспечение наличия суспензии, содержащей карбамид, и по отношению к карбамиду более 20 вес.% сульфата аммония; гранулирование указанной суспензии в кипящем слое с образованием промежуточного гранулята карбамида - сульфата аммония; обеспечение наличия жидкости, содержащей карбамид и не содержащей сульфата аммония; введение указанной жидкости в качестве конечной гранулирующей жидкости в промежуточный гранулят карбамида - сульфата аммония с получением гранулята карбамида - сульфата аммония, содержащего более 20 вес.% сульфата аммония. 2. Способ получения гранулята карбамида - сульфата аммония, включающий обеспечение наличия суспензии, содержащей карбамид, и по отношению к карбамиду более 20 вес.% сульфата аммония; гранулирование указанной суспензии в кипящем слое с образованием промежуточного гранулята карбамида - сульфата аммония; обеспечение наличия жидкости, содержащей карбамид и по отношению к карбамиду до 20 вес.% сульфата аммония, причем указанный сульфат аммония растворен в карбамиде; введение указанной жидкости в качестве конечной гранулирующей жидкости в промежуточный гранулят карбамида - сульфата аммония с получением гранулята карбамида - сульфата аммония, содержащего более 20 вес.% сульфата аммония. 3. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий получение частиц из гранулята карбамида - сульфата аммония, полученного способом по п.1, путем уменьшения размера и подачу указанных частиц в процесс гранулирования в качестве затравок. 4. Способ по п.3, в котором уменьшение размера представляет собой дробление, растирание или помол. 5. Способ по любому из пп.1-4, включающий введение от двух до шести последовательных гранулирующих жидкостей в процесс гранулирования. 6. Способ по п.5, в котором число гранулирующих жидкостей составляет от трех до четырех. 7. Способ по п.2, в котором конечная гранулирующая жидкость содержит 10-20 вес.% сульфата аммония, предпочтительно 15-20 вес.%. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором суспензия содержит до 40 вес.% сульфата аммония, предпочтительно более 20 и до 30 вес.%. 9. Гранулят карбамида - сульфата аммония, полученный способом по любому из пп.1-8. 10. Гранулят карбамида - сульфата аммония, содержащий гранулы, имеющие более 20 вес.% сульфата аммония и имеющие оболочку, соответствующую по весу 3-40 вес.% гранулы, причем указанная оболочка содержит менее 20 вес.% сульфата аммония. 11. Гранулят по п.10, оболочка которого соответствует по весу 5-20 вес.% гранулы. 12. Гранулят по п.10 или 11, оболочка которого создана в форме гранулированного слоя в одном отделении гранулятора.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ получения гранулята карбамида - сульфата аммония, включающий обеспечение наличия суспензии, содержащей карбамид, и по отношению к карбамиду более 20 вес.% сульфата аммония; гранулирование указанной суспензии в кипящем слое с образованием промежуточного гранулята карбамида - сульфата аммония; обеспечение наличия жидкости, содержащей карбамид и не содержащей сульфата аммония; введение указанной жидкости в качестве конечной гранулирующей жидкости в промежуточный гранулят карбамида - сульфата аммония с получением гранулята карбамида - сульфата аммония, содержащего более 20 вес.% сульфата аммония. 2. Способ получения гранулята карбамида - сульфата аммония, включающий обеспечение наличия суспензии, содержащей карбамид, и по отношению к карбамиду более 20 вес.% сульфата аммония; гранулирование указанной суспензии в кипящем слое с образованием промежуточного гранулята карбамида - сульфата аммония; обеспечение наличия жидкости, содержащей карбамид и по отношению к карбамиду до 20 вес.% сульфата аммония, причем указанный сульфат аммония растворен в карбамиде; введение указанной жидкости в качестве конечной гранулирующей жидкости в промежуточный гранулят карбамида - сульфата аммония с получением гранулята карбамида - сульфата аммония, содержащего более 20 вес.% сульфата аммония. 3. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий получение частиц из гранулята карбамида - сульфата аммония, полученного способом по п.1, путем уменьшения размера и подачу указанных частиц в процесс гранулирования в качестве затравок. 4. Способ по п.3, в котором уменьшение размера представляет собой дробление, растирание или помол. 5. Способ по любому из пп.1-4, включающий введение от двух до шести последовательных гранулирующих жидкостей в процесс гранулирования. 6. Способ по п.5, в котором число гранулирующих жидкостей составляет от трех до четырех. 7. Способ по п.2, в котором конечная гранулирующая жидкость содержит 10-20 вес.% сульфата аммония, предпочтительно 15-20 вес.%. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором суспензия содержит до 40 вес.% сульфата аммония, предпочтительно более 20 и до 30 вес.%. 9. Гранулят карбамида - сульфата аммония, полученный способом по любому из пп.1-8. 10. Гранулят карбамида - сульфата аммония, содержащий гранулы, имеющие более 20 вес.% сульфата аммония и имеющие оболочку, соответствующую по весу 3-40 вес.% гранулы, причем указанная оболочка содержит менее 20 вес.% сульфата аммония. 11. Гранулят по п.10, оболочка которого соответствует по весу 5-20 вес.% гранулы. 12. Гранулят по п.10 или 11, оболочка которого создана в форме гранулированного слоя в одном отделении гранулятора.
