Способ приготовления гранул сложных удобрений

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГРАНУЛ СЛОЖНЫХ УДОБРЕНИЙ(71) Заявитель Кемира ГроуХау Оий(73) Патентообладатель Кемира ГроуХау Оий(57) 1. Способ приготовления гранул сложных удобрений, содержащих, по меньшей мере,два компонента из набора питательных веществ для растений, содержащих азот, фосфор или калий, включающий этапы приготовление загружаемого твердого материала, содержащего, по меньшей мере,один твердый сырьевой компонент для удобрения и, при необходимости, рециркулируемый материал подача загружаемого твердого материала или его части в плавильное устройство для расплавления 10-40 мас.загружаемого твердого материала и поддержания указанного материала в частично расплавленном состоянии введение частично расплавленного материала и, при необходимости, других твердых сырьевых компонентов в гранулятор для получения гранулированного продукта охлаждение и, при необходимости, просеивание полученного гранулированного продукта для получения гранул сухого сложного удобрения, имеющих заданное распределение размеров при этом обеспечивают условия, при которых в процесс не вводится вода или жидкость, содержащая воду. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс проводят непрерывно, а расплавленную часть загружаемого твердого материала поддерживают постоянной в течение процесса путем регулирования скорости потока подаваемого материала и температуры плавильного устройства. 3. Способ по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что температура частично расплавленного материала составляет 70-135 С. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что расплавление осуществляют путем подачи горячего воздуха в плавильное устройство. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что температура горячего воздуха, подаваемого в плавильное устройство, составляет 200-550 С. 7247 1 2005.09.30 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что загружаемый твердый материал, предназначенный для подачи в плавильное устройство, содержит все индивидуальные сырьевые компоненты. 7. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что загружаемый твердый материал, предназначенный для подачи в плавильное устройство, содержит один или несколько индивидуальных сырьевых компонентов, а остальные компоненты вводят в гранулятор. 8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что загружаемый твердый материал, предназначенный для подачи в плавильное устройство, предварительно нагревают. 9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что твердые сырьевые компоненты, предназначенные для введения в гранулятор, предварительно нагревают. 10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что загружаемый твердый материал и твердые сырьевые компоненты нагревают до температуры 80-110 С. 11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что грануляцию осуществляют при температуре 75-125 С, предпочтительно 80-125 С. 12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что твердые сырьевые компоненты для удобрений выбирают из группы, состоящей из мочевины, диаммонийфосфата,К 24, моноаммонийфосфата, хлорида калия, фосфорита, простого суперфосфата, тройного суперфосфата, сульфата аммония и хлорида аммония. 13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что загружаемый твердый материал содержит мочевину и, по меньшей мере, один из других указанных сырьевых компонентов для удобрений. 14. Способ по любому из пп. 1-13, отличающийся тем, что дополнительно вводят, по меньшей мере, один компонент, выбранный из группы, состоящей из сульфата магния и питательных микроэлементов. 15. Способ по любому из пп. 1-14, отличающийся тем, что дополнительно вводят, по меньшей мере, один наполнитель, выбранный из группы, состоящей из бентонита, кальцита, оксида кальция, безводного сульфата кальция, полугидрата сульфата кальция, доломита и песка. 16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гранулированный продукт с размерами гранул меньше и больше заданного распределения размеров используют в качестве рециркулируемого материала, причем продукт с гранулами больше заданного размера, при необходимости, размалывают после просеивания. 