Способ производства гранул мочевины

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛ МОЧЕВИНЫ(71) Заявитель ХИДРО АГРИ СЛЕЙСКИЛ Б.В.(72) Авторы Андре Фирмэн КАЙАЭР,Роже Альфонс Камиль АНТОНЮ(73) Патентообладатель ХИДРО АГРИ СЛЕЙСКИЛ Б.В.(57) 1. Способ производства гранул мочевины из расплава или раствора мочевины путем распыления смеси расплава или раствора мочевины и грануляционной добавки, выбранной из ряда, содержащего формальдегид, метилолмочевину, продукты конденсации мочевины и формальдегида, гексаметилентетрамин, в форме очень мелких капелек в псевдоожиженный слой частиц мочевины, отличающийся тем, что грануляционную добавку вводят в расплав или раствор мочевины перед распылением в такой период времени, чтобы в смеси грануляционная добавка и расплав или раствор мочевины имели контакт в течение, по крайней мере, 20 с, но не более 20 мин. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что время контактирования составляет от 25 с до 15 мин. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что количество грануляционной добавки в пересчете на формальдегид составляет 0,3-0,8 мас.относительно массы гранул мочевины. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что необходимое время контактирования обеспечивают присутствием буферной емкости между ячейкой для смешивания и псевдоожиженным слоем. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что необходимое время контактирования обеспечивают путем добавления грануляционной добавки к раствору мочевины перед выпариванием из него воды для получения расплава или раствора мочевины, подаваемого на распыление. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что размер очень мелких капелек составляет от 25 до 250 мкм. Настоящее изобретение относится к способу производства гранул мочевины. Известны различные способы производства гранул мочевины. В прошлом преобладающим являлся способ, при котором по существу безводный расплав мочевины (имеющий содержание воды не более, чем от 0,1 до 0,3 мас. ) распыляли с вершины колонны гранулирования в восходящем потоке воздуха с температурой окружающей среды, в котором капельки отверждались с образованием так называемых гранул (дробинок). Эти гранулы (дробинки) имели относительно небольшой максимальный диаметр и были механически довольно слабыми. Гранулы мочевины, имеющие большие размеры и лучшие механические свойства, в настоящее время получают грануляцией по существу безводного расплава мочевины или водного раствора мочевины в псевдосжиженном слое 1. В упомянутом способе водный раствор мочевины, имеющий концентрацию мочевины 70-99,9 мас. , предпочтительно 85-96 мас. , распыляют в виде очень мелких капелек, имеющих средний диаметр 20-120 м, в псевдосжиженный слой частиц мочевины при такой температуре, при которой вода испаряется из раствора, распыленного на частицы, и мочевина отверждается на частицах с образованием гранул, имеющих желаемый размер, который может составлять 2,5 мм и более. Так как в этом способе образуются довольно большие количества летучей пыли, в особенности, если раствор мочевины, используемый в качестве исходного материала, содержит более 5 мас. , в частности более 10 мас.воды, к раствору мочевины предпочтительно добавляют замедлитель кристаллизации или грануляционную добавку для мочевины, в частности водорастворимую добавку или продукт конденсации формальдегида и мочевины, посредством чего значительно снижается или даже подавляется образование летучей пыли. В результате введения грануляционной добавки гранулы остаются пластичными при образовании, при этом, благодаря вальцеванию и/или соударениям во время образования, можно получить механически прочные, гладкие и круглые гранулы. Образовавшиеся гранулы имеют высокое сопротивление раздавливанию, высокую ударную прочность и незначительную склонность к образованию летучей пыли при истирании, и, более того, они не слеживаются даже при продолжительном хранении, хотя мочевина проявляет сильную природную склонность к слеживанию. Хотя описанный способ является значительным шагом вперед в отношении улучшения свойств гранул мочевины, все же существовала необходимость дальнейшего усовершенствования, в особенности в отношении уменьшения пылеобразования во время грануляции и образования летучей пыли из конечного продукта. Задачей настоящего изобретения является создание способа производства гранул мочевины, предпочтительно путем описанной выше грануляции, когда количество пыли, образованной во время грануляции, а также количество летучей пыли из конечного продукта уменьшается. Поставленная задача решается в предлагаемом способе производства гранул мочевины из расплава или раствора мочевины путем распыления смеси расплава или раствора мочевины и грануляционной добавки,выбранной из ряда, содержащего формальдегид, метилолмочевину, продукты конденсации мочевины и формальдегида, гексаметилентетрамин, в форме очень мелких капелек, в псевдосжиженный слой частиц мочевины, при этом грануляционную добавку вводят в расплав или раствор мочевины перед распылением в такой период, чтобы в смеси грануляционная добавка и расплав или раствор мочевины имели контакт в течение, по крайней мере, 20 с, но не более 20 мин Неожиданно было обнаружено, что при добавлении грануляционной добавки в такой период, чтобы смесь грануляционной добавки и мочевины имели контакт в течение указанного