Евразийское ои 032243 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2019.04.30
(21) Номер заявки 201890215
(22) Дата подачи заявки 2016.07.06
(51) Int. Cl. C05C3/00 (2006.01) C05C 9/00 (2006.01) C05G 3/00 (2006.01)
(54) ГРАНУЛИРОВАНИЕ КАРБАМИДНЫХ ПРОДУКТОВ
(31) 15175476.9
(32) 2015.07.06
(33) EP
(43) 2018.04.30
(86) PCT/NL2016/050486
(87) WO 2017/007315 2017.01.12
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
СТАМИКАРБОН Б.В. (NL)
(72) Изобретатель:
Сонс Петрус Катарина Герлах, Шафсма Стефан Хендрикус (NL)
(74) Представитель:
Воль О.И., Фелицына С.Б. (RU)
(56) US-A-3785796 EP-A1-2431346 EP-A1-0289074 EP-A1-2489429 US-A-3725029
(57) Описывается способ получения гранулята карбамидного продукта, содержащего карбамид и соль, такого как карбамид - сульфат аммония, имеющего высокое содержание соли. Высокое содержание должно быть таким, чтобы обеспечить количество соли, превышающее предел растворимости соли в карбамиде. Гранулят изобретения характеризуется наличием гладкой поверхности, которая, например, в случае карбамида - сульфата аммония, как правило, не характерна для гранулята, имеющего вышеуказанное высокое содержание сульфата аммония. В соответствии с изобретением это осуществляется путем разделения жидких исходных материалов, подаваемых на стадию гранулирования. Данное разделение осуществляется на неконечные гранулирующие жидкости с достаточно высоким содержанием соли и конечную гранулирующую жидкость (определяющую качество поверхности), имеющую содержание соли ниже предела растворимости соли или вообще не содержащую соль. Например, в случае карбамида - сульфата аммония - неконечные гранулирующие жидкости могут представлять собой суспензию карбамида и более 20 вес.% сульфата аммония. В этом случае конечная гранулирующая жидкость содержит 0-20 вес.% сульфата аммония, т.е. величину ниже предела растворимости.
Область применения изобретения
Изобретение относится к способу производства гранул карбамидных продуктов, содержащих нерастворимое количество соли, такой как сульфат аммония (AS) или хлорид калия. В частности, изобретение относится к гранулам карбамида - сульфата аммония (UAS).
Предпосылки создания изобретения
Карбамидные продукты представляют собой продукты, содержащие карбамид и предпочтительно также другой компонент, по существу, подходящий для применения в качестве удобрения. Помимо известных основных питательных макроэлементов фосфора и калия, такими компонентами являются, например, сульфат аммония, нитрат аммония, хлорид калия или другие соли на основе серы, соли кальция, соли магния, соли цинка (например, оксид цинка, сульфат цинка) и дополнительно соли B, Cu, Fe, Cl, Mn, Mo.
Это находит отражение в широко распространенных удобрениях, которые содержат несколько из этих питательных элементов, например азот и серу, в одном продукте. Одним из таких продуктов является карбамид - сульфат аммония (UAS). Важным преимуществом UAS является то, что он может быть получен в твердой форме. Это упрощает транспортировку этого продукта удобрения на большие расстояния, а также его распределение по сельскохозяйственному угодью.
Гранулы карбамида обычно получают в грануляторе с кипящим слоем, в котором частицы поддерживаются в движении воздушным потоком. На эти частицы распыляют жидкий карбамид в форме капель или в виде пленки, в результате чего осуществляется рост частиц. Полученный гранулят обладает отличной прочностью, что позволяет перевозить его морским или наземным транспортом на большие расстояния.
Сульфат аммония представляет собой соль, которую, по существу, получают посредством взаимодействия аммиака с серной кислотой. Полученный раствор концентрируют и превращают в твердые частицы или суспензию. Сульфат аммония (AS) растворяется в карбамиде (например, в плаве карбамида) до концентрации около 20%, а затем образует раствор, т.е. гомогенную жидкость. Эта гомогенная жидкость может быть обработана в грануляторе с кипящим слоем, по существу, таким же образом, как и стандартный карбамидный раствор.
Справочные материалы, касающиеся такого процесса гранулирования, приведены в документе US 2013/0319060. В указанном документе описан способ переработки солей аммония, полученных из системы очистки для удаления аммиака из отходящего газа гранулятора карбамида путем гомогенного смешивания этих солей в грануляторе карбамида. В гранулятор добавляют UAS (поток карбамида/соли аммония) и карбамидный раствор. Таким образом, количество UAS является наиболее высоким в первом отделении гранулятора и после него уменьшается в направлении вниз по потоку вдоль оси гранулятора. Наибольшее количество карбамидного раствора распыляют в гранулятор со стороны выхода потока гранул, причем количество карбамидного раствора уменьшается в направлении вверх по потоку вдоль оси гранулятора. Количество соли аммония ниже 20 вес.%. Как сказано в описании, преимущество способа состоит в том, что влагопоглощение полученных гранул карбамида/соли аммония аналогично влагопог-лощению гранул карбамида.
Следует понимать, что общее содержание сульфата аммония в гранулах, полученных согласно описанному способу, будет ниже 20 вес.%. В принципе, как сказано в описании, полученный продукт соответствует спецификациям на карбамид. Однако на практике желательно получать UAS, по существу, с более высоким содержанием сульфата аммония, в частности более 20 вес.%. Это означает, что требуется получать UAS, в котором концентрация сульфата аммония превышает максимальную растворимую концентрацию. Производство гранул UAS с указанными высокими концентрациями AS, обычно более 20 вес.%, является технически сложным из-за, помимо прочего, образования значительного количества пыли.
Такая увеличенная доля пыли выделяется из гранул во время множества технологических стадий, применяющихся в процессе гранулирования (например, псевдоожижение в грануляторе с кипящим слоем, псевдоожижение в охладителе гранулята, транспортирование, сортировка и т.п.). Вся пыль, выделившаяся на этих технологических стадиях, либо захватывается воздухом для псевдоожижения (в грану-ляторе, и/или в охладителе гранулята, и/или в охладителе конечного продукта), либо захватывается централизованной системой удаления пыли (вакуумная очистка) и вымывается посредством устройства для вымывания пыли Промывочная вода, в которой легко растворяются частицы пыли UAS, представляет собой раствор карбамида и сульфата аммония в воде и нуждается в выпаривании для дальнейшей переработки. Все это приводит к увеличению количества раствора UAS, который требуется переработать, и, как следствие, к более высоким капитальным и эксплуатационным расходам.