17. Способ по любому из пп. 1-16, отличающийся тем, что получают гранулы сухих сложных удобрений с содержанием влаги ниже 0,6 мас. , предпочтительно ниже 0,3 мас. . Настоящее изобретение относится к способу приготовления гранул сложных удобрений путем применения твердой грануляции. В рамках своего определения и применения термин сложное удобрение имеет несколько различных значений указанное удобрение содержит, по меньшей мере, два компонента из набора питательных веществ для растений, включающего азот, фосфор и калий. Сложные удобрения производят химическими способами или смешиванием. Они могут иметь форму гранул, таблеток, застывших капель или кристаллов и должны обладать хорошей сыпучестью. Изготовление и частое применение сложных удобрений обусловлено тем, что они удобны для производства, транспортировки, хранения и использования, а также тем, что они отвечают местным или региональным требованиям к питательным веществам, особенно потребностям в основных питательных веществах. Дополнительно к содержащимся различным соотношениям главных питательных веществ (252) сложные удобрения могут содержать определенные вторичные питательные вещества и питательные 7247 1 2005.09.30 микроэлементы, специфичные по отношению к потребностям урожая в конкретных агроклиматических регионах. Гранулированные удобрения имеют несколько преимуществ перед порошкообразными формами, в частности, в плане сегрегации при их смешивании, уменьшения количества пыли и улучшения однородности потока во время внесения удобрений. В классификации способов грануляции используют физические свойства материалов,подлежащих указанной обработке. С точки зрения плотности материалов можно выделить следующие три группы грануляция твердых фаз, грануляция суспензий или расплавов и грануляция жидкостей одновременно с реакцией, формирующей продукт. Основными способами изготовления сложных удобрений являются пароводяная грануляция, химическая грануляция (грануляция комплексов или суспензий), формирование(застывание) капель, уплотняющая грануляция и сухое микширование (смешивание). К главным механизмам, ответственным за исходное формирование гранул удобрения и последующий их рост, относятся агломерация и прирост. Известные и широко используемые способы грануляции сложных удобрений подробно описываются, например, в,, 1998, . 434-451 и, ,. -108, 15 ., 1976. Прирост представляет собой способ, в ходе которого жидкий материал слой за слоем накладывается на твердую частицу, вызывая ее рост. К способам грануляции такого рода относятся, например, способы грануляции суспензионного типа, применяющие ДАФ (диаммонийфосфат), МАФ (моноаммонийфосфат), ТСФ (тройной суперфосфат) и некоторые нитрофосфатные соединения. Агломерация или грануляция твердых частиц является классическим способом грануляции удобрений, например,продуктов (азот, фосфор, калий). В большинствесоставов агломерационного типа 50-75 сырьевых материалов вводят в виде твердых частиц. Предварительно смешанные сырьевые материалы вводят в гранулятор, где инициируется агломерация. В гранулятор добавляют пар и/или воду или какую-либо другую жидкость, чтобы обеспечить количество жидкости, способствующее грануляции. В таких же способах можно добавить также небольшое количество аммиака с целью содействия грануляции и улучшения качества продукта за счет увеличения(критической относительной влажности) и уменьшения кислотности. Твердые частицы собираются и соединяются в гранулы путем комбинации механического сцепления и цементирования. Разработаны и нашли применение несколько способов изготовления сложных удобрений в промышленном масштабе. В пароводяном способе грануляции пар и/или воду или орошающую жидкость добавляют в гранулятор, чтобы обеспечить достаточное количество жидкой фазы и пластичность, вызывающую агломерацию сухих сырьевых материалов в требуемые гранулы с размером продукта. В качестве -источника для удобрений различных типов и сортов широкое применение нашла мочевина. Твердую мочевину с достаточно высоким содержанием биурета (0,82,0 масс. ) применяют главным образом для прямого внесения в почву, а слабые водные растворы мочевины с низким содержанием биурета (максимум 0,3 масс. ) - для опрыскивания листьев. Практиковалось также применение мочевины в изготовлении (гранулированных) сложных удобрений на основе, например, суперфосфата или фосфата аммония. Обычная влажная грануляция не относится к подходящим способам производства составов, содержащих мочевину, особенно когда присутствует также хлорид калия, т.