При получении гранулята UAS с высоким содержанием AS пыль большей частью состоит из сульфата аммония, что накладывает дополнительные ограничения и требования к его переработке/повторной обработке. Как правило, пыль удаляют в скруббере, в результате чего образуется поток разбавленного водного раствора UAS. Этот поток перерабатывается путем концентрирования в одном или более испарителях. Поскольку желательно перерабатывать гомогенный поток плава, а не поток суспензии, необходимо принять дополнительные меры для предотвращения превышения уровня растворимости сульфата
аммония в карбамиде.
Повышенное пылевыделение/повышенное содержание пыли в продукте также способствует нарастанию продуктов загрязнения/образования накипи на внутренних стенках всего технологического оборудования в процессе гранулирования. Это загрязнение приводит к повышенному риску образования пробки/блокировки и, следовательно, к необходимости проведения дополнительных чисток и т.п. Это приводит к увеличению времени простоя установки гранулирования.
Во время стадий обработки и переработки, осуществляемых после установки гранулирования, наличие пыли может привести к различным общеизвестным последствиям, таким как спекание, опудрива-ние, проблемы с качеством, накопление пыли, потеря продукта и т.п.
Таким образом, желательно предложить способ, позволяющий изготавливать гранулы UAS и способный обеспечить производство UAS, содержащего нерастворимое количество сульфата аммония, в котором были бы частично или полностью устранены одна или более из вышеупомянутых проблем.
Аналогичные соображения применимы и к получению гранул других карбамидных продуктов, содержащих одну или более добавок, таких как соль, в пропорции, превышающей предел их растворимости.
Изложение сущности изобретения
Для более эффективной реализации вышеизложенных пожеланий в изобретении предложен способ производства гранул карбамидного продукта, содержащего карбамид и по меньшей мере одну соль, включающий получение суспензии, содержащей карбамид, и, по отношению к карбамиду, количество соли, превышающее предел растворимости соли в карбамиде; выполнение процесса гранулирования указанной суспензии в кипящем слое с образованием промежуточного гранулята карбамидного продукта; обеспечение жидкости, содержащей карбамид и необязательно соль в количестве ниже предела растворимости этой соли в карбамиде, причем указанная соль растворена в карбамиде; введение указанной жидкости в качестве конечной гранулирующей жидкости в промежуточный гранулят карбамидного продукта с получением гранулята карбамидного продукта.
В частности, в изобретении предложен способ производства гранул UAS, включающий обеспечение суспензии, содержащей карбамид, и, по отношению к карбамиду, более 20 вес.% сульфата аммония; выполнение процесса гранулирования указанной суспензии в кипящем слое с образованием промежуточного гранулята UAS; обеспечение жидкости, содержащей карбамид и, по отношению к карбамиду, 020 вес.% сульфата аммония, причем указанный сульфат аммония растворен в карбамиде; введение указанной жидкости в качестве конечной гранулирующей жидкости в промежуточный гранулят UAS с получением гранулята карбамида - сульфата аммония, содержащего более 20 вес.% сульфата аммония.
В другом аспекте в изобретении представлен гранулят карбамидного продукта, который можно получить способом по любому из предшествующих пунктов. В частности, в дополнительном аспекте изобретение относится к грануляту карбамида - сульфата аммония, который можно получить способом, описанным в предшествующем абзаце, причем указанный гранулят содержит гранулы, имеющие более 20 вес.% сульфата аммония и имеющие оболочку, соответствующую весовой доле 3-40 вес.% гранулы, причем указанная оболочка содержит менее 20 вес.% сульфата аммония.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена блок-схема, схематически иллюстрирующая стандартную установку гранулирования для карбамидных продуктов;
на фиг. 2 - блок-схема, схематически иллюстрирующая установку гранулирования для карбамид-ных продуктов в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
Изобретение относится к получению гранул карбамидного продукта, содержащих карбамид и по меньшей мере одну соль, содержащуюся в количестве, превышающем предел растворимости этой соли в карбамиде. Изобретение, в частности, относится к способу получения гранул карбамида - сульфата аммония (UAS), имеющих более высокую, чем предел растворимости, концентрацию сульфата аммония
(AS).
Без ограничений, накладываемых теорией, авторы изобретения считают, что образование избыточного количества пыли связано с тем, что при изготовлении таких гранул не удается вводить гомогенную жидкость в гранулятор с кипящим слоем. Вместо этого часть UAS представлена в форме суспензии (т.е. шлама), содержащей твердые частицы сульфата аммония в плаве UAS. На момент подачи этой суспензии в кипящий слой полученные гранулы имеют шероховатую поверхность, что обусловливается тем, что частицы AS выступают над этой поверхностью. Считается, что трение и истирание, связанные с этой шероховатой поверхностью, приводят к образованию большего количества пыли, чем во время работы с гладким гранулятом.
Неровная поверхность гранул UAS может также оказывать отрицательное влияние на сыпучесть этих гранул по сравнению с гладкими гранулами карбамида. Поэтому гранулы UAS будут иметь более низкий индекс сыпучести, более высокий угол естественного откоса, меньшую объемную плотность, более высокое внутреннее трение и т.п. Ухудшение этих свойств гранул UAS может привести или приведет к ряду проблем, например к снижению расхода во время подачи самотеком из лотка/бункера и т.п.,
повышению риска образования пробки/блокировки в безнапорных трубопроводах/спускных желобах и ухудшению рассеиваемости из разбрасывателей удобрений.
Поэтому изобретатели в стремлении решить вышеупомянутую проблему пылеобразования обстоятельно проработали решение проблемы создания гранул UAS, имеющих высокую концентрацию AS, но лишенных недостатков негладкой поверхности. Это представляет собой техническую трудность, поскольку гранулы, имеющие высокое содержание соли, как говорилось выше, необходимо изготавливать из суспензии (шлама), такой как суспензия UAS, а не из гомогенной жидкости.
В соответствии с изобретением подача суспензии в процесс гранулирования преобразуется путем выделения ранней стадии гранулирования высококонцентрированной суспензии и конечной стадии гранулирования гомогенного жидкого карбамида, содержащего количество соли ниже предела растворимости или не содержащего соль. Смеси солей включены в изобретение.
В широком смысле изобретение основано на рациональной идее получения желаемой высокой концентрации в гранулах путем обеспечения того, чтобы внутренняя часть гранулята содержала относительно высокую пропорцию соли (такой как AS или хлорид калия), а наружная часть гранулята содержала пропорцию указанной соли заведомо ниже предела растворимости этой соли в карбамиде. Следует понимать, что подход, используемый при решении проблемы шероховатой поверхности высококонцентрированных гранул UAS, также может применяться к карбамидным продуктам, имеющим нерастворимые количества других солей, таких как хлорид калия.
Для этого процесс гранулирования изобретения включает в себя введение по меньшей мере двух потоков жидкостей в процесс гранулирования. Первая, неконечная жидкость, представляет собой суспензию, содержащую карбамид и некоторое количество соли, превышающее предел растворимости этой соли в карбамиде. В случае AS это означает, что такая неконечная жидкость содержит по отношению к ее полной композиции более 20 вес.% сульфата аммония. Другой поток жидкости, конечной жидкости, представляет собой раствор, содержащий карбамид и либо не содержащий соль, либо содержащий только растворенную соль. В случае AS это означает, что такая конечная гранулирующая жидкость содержит, по отношению к ее полной композиции, 0-20 вес.% сульфата аммония. Таким образом, по существу, весь сульфат аммония, если он есть, растворяется в карбамиде. Обычно неконечная жидкость представляет собой суспензию, содержащую нерастворенный AS, тогда как конечная жидкость представляет собой гомогенный жидкий карбамид, не содержащий AS или содержащий только растворенный AS. В случае применения солей, отличных от AS, специалисту в данной области будут очевидны применимые пределы растворимости.
В соответствии с изобретением на конечной стадии процесса гранулирования должна подаваться конечная жидкость с относительно низкой (растворимой) концентрацией соли. Перед указанной конечной жидкостью в тот же процесс гранулирования должна подаваться неконечная жидкость с относительно высокой (нерастворимой) концентрацией соли.
Число стадий процесса гранулирования не является критическим. Процесс требует только наличия оборудования для гранулирования, позволяющего осуществлять множество последовательных операций подачи гранулирующей жидкости. Такое оборудование может представлять собой систему, содержащую множество последовательно расположенных грануляторов. Предпочтительно оборудование представляет собой единственный гранулятор, обеспеченный множеством последовательно расположенных питающих секций. Также можно применять комбинацию вышеупомянутых типов грануляторов.
В дополнение к вышеупомянутым неконечной и конечной гранулирующим жидкостям перед вышеупомянутой конечной гранулирующей жидкостью могут применяться дополнительные гранулирующие жидкости. В зависимости от числа возможных последовательных операций подачи в процесс гранулирования может применяться множество гранулирующих жидкостей с высокой и низкой концентрацией соли. Следует понимать, что в случае применения какой-либо жидкости с низкой (растворимой) концентрацией соли перед указанной конечной жидкостью количество соли, обеспечиваемое одной или более неконечными жидкостями с высокой концентрацией, должно быть пропорционально более высоким, чтобы обеспечить желаемое высокое значение общей концентрации соли в гранулах, превышающее предел растворимости соли в карбамиде. В случае UAS вышеупомянутая соль представляет собой AS, а применимый предел растворимости составляет 20 вес.%. Это иллюстрируется со ссылкой на приведенные ниже не имеющие ограничительного характера примеры вычислений CE1-CE5.
CE1. Применяются две гранулирующие жидкости в соотношении 1:1, причем конечная жидкость имеет 10 вес.% AS. В этом примере неконечная гранулирующая жидкость должна будет иметь более 30 вес.% AS, чтобы получить в итоге гранулы, имеющие более 20 вес.% AS.
CE2. Применяются две гранулирующие жидкости, а именно: неконечная жидкость (a), имеющая 25 вес.% AS, и конечная жидкость (b), имеющая 15 вес.% AS. В этом примере относительная доля двух жидкостей будет такой, чтобы отношение (a):(b) превышало 1:1.
CE3. Применяются три гранулирующие жидкости: первая неконечная жидкость (c), имеющая 10 вес.% AS, вторая неконечная жидкость (d), имеющая 25 вес.% AS, и конечная жидкость (e), имеющая 5 вес.% AS. Здесь доля второй неконечной жидкости должна составлять относительно высокое преобладающее значение (например более около 75 вес.%) от общего количества гранулирующих
жидкостей, чтобы обеспечить общее содержание AS в конечном грануляте более 20%. Например, 1 вес.ч. (c) + 6 вес.ч. (d) + 1 вес.ч. (e). Это приведет к тому, что общая концентрация AS в грануляте будет равна 20,625 вес.%:
(V8x10)+(3/4x25)+(78x5)=1,25+18,75+0,625=20,625.
CE4. Применяются четыре гранулирующие жидкости: первая неконечная жидкость (f), имеющая 40 вес.% AS, вторая неконечная жидкость, имеющая 30 вес.% AS, третья неконечная жидкость, имеющая 20 вес.% AS, и конечная жидкость, имеющая 0% AS. Если применить эти жидкости в равных количествах, общее содержание AS в конечном грануляте будет равно
1/4х(40+30+20+0)=22,5%.
CE5. Применяются пять гранулирующих жидкостей, причем все четыре последовательные неконечные гранулирующие жидкости имеют 25 вес.% AS и все применяются в одинаковой доле. Чтобы достичь общей концентрации AS более 20%, конечная гранулирующая жидкость, имеющая менее 20 вес.% AS, должна содержать по меньшей мере минимальное количество AS, например по меньшей мере 1 вес.%, например по меньшей мере 5 вес.%, например по меньшей мере 10 вес.%.