к. продукт очень гигроскопичен и поэтому его высушивание является трудным и дорогим процессом. При химической грануляции, кроме огромного количества твердых сырьевых материалов, в гранулятор вводят также воду, пар, орошающую жидкость и/или аммиак и ки 3 7247 1 2005.09.30 слоту гранулы формируются главным образом за счет агломерации, но в некоторых способах формирование гранул может происходить также и путем прироста. Кроме того, для производства различных составов гранулированных удобрений широко используют формирование (застывание) капель, уплотняющую грануляцию, сухое микширование (смешивание) и т.д. Поскольку в наиболее распространенных способах грануляции всегда присутствует некоторое количество воды или влаги, необходимо проводить высушивание, трудный и дорогой этап этих способов, и возникает необходимость в отдельном осушителе. Для решения проблем грануляции, качества продукта и высушивания развивают различные способы, зависящие от сорта удобрений. Один из способов грануляции описывает в статье,, . 30(1) . 87-97, 1991. Воду (или пар) применяли для обработки агломерирующих твердых фаз в порошкообразной, каплевидной или гранулированной форме, но другие жидкости, такие как аммиак, фосфорная кислота или азотная кислота, в описанный процесс не включают существенную роль играет также высушивание. В процесс всегда включают некоторое количество воды или влаги. Оно зависит от температуры и количества влаги в материале. Например, показано, что для наиболее агломерированного типаудобрений оптимальна жидкая фаза в количестве приблизительно 300 кг/т. В патентной публикации 1189398 описывается способ производстваудобрения, включающий в себя распыление жидкой смеси мочевины, хлорида калия, гипса и 110 масс.воды на находящийся в грануляторе твердый материал. Высушивание не применяют. Однако количество воды, добавленной в процесс, является достаточно высоким для поддержания мочевины в растворенном состоянии, а конечный продукт имеет вполне реальное содержание воды, равное 1-2 масс. . В патентной публикации 4138750 описывается способ производства удобрений из фосфорной кислоты, серной кислоты, безводного аммиака и мочевины, в котором для получения гомогенных расплава или суспензии с низким содержанием влаги из фосфорной кислоты, серной кислоты и безводного аммиака применяют специально сконструированный реактор со скрещенными трубами. Указанный реактор исключает потребность в предварительном нейтрализаторе, и, кроме того, из-за низкого содержания влаги в расплаве или суспензии из схемы исключают осушитель. В реакторе такого типа материал высушивается теплом реакции нейтрализации. Когда удобрения гранулируют путем применения пароводяного или химического способов грануляции, из-за низкого содержания влаги в сырьевых материалах и продуктах часто имеют место проблемы качества процесса и продукта, такие как увеличение гигроскопичности и пластичности, в особенности, когда в продукте присутствуют, например,ПСФ (простой суперфосфат), ТСФ и/или мочевина. Гигроскопичность и пластичность усложняют операции высушивания, просеивания и дробления кроме того, по сравнению с удобрениями, не содержащими этих веществ, сохраняемость указанных сложных удобрения часто ухудшается. Настоящее изобретение имеет своей целью решение проблем грануляции, качества продукта, хранения и т.д. при изготовлении сложных удобрений. Оно относится к способу приготовления сложных удобрений, таких как ,и т.д., в котором твердые сырьевые материалы смешивают в смесителе и вводят в гранулятор вместе с подачей горячего воздуха. Сырьевые материалы гранулируют без помощи воды или любой другой жидкости, такой как аммиак, фосфорная кислота или серная кислота. Таким образом, грануляция является полностью способом грануляции твердых фаз. Из-за отсутствия добавления воды или любой другой жидкости отпадает необходимость высушивания гранулированного продукта. При этом физическое качество продукта также является хорошим. 7247 1 2005.09.30 Важным фактором является то обстоятельство, что способ, согласно настоящему изобретению, имеет большие преимущества перед известными способами грануляции, требующими более высоких температур на стадии высушивания. В частности, важен и затруднителен контроль влажности и температуры высушивания высокая температура может вызвать плавление гранулированного материала, и он будет прилипать к внутренним стенкам и деталям осушителя около выпускного конца. Оптимальные значения для влажности и температуры очень сильно изменяются от продукта к продукту. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает способ приготовления гранул сложных удобрений, содержащих, по меньшей мере, два компонента из набора питательных веществ для растений, представляющего собой азот, фосфор и калий, при этом указанный способ включает в себя следующие этапы обеспечение твердого подаваемого материала, содержащего, по меньшей мере, один твердый сырьевой материал для удобрения и, при необходимости, рециркулируемое вещество,введение указанного материала или его части в плавильное устройство для расплавления требуемой порции указанного материала и выдерживания ее в расплавленном состоянии,введение полностью или частично расплавленного материала и, при необходимости,других желаемых твердых сырьевых материалов в гранулятор для получения гранулированного продукта,охлаждение и, при необходимости, просеивание гранулированного продукта для получения гранул сухого сложного удобрения, имеющих желаемое распределение размеров,причем обеспечиваются условия, при которых в процесс не вводится вода или жидкость, содержащая воду. Плавление подаваемого материала или его части в плавильном устройстве можно осуществить подачей туда горячего воздуха, а также другими средствами, например нагревателями. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, процесс проводят непрерывно, а расплавленную часть подаваемого материала выдерживают постоянной в течение процесса путем регулирования скорости потока указанного материала и температуры горячего воздуха, подаваемого в плавильное устройство. Оптимальная доля расплавленного подаваемого материала зависит от требуемого сорта удобрения и примененных сырьевых материалов. Например, в зависимости от сорта она может составлять приблизительно 10-40 масс. , предпочтительно приблизительно 10-25 масс. , более предпочтительно приблизительно 12-20 масс. . Когда плавление осуществляют с помощью горячего воздуха, подходящая температура горячего воздуха, поданного в плавильное устройство, лежит между 200 С и 550 С. На выходе указанного устройства горячий воздух имеет температуру приблизительно 90-120 С. Желательно, чтобы температура полностью или частично расплавленного подаваемого материала, выходящего из плавильного устройства, лежала между 70 С и 135 , предпочтительно между 70 С и 110 . Способ, согласно изобретению, можно осуществить или введением всех индивидуальных компонентов сырьевых материалов в плавильное устройство, или введением одного или некоторых указанных компонентов в плавильное устройство, а остальных - в гранулятор. Материал, подлежащий введению в плавильное устройство и/или гранулятор, можно предварительно нагреть. Это предпочтительно с точки зрения регулирования температуры процесса. Подходящим образом можно предварительно нагреть материал до температуры в интервале от приблизительно 80 С до приблизительно 110 . Температуру грануляции можно изменять в зависимости от формулы удобрения. Указанная температура предпочтительно находится между приблизительно 75 С и приблизительно 125 С, более предпочтительно между приблизительно 80 С и приблизительно 125 С. 7247 1 2005.09.30 Температура охлажденного гранулированного продукта, подлежащего просеиванию,обычно находится между приблизительно 40 С и 60 С. Типичными сырьевыми материалами твердых удобрений, которые можно применять в рамках настоящего изобретения, являются, например, мочевина, диаммонийфосфат(ДАФ), 24 , моноаммонийфосфат (МАФ), фосфорит, хлорид калия (, т.е. ),простой суперфосфат (ПСФ), тройной суперфосфат (ТСФ), сульфат аммонияи хлорид аммония . Предпочтительно, чтобы сырьевые материалы для удобрений содержали мочевину, в особенности застывшие капли мочевины, и, по меньшей мере, еще один сырьевой материал для удобрения. Дополнительно можно добавить сульфат магния и/или один или несколько микроэлементов, т.