Специалисту в данной области не составит труда определить количества и относительные доли, необходимые для любого числа и типа применяемых гранулирующих жидкостей. Таким образом, специалисты в данной области должны руководствоваться требуемым общим содержанием в процентном выражении (более 20% AS) и требуемым содержанием в процентном выражении в конечной жидкости (менее 20% AS). Также в отношении других солей специалисты в данной области должны уметь корректировать требуемые количества и относительные доли с учетом предела растворимости конкретной соли.
В одном интересном варианте осуществления число гранулирующих жидкостей, которые последовательно вводятся в процесс гранулирования, находится в диапазоне от двух до шести. Предпочтительно их число должно быть от трех до четырех.
Как и в стандартном способе гранулирования карбамида или UAS, ядро гранул обеспечивается затравочными частицами, на которые наносится гранулирующая жидкость. В случае UAS эти затравочные частицы, по существу, обеспечиваются из порошкообразного (обычно грубого) гранулята карбамида или UAS. Такой порошок, по существу, можно получить посредством подходящих методик уменьшения размера гранулята, например дроблением, растиранием, помолом или другими способами измельчения. Затравки могут иметь широкий спектр композиций. В частности, они могут образовываться из одной из или обеих частей гранулы с высокой концентрацией AS или из части гранулы с низкой концентрацией AS. Предпочтительно обеспечивать затравочные частицы путем дробления гранулята, полученного в соответствии с изобретением. Таким образом, средняя концентрация AS в затравочных частицах, по существу, равна средней концентрации AS в гранулах, полученных в грануляторе с кипящим слоем. Тем не менее, можно также применять (как в качестве исходных затравочных частиц, так и в ходе всего процесса) частицы из чистого карбамида в качестве затравочных частиц или частицы из чистого AS. Вышесказанное, соответственно, применимо к солям, отличным от AS, или к смесям солей.
Следует понимать, что гладкость гранулята, получаемого способом изобретения, лучше обеспечивается в том случае, когда конечная гранулирующая жидкость наносится в виде слоя желаемой минимальной толщины. Также следует понимать, что это требование к конечной жидкости будет менее жестким, если непосредственно предшествующая ей неконечная жидкость также будет иметь содержание в процентном отношении соли, например AS, ниже предела растворимости. Предпочтительно относительная доля конечной жидкости, имеющей 0-20 вес.% сульфата аммония, составляет по меньшей мере 3 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 5% и более предпочтительно по меньшей мере 10%. Также допустимо подавать неконечную гранулирующую жидкость, имеющую содержание соли в процентном отношении ниже предела растворимости, например 0-20 вес.% AS, непосредственно перед указанной конечной жидкостью (т.е. без гранулирующей жидкости, имеющей более 20% AS или применимую нерастворимую концентрацию другой соли, подаваемой между указанными жидкостями). В этом случае относительная доля обеих жидкостей находится в пределах вышеупомянутых диапазонов. Также следует понимать, со ссылкой на пример AS, что чем выше доля гранулирующих жидкостей, имеющих до 20 вес.% AS, тем выше должна быть концентрация AS в других неконечных гранулирующих жидкостях. Дополнительно следует понимать, что строгость последнего требования зависит от значения концентрации AS в диапазоне 0-20 вес.%. Если рассуждать логически, относительно высокое количество конечной жидкости, не имеющей AS, должно компенсироваться более высоким содержанием AS в процентном отношении в одной или более неконечных жидкостях, чем в случае относительно малого количества конечной жидкости, имеющей 20 вес.% AS. Конечная гранулирующая жидкость предпочтительно содержит 10-20 вес.% сульфата аммония. Более предпочтительно конечная гранулирующая жидкость содержит 15-20 вес.%, и наиболее предпочтительно она содержит максимальное растворимое количество, по существу, 20 вес.%.
Для того чтобы их можно было применять на практике, гранулирующие жидкости, имеющие более 20 вес.% AS, предпочтительно должны иметь концентрацию AS до около 50 вес.%, предпочтительно до 40 вес.% и более предпочтительно выше 20 и до 30 вес.%.
Во всех вышеупомянутых гранулирующих жидкостях, имеющих количество соли, превышающее предел растворимости, например более 20 вес.% AS, карбамид, содержащий растворенное количество соли, можно рассматривать как непрерывную фазу суспензии. При этом карбамид, по существу, является высококонцентрированным в том смысле, что он присутствует в виде жидкого карбамида, содержащего, по большей мере, небольшое количество воды и растворенной соли, такой как AS. По существу, количество воды не должно превышать 10%. Предпочтительно жидкий карбамид содержит по меньшей мере 95 вес.% карбамида и биурета и более предпочтительно по меньшей мере 98,5 вес.% карбамида и биурета. Что касается биурета, он является регулярным компонентом карбамида, будучи побочным продуктом синтеза карбамида. Для стандартного применения карбамидных продуктов, таких как UAS, а именно в качестве удобрения, количество биурета не является сколько-нибудь критичным, хотя обычно оно составляет менее 5 вес.% и предпочтительно не превышает 1-1,3 вес.%. Предпочтительно содержание биу-рета составляет по большей мере 1 вес.%, а в некоторых областях применения - более предпочтительно менее 0,3 вес.%.
Карбамид для применения в настоящем изобретении может быть получен любым способом. Специалистам в данной области знакомы различные способы, которые существуют для получения карбамида.