е. питательных микроэлементов, таких как бор. Далее могут быть добавлены бентонит, кальцит, оксид кальция, сульфат кальция (безводный или полугидрат), доломит и/или песок и/или любой другой обычно применяемый наполнитель. Согласно настоящему изобретению, все твердые сырьевые материалы (сырьевые материалы для твердых удобрений и, при необходимости, рециркулируемое вещество, питательные микроэлементы и наполнители) можно вводить в плавильное устройство. Однако,можно также вводить в него только часть твердых сырьевых материалов, а оставшуюся их часть вводить в гранулятор. В предпочтительном варианте осуществления способ, согласно изобретению, содержит этап просеивания гранулированного продукта с целью получения гранул сухого сложного удобрения с размером 2-5 мм. Полученный путем просеивания материал с заниженными и завышенными размерами(соответственно 2 мм и 5 мм) можно рециркулировать так же, как указанное рециркулируемое вещество. При необходимости материал с завышенными размерами можно размолоть после просеивания перед рециркуляцией. Температура рециркулируемого вещества после просеивания обычно составляет приблизительно 60 С или менее. Плавильное устройство и гранулятор могут представлять собой раздельные блоки, но могут быть также и частью одного и того же оборудования. По сравнению с традиционными способами грануляции, известными специалистам в этой технологической области, данное изобретение имеет преимущества, поскольку сырьевые материалы гранулируют без помощи какого-либо количества воды или какой-либо другой жидкости, такой как аммиак, фосфорная кислота или серная кислота. Вследствие этого отпадает необходимость в высушивании продукта. Это упрощает операцию грануляции и уменьшает вложенные затраты, т.к. при этом не требуется отдельное оборудование для высушивания. Конечный продукт будет иметь низкое содержание воды (0,2-0,6 масс. ), происходящей из сырьевых материалов. В дополнительном высушивании нет необходимости. В производимых традиционными способами продуктах содержание воды обычно составляет приблизительно 1-2 масс. , вызывая упомянутое выше слеживание и проблемы в обращении. Изобретение иллюстрируется следующими далее примерами. Дополнительно была проконтролирована прочность гранул продукта, полученных в указанных примерах было показано, что после хранения в течение 3 месяцев прочность не изменилась. 7247 1 2005.09.30 Пример 1 Лабораторный способ твердой грануляции Формулы (кг/т) Сырьевой материал Мочевина МАФ ( 11-50) ДАФ( 17-45) ПСФ( 19 ) 4 ( 26 )(2 60 ) Песок Смесь твердых сырьевых материалов вводили в лабораторный гранулятор. Добавили мочевину в виде застывших капель. Плавление смеси осуществляли горячим воздухом на начальном участке гранулятора. Грануляция протекала в грануляторе и, частично, в охладителе. Условия процесса и полученные результаты показаны в табл. 1. Таблица 1 Условия процесса Вводимая дозарециркулируемое вещество кг/ч Доля рециркулируемого вещества Воздушный нагреватель-давление, Н/м 210-5 Температура продукта С выход гранулятора выход охладителя Грануляция Свойства продукта 2 (по методу Карла Фишера -) 7247 1 2005.09.30 Сорт 15-15-15, содержащий МАФпесок, гранулировался лучше, чем тот же сорт,содержащий ДАФПСФ. Сорт 17-17-17, содержащий хлорид аммония, также хорошо гранулировался. Хлорид аммония частично реагировал с мочевиной, образуя комплекс мочевина-4. Содержание питательных веществ каждого продукта и физические свойства продуктов были хорошими продукты были очень сухими. Пример 2 Лабораторный способ твердой грануляции Сорт Формула Смесь твердых сырьевых материалов ввели вместе с рециркулируемым веществом в лабораторный гранулятор. Плавление осуществляли горячим воздухом на начальном участке гранулятора. Грануляция протекала в грануляторе и, частично, в охладителе. Продукты покрыли покрывающим маслом 2 кг/ттальк 3 кг/т. Была получена очень хорошая или хорошая грануляция при хорошем качестве продукта. Однако очень большая влажность воздуха во время процесса вызвала некоторое увеличение содержания воды непосредственно в конечном продукте. Условия процесса и полученные результаты показаны в табл. 2. Таблица 216-0-31 2 А 16-0-31 Наполнитель бентонит 9,0 Вводимая дозарециркулируемое вещество кг/ч Доля рециркулируемого вещества Воздушный нагреватель-давление Н/м 210-5 Температура удобр.выход гранулятора выход охладителя Грануляция Свойства продукта Химический анализ Вода Физические свойства Прочность гранулИстираемостьОбъемная масса кг/л Сыпучесть кг/мин. КрошениеПоглощение влаги 802 ч 4 ч 6 ч Лабораторный способ твердой грануляции 18-12-61,5 кг/т 172 100 155 143 366 53 Смесь твердых сырьевых материалов ввели вместе с рециркулируемым веществом в лабораторный гранулятор. Плавление осуществляли горячим воздухом на начальном участке гранулятора. Грануляция протекала в грануляторе и, частично, в охладителе. Продукты покрыли покрывающим маслом 2 кг/ттальк 3 кг/т. Была получена очень хорошая грануляция при хорошем качестве продукта. Условия процесса и полученные результаты показаны в табл. 3. Таблица 3 Сорт 18-12-61,5 Вводимая дозарециркулируемое вещество кг/ч 9,0 Доля рециркулируемого вещества 0,6 Воздушный нагреватель-давление Н/м 10 Температура удобр. С выход гранулятора 98 выход охладителя 28 Грануляция хорошая Свойства продукта 9 7247 1 2005.09.30 Продолжение таблицы 3 Химический анализ ВодаМочевина -4 Физические свойства Прочность гранулИстираемостьОбъемная масса кг/л Сыпучесть кг/мин. КрошениеПоглощение влаги 802 ч 4 ч 6 ч Пример 4 Лабораторный способ твердой грануляции 12-12-1720,523 кг/т 264 270 89 284 64 6 Смесь твердых сырьевых материалов и рециркулируемого вещества предварительно нагрели до приблизительно 100 С в подающем устройстве гранулятора. Плавление осуществляли горячим воздухом в барабане гранулятора. Грануляция протекала в грануляторе и, частично, в охлаждающем барабане. Продукты покрыли 52 кг/ттальк 3 кг/т. Была получена очень хорошая или хорошая грануляция при хорошем качестве продукта. Условия процесса и результаты испытаний продукта показаны в табл. 4. 7247 1 2005.09.30 Таблица 4 Сорт Вводимая дозарециркулируемое вещество кг/ч Доля рециркулируемого вещества Температура грануляции С Воздух из охладителя С Грануляция Свойства продукта Химический анализ ВодаМочевина -25 - общее 25 -25 -2 В Физические свойства Прочность гранулИстираемостьОбъемная масса кг/л Сыпучесть кг/мин.Поглощение влаги 802 ч 4 ч 6 ч Лабораторный способ твердой грануляции 12-6-24 кг/т 264 100 130 400 6 80 Смесь твердых сырьевых материалов и рециркулируемого вещества предварительно нагрели до приблизительно 100 С в подающем устройстве гранулятора. Плавление осуществляли горячим воздухом в барабане гранулятора. Грануляция протекала в грануляторе и, частично, в охлаждающем барабане. Продукты покрыли 52 кг/ттальк 3 кг/т. Была получена очень хорошая или хорошая грануляция при хорошем качестве продукта. Условия процесса и результаты испытаний продукта показаны в табл. 5. 11 7247 1 2005.09.30 Таблица 5 Сорт Вводимая дозарециркулируемое вещество кг/ч Доля рециркулируемого вещества Температура грануляции С Воздух из охладителя С Грануляция Свойства продукта Химический анализ ВодаМочевина -25 - общее 25 -25-2 В Физические свойства Прочность гранулИстираемостьОбъемная масса кг/л Сыпучесть кг/мин.Поглощение влаги 802 ч 4 ч 6 ч Мочевину расплавили в отдельном реакторе и смешали с другими сырьевыми материалами, предварительно нагретыми до 90 С. Температура в начале и конце грануляции составляла, соответственно, 110,4 С и 103,2 С. Длительность этапа грануляции равнялась 4 мин. Свойства продукта ВодаПрочность гранулБыла получена очень хорошая грануляция. 12 7247 1 2005.09.30 Пример 7 Лабораторный способ твердой грануляции Сорт 15-15-15 276 кг/т 142 кг/т 270 кг/т 300 кг/т Смесь твердых сырьевых материалов и рециркулируемого вещества предварительно нагрели до приблизительно 100 С в подающем устройстве барабана с помощью ИКоблучения. Таким же образом нагрели внешнюю стенку гранулирующего барабана. Перед этим мочевину измельчили. При плавлении мочевины в гранулирующем барабане применили небольшое количество горячего воздуха. Осушающий барабан работал в качестве охладителя. Продукты покрыли 52 кг/ттальк 3 кг/т. Условия процесса Вводимая дозарециркулируемое вещество кг/час Доля рециркулируемого вещества Нагреватель рециркулируемого вещества С Гранулирующий барабанснаружи Свнутри С Воздух, поступающий в охладитель С Воздух, выходящий из охладителя С Грануляция Свойства продукта 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 13