Часто применяемым процессом производства карбамида в соответствии со способом отгонки является процесс отгонки с диоксидом углерода, например, описанный в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A27, 1996, p. 333-350. В этом процессе за секцией синтеза следуют одна или более секций регенерации. Секция синтеза содержит реактор, стриппер, конденсатор и скруббер, в котором рабочее давление находится в диапазоне от 12 до 18 МПа и предпочтительно в диапазоне от 13 до 16 МПа. В секции синтеза карбамидный раствор, выходящий из реактора карбамида, подается в стриппер, в котором большое количество непреобразованного аммиака и диоксида углерода отделяется от водного кар-бамидного раствора. Такой стриппер может представлять собой кожухотрубчатый теплообменник, в котором карбамидный раствор подают в верхнюю часть со стороны трубок, а диоксид углерода, подаваемый для синтеза, вводят в нижнюю часть стриппера. В межтрубное пространство вводят пар для нагревания раствора. Карбамидный раствор выходит из теплообменника в нижней части, а паровая фаза выходит из стриппера в верхней части. Пар, выходящий из указанного стриппера, содержит аммиак, диоксид углерода и небольшое количество воды. Указанный пар конденсируется в теплообменнике с падающей пленкой или в затопленном конденсаторе, который может быть горизонтального типа или вертикального типа. Затопленный теплообменник горизонтального типа описан в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A27, 1996, p. 333-350. Тепло, высвобождаемое при экзотермической реакции конденсации карбамата в указанном конденсаторе, обычно используют для получения пара, применяемого в расположенной после него секции обработки карбамида для нагревания и концентрирования карбамидного раствора. Поскольку в затопленном конденсаторе жидкость пребывает некоторое время, часть реакции образования карбамида проходит уже в указанном конденсаторе. Образованный раствор, содержащий конденсированный аммиак, диоксид углерода, воду и карбамид вместе с неконденсированным аммиаком, диоксидом углерода и инертным паром, направляют в реактор. В реакторе вышеуказанная реакция преобразования карбамата в карбамид приближается к равновесному состоянию. Молярное соотношение аммиака и диоксида углерода в карбамидном растворе, выходящем из реактора, по существу, находится в диапазоне от 2,5 до 4 моль/моль. Также возможно комбинирование конденсатора и реактора в одном узле оборудования. Пример такого узла оборудования описан в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A27, 1996, p. 333-350. Образованный карбамидный раствор, выходящий из карбамидного реактора, подают на стриппер, а инертный пар, содержащий неконденсированные аммиак и диоксид углерода, направляют в секцию очистки, функционирующую при аналогичном с реактором давлении. В этой секции очистки инертный пар очищают от аммиака и диоксида углерода. В качестве абсорбента в этой секции очистки применяют карбаматный раствор из расположенной после нее системы регенерации. Карбамидный раствор, покидающий стриппер в этой секции синтеза, требует, чтобы при концентрации карбамида по меньшей мере 45 вес.% и предпочтительно по меньшей мере 50 вес.% обработка проходила в единственной системе регенерации, расположенной после стриппера. Секция регенерации содержит нагреватель, сепаратор жидкости/газа и конденсатор. Давление в этой секции регенерации находится в диапазоне от 200 до 600 кПа. В нагревателе секции регенерации основную массу аммиака и диоксида углерода отделяют от карбамида и водной фазы путем нагревания карбамидного раствора. Как правило, в качестве нагревающего агента применяют водяной пар. Карбамид и водная фаза содержат небольшое количество растворенного аммиака и диоксида углерода, который выходит из секции регенерации и направляется в расположенную после нее секцию обработки карбамида, в которой карбамидный раствор концентрируют путем выпаривания воды из указанного раствора.
Изобретение не ограничено каким-либо конкретным способом производства карбамида. Другие способы и установки включают те, которые основаны на такой технологии, как способ HEC, разработанный компанией Urea Casale, способ ACES, разработанный компанией Toyo Engineering Corporation, и способ, разработанный компанией Snamprogetti. Все эти, а также другие способы можно применять перед осуществлением способа доводки карбамида изобретения.
Производство карбамида, по существу, включает этап доводки, на котором плав карбамида приобретает требуемую форму твердых частиц, по существу, включая любое из приллирования, гранулирования или пеллетирования. Для получения гранулята UAS в соответствии с изобретением можно расплавить любой готовый твердый карбамид, смешать его с AS и подвергнуть гранулированию. Предпочтительно смешивание с AS осуществляется с применением плава карбамида, непосредственно полученного из установки по производству карбамида до его доводки.
Предпочтительным способом доводки карбамида, а также способом, который предпочтительно применяется в настоящем изобретении для гранулирования карбамидных продуктов, например UAS, является гранулирование в кипящем слое. В нем плав карбамида напыляют на гранулы, которые в ходе процесса увеличиваются в размерах. Термин "плав карбамида" известен в данной области и применяется к карбамиду, имеющему менее 10% воды, например менее 5% воды и предпочтительно до 1,5% воды (и, по существу, включающему в себя упомянутый выше биурет). Концентрация карбамида, как правило, приводится при высоких температурах и давлениях ниже атмосферного. Обычно доведение концентрации карбамидного раствора до желаемого содержания влаги в безводном плаве карбамида осуществляется в секции концентрирования, содержащей один или ряд из одного или более последовательно соединенных концентраторов.
Плав карбамида, выходящий из секции концентрирования, обычно перекачивается насосом в секцию доводки карбамида. Секции доводки карбамида, которые обычно применяются в установках по производству карбамида для получения конечного карбамидного продукта, включают в себя доводочную секцию гранулирования карбамида и доводочную секцию приллирования карбамида. Для доводочной секции гранулирования карбамида требуемая концентрация карбамида в плаве карбамида составляет 9599 вес.%. Плав карбамида, направляемый в доводочную секцию, содержит карбамид, включающий в себя биурет, воду и небольшие количества аммиака. Концентрация аммиака в плаве карбамида, направляемого в указанную секцию доводки карбамида, составляет 100-900 ч./млн вес.
Гранулирование предпочтительно осуществляют в грануляторе с кипящим слоем. Такой гранулятор обычно содержит вход для затравочных частиц, выход для гранулированных продуктов, перфорированную нижнюю пластину для распределения воздуха для псевдоожижения и газовыпуск. Предпочтительный гранулятор для реализации способа изобретения дополнительно содержит множество отделений, выполненных между указанным входом для затравочных частиц и выходом для гранулированных продуктов. Каждое отделение содержит по меньшей мере одну или множество форсунок для подачи суспензии или плава карбамида, UAS или другой применимой гранулирующей жидкости карбамидного продукта. Можно применять различные типы форсунок. В частности, один тип генерирует капли, другой тип служит для подачи суспензии или плава в кипящий слой в форме пленки. Гранулятор выполнен с возможностью перемещения частиц от входа к выходу, причем размер частиц увеличивается при перемещении от входа к выходу. В способе изобретения первый, т.е. ближайший к входу, поток исходного материала, по существу, представляет собой суспензию. Последний, т.е. ближайший к выходу, поток представляет собой гомогенную жидкость.
При осуществлении способа изобретения, проиллюстрированного в настоящем документе со ссылкой на UAS, в первое отделение, расположенное ближе всего к входу (т.е. отделение, расположенное перед всеми другими), по существу, подают поток суспензии UAS. Эта суспензия имеет концентрацию AS более 20 вес.%, предпочтительно более 22 вес.% и наиболее предпочтительно более 25 вес.%. В последнее отделение (расположенное после других) подают конечную гранулирующую жидкость, как упоминалось выше, т.е. поток плава карбамида или UAS с концентрацией AS менее 20 вес.%, например менее 15 вес.%, необязательно плав карбамида без AS. Предпочтительно концентрация AS во всех гранулирующих жидкостях такая же, как и в непрерывной фазе суспензии. Предпочтительно гранулятор содержит множество отделений перед конечным отделением гранулирования. Это позволяет подавать в процесс гранулирования соответствующее множество неконечных гранулирующих жидкостей, как обсуждалось выше. Следует понимать, что после конечного отделения гранулирования применяемый в изобретении гранулятор может содержать одно или более дополнительных отделений, не применяемых для подачи гранулирующей жидкости. Оно обычно представляет собой охлаждающее отделение.
Сульфат аммония (AS) может быть взят из любого источника. В одном интересном варианте осуществления AS формируют путем нейтрализации аммиака, полученного из доводки карбамида. Дополнительная информация по этому вопросу содержится в документе US 2013/0319060. Еще одним справочным материалом по нейтрализации отходящего газа NH3 серной кислотой с последующим формированием UAS является документ US 2012/0240649. В другом интересном варианте осуществления, который является более привлекательным в экономическом отношении, AS обеспечивается как побочный продукт другого процесса, например производства капролактама или десульфуризации угля.
В стандартных процессах гранулирования карбамида отходящие газы и конденсаты из секции испарения карбамида транспортируются на дальнейшие технологические стадии (в установку получения плава карбамида), и для их обработки/переработки требуются высокие трудозатраты и относительно высокое энергопотребление. В настоящем изобретении отходящие газы и конденсаты из секции испарения UAS, содержащие большое количество NH3, предпочтительно транспортируются в секцию промывания
от пыли и NH3. Там NH3 просто нейтрализуют так, чтобы сформировать AS, т.е. конвертируют в сульфат аммония посредством реакции с серной кислотой.
Следует понимать, что в контексте цели изобретения, состоящей в получении UAS, выбор в пользу получения AS из аммиака, полученного (например, путем промывки) из секции испарения, является крайне эффективным применением отходящих газов и конденсатов из секции испарения. Это уменьшает количество AS, которое требуется добавлять отдельно.
Можно применять любой подходящий тип гранулятора с кипящим слоем и процесса гранулирования в кипящем слое. Как известно специалистам в данной области, гранулирующую жидкость можно применять различными способами. Как правило, эту жидкость обеспечивают в форме распыленных капель или в виде распыленной пленки. См., например, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Urea by Jozef H. Meessen, Stamicarbon, Sittard, the Netherlands. Следует понимать, что гранулирующие жидкости обеспечиваются при достаточно высокой температуре, чтобы фактически пребывать в жидком состоянии. Как известно специалистам в данной области, для гранулирования карбамида температура гранулирующей жидкости поддерживается в диапазоне 132-140°C. Поскольку присутствие сульфата аммония приводит к снижению температуры кристаллизации гранулирующей жидкости, стандартные температуры гранулирующей жидкости для гранулирования UAS находятся в диапазоне 118-140°C. В отношении других солей специалисты в данной области должны уметь корректировать температуры нужным образом.
Изобретение во всех вариантах его осуществления относится также к грануляту карбамида - сульфата аммония, который можно получить способом, указанным выше. Гранулят изобретения содержит гранулы, имеющие более 20 вес.% сульфата аммония и имеющие оболочку, содержащую менее 20 вес.% сульфата аммония. Указанная оболочка соответствует весовой доле 3-40 вес.% гранулы, предпочтительно 5-20 вес.%. Следует понимать, что термин "оболочка" здесь необязательно относится к одному нанесенному слою, но может также содержать множество последовательно нанесенных слоев.
Изобретение дополнительно проиллюстрировано со ссылкой на пример и чертежи. Следует понимать, что пример и чертежи не ограничивают изобретение. Например, изобретение не ограничено конкретными типами оборудования и конкретными системами установок, как показано. На всех фигурах показаны схематические чертежи деталей оборудования и технологических потоков, относящихся к вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 1 представлена блок-схема, схематически иллюстрирующая стандартную установку гранулирования карбамидных продуктов, таких как UAS. Ниже показаны технологические потоки и компоненты гранулятора.
1 - Поток исходного материала - гранулирующей жидкости (плав или суспензия UAS);
2 - первое отделение гранулирования гранулятора с кипящим слоем;
3 - второе отделение гранулирования гранулятора с кипящим слоем;
4 - третье (и конечное) отделение гранулирования гранулятора с кипящим слоем;
5 - (необязательно) охлаждающее отделение гранулятора с кипящим слоем;
6 - гранулятор с кипящим слоем.
Как показано, поток исходного материала (гранулирующей жидкости) подается в три отделения гранулирования, в результате чего на каждой последующей стадии гранулирования формируются гранулы одной и той же гранулирующей жидкости, например суспензии UAS.
На фиг. 2 представлена блок-схема, схематически иллюстрирующая установку гранулирования для карбамидных продуктов в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Здесь показаны те же технологические потоки и компоненты оборудования, что и на фиг. 1. Однако поток (1) исходного материала (гранулирующей жидкости) подается только в виде неконечной гранулирующей жидкости в неконечные отделения (2) и (3) гранулирования. Поток (8) исходного материала (конечной гранулирующей жидкости), как правило, карбамида или карбамида только с растворенной солью, такой как AS, подается в конечное отделение (4) гранулирования.
Пример
См., например, фиг. 2. В таблице приведена композиция потоков исходного материала в неконечные и конечные отделения гранулирования гранулятора в примере варианта осуществления изобретения.
Компонент
Вес. % в неконечной жидкости
Вес. % в конечной жидкости
Карбамид
42,8
85,7
Жидкий AS
10,7
Твердый AS
44,6
Формальдегид
0,3
0,045
Биурет
0,5
0,7
Аммиак
0,05
0,055
Вода
1,05
1,5
Хотя изобретение подробно проиллюстрировано и описано на чертеже и в вышеприведенном описании, такие иллюстрации и описание следует считать лишь иллюстративными или приведенными в качестве примера и не предполагающими ограничения; изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления.
Например, можно применять изобретение в варианте осуществления, при котором в гранулы добавляется другой компонент посредством одного или более потоков исходного материала. Это относится, например, к формальдегиду, а также другим добавкам для гранулирования и/или адъювантам, а также к сере и/или другим микроэлементам.
Другие варианты описанных вариантов осуществления могут быть поняты и воплощены специалистами в данной области при осуществлении заявленного изобретения на практике после изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других элементов или стадий, а использование единственного числа не исключает множество. Сам по себе тот факт, что определенные признаки изобретения перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих признаков не может быть преимуществом.
Подводя итог, изобретение включает в себя способ получения гранулята карбамидного продукта, содержащего карбамид и соль, такого как карбамид - сульфат аммония, имеющего высокое содержание соли. Высокое содержание должно быть таким, чтобы обеспечить количество соли, превышающее предел растворимости соли в карбамиде. Гранулят изобретения характеризуется наличием гладкой поверхности, которая, например, в случае карбамида - сульфата аммония, как правило, не характерна для гра-нулята, имеющего вышеуказанное высокое содержание сульфата аммония. В соответствии с изобретением это осуществляется путем разделения жидких исходных материалов, подаваемых на стадию гранулирования. Данное разделение осуществляется на неконечные гранулирующие жидкости с достаточно высоким содержанием соли и конечную гранулирующую жидкость (определяющую качество поверхности), имеющую содержание соли ниже предела растворимости соли или вообще не содержащую соль. Например, в случае карбамида - сульфата аммония неконечные гранулирующие жидкости могут представлять собой суспензию карбамида и более 20 вес.% сульфата аммония. В этом случае конечная гранулирующая жидкость содержит 0-20 вес.% сульфата аммония, т.е. величину ниже предела растворимости.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения гранулята карбамида - сульфата аммония, включающий обеспечение наличия суспензии, содержащей карбамид, и по отношению к карбамиду более 20 вес.% сульфата аммония; гранулирование указанной суспензии в кипящем слое с образованием промежуточного гранулята карбамида - сульфата аммония; обеспечение наличия жидкости, содержащей карбамид и не содержащей сульфата аммония; введение указанной жидкости в качестве конечной гранулирующей жидкости в промежуточный гранулят карбамида - сульфата аммония с получением гранулята карбамида - сульфата аммония, содержащего более 20 вес.% сульфата аммония.
2. Способ получения гранулята карбамида - сульфата аммония, включающий обеспечение наличия суспензии, содержащей карбамид, и по отношению к карбамиду более 20 вес.% сульфата аммония; гранулирование указанной суспензии в кипящем слое с образованием промежуточного гранулята карбамида - сульфата аммония; обеспечение наличия жидкости, содержащей карбамид и по отношению к карбамиду до 20 вес.% сульфата аммония, причем указанный сульфат аммония растворен в карбамиде; введение указанной жидкости в качестве конечной гранулирующей жидкости в промежуточный гранулят карбамида - сульфата аммония с получением гранулята карбамида - сульфата аммония, содержащего более 20 вес.% сульфата аммония.
3. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий получение частиц из гранулята карбамида -сульфата аммония, полученного способом по п.1, путем уменьшения размера и подачу указанных частиц
1.
в процесс гранулирования в качестве затравок.
4. Способ по п.3, в котором уменьшение размера представляет собой дробление, растирание или помол.
5. Способ по любому из пп.1-4, включающий введение от двух до шести последовательных гранулирующих жидкостей в процесс гранулирования.
6. Способ по п.5, в котором число гранулирующих жидкостей составляет от трех до четырех.
7. Способ по п.2, в котором конечная гранулирующая жидкость содержит 10-20 вес.% сульфата аммония, предпочтительно 15-20 вес.%.
8. Способ по любому из пп.1-7, в котором суспензия содержит до 40 вес.% сульфата аммония, предпочтительно более 20 и до 30 вес.%.
9. Гранулят карбамида - сульфата аммония, полученный способом по любому из пп.1-8.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
10. Гранулят карбамида - сульфата аммония, содержащий гранулы, имеющие более 20 вес.% сульфата аммония и имеющие оболочку, соответствующую по весу 3-40 вес.% гранулы, причем указанная оболочка содержит менее 20 вес.% сульфата аммония.
11. Гранулят по п.10, оболочка которого соответствует по весу 5-20 вес.% гранулы.
12. Гранулят по п.10 или 11, оболочка которого создана в форме гранулированного слоя в одном отделении гранулятора.
032243
- 1 -
032243
- 1 -
032243
- 1 -
032243
- 1 -
032243
- 4 -
|