времени, получают более совершенный способ и продукт более высокого качества. Способ является более экономичным, благодаря снижению количества пыли, образуемой при грануляции, что позволяет сократить количество жидкости, используемой для промывки воздуха из гранулятора и,следовательно, количество пара для выпаривания воды из упомянутого раствора мочевины. Кроме того, заметно сокращается количество летучей пыли от истирания конечного продукта, что является важным преимуществом при дальнейшем использовании продукта. Оптимальное значение времени контактирования зависит от различных факторов, например от содержания воды в расплаве или растворе мочевины, температуры, количества грануляционной добавки и химического состава добавки. В частности было отмечено, что при более коротком времени контактирования пылеобразование и образование летучей пыли не уменьшалось. Увеличение времени контактирования (более 20 мин) приводило к образованию биурета и триурета в недопустимо высоких количествах. Предпочтительное время контактирования, при котором получают оптимальные результаты, составляет от 25 с до 20 мин. 2 3708 1 Предпочтительными гранулированными добавками являются формальдегид и водорастворимые аддукты и/или продукты конденсации формальдегида и мочевины, производство которых известно 2,3. В качестве гранулированных добавок можно также использовать аддукты формальдегида и мочевины,полученные вначале в щелочной среде и затем сконденсированные в кислой среде с образованием от тонкослойных до сиропообразных жидкостей, например жидких клеев, используемых при производстве картона из макулатуры. Способ, согласно изобретению, можно применять при традиционном производстве мочевины в обычной грануляционной ячейке 1. При осуществлении способа, согласно изобретению, синтетический раствор мочевины, полученный с фабрики по производству мочевины, концентрацию которого необязательно впоследствии доводят до требуемого содержания воды, смешивают с грануляционной добавкой, предпочтительно в количестве от 0,3 до 0,8 мас. , вычисленном в пересчете на формальдегид, относительно массы конечных гранул мочевины. Смешивание можно осуществлять на любом этапе выполнения способа при условии, что обеспечено необходимое время контактирования. Для обеспечения необходимого времени контактирования вводят отдельную буферную емкость между ячейкой для смешивания и псевдосжиженным слоем. Альтернативно,грануляционную добавку можно добавить перед выпариванием воды из раствора мочевины при условии, что время контактирования остается в пределах указанного выше диапазона. Кроме того, было обнаружено, что при осуществлении способа, согласно изобретению, образуется состав гранул, который безупречно возобновляется, посредством чего также предотвращается образование летучей пыли, при этом полученные гранулы мочевины имеют очень высокое сопротивление раздавливанию и очень высокую плотность. Еще одна особенность состоит в том, что гранулы мочевины, полученные заявляемым способом, не слеживаются даже при длительном хранении. Как было упомянуто выше, грануляционную добавку используют в количестве, предпочтительно соответствующем 0,3-0,8 мас.формальдегида, вычисленном относительно массы гранул мочевины. При желании можно использовать грануляционную добавку в большем количестве, но это не добавляет каких-либо особенных преимуществ. Может быть использована грануляционная добавка в любой подходящей форме, но предпочтительно в виде концентрированных водных растворов, в которых ее концентрация составляет от 30 до 80 мас. . Гранулы после их образования предпочтительно охлаждают до температуры окружающей среды, например до 40-45 С для тропических условий или до 30 С для умеренных климатических условий, например,посредством потока воздуха, влагосодержание которого предпочтительно уменьшают до такой степени, что во время процесса охлаждения гранулы не абсорбируют влагу из него. Гранулы мочевины, полученные способом согласно настоящему изобретению, могут быть использованы в сочетании с суперфосфатом и тройным суперфосфатом. Кроме того, могут быть использованы и другие компоненты, например, калийные удобрения (обычно КС). Гранулирование мочевины можно осуществить путем распыления водного раствора на псевдосжиженные зародыши кристаллизации мочевины, при этом упомянутый раствор имеет концентрацию мочевины 70-99 мас. . Предпочтительным является использование раствора, имеющего концентрацию мочевины 85-96 мас. . Раствор мочевины распыляют газом, например воздухом. Предпочтительно раствор распыляют в псевдосжиженном слое зародышей кристаллизации мочевины, так как при распылении на слой, распыляемые капельки могут быть унесены воздухом псевдоожижения, выходящим из слоя. Давление распыляющего воздуха составляет предпочтительно 118-392 кПа (1,2-4,0 атм.). Это давление оказывает весьма значительное влияние на размер распыляемых капелек. Чем выше давление, тем меньше распыляемые капельки. Средний диаметр капли составляет предпочтительно от 25 до 250 мкм. Размер зародышей кристаллизации мочевины, подаваемых в псевдосжиженный слой, в котором происходит грануляция, обычно составляет от 0,2 до 3 мм, но может быть и больше, когда получают гранулы мочевины большего размера. Температура псевдосжиженного слоя зародышей кристаллизации мочевины обычно находится в диапазоне между 70 С и 115 С, предпочтительно между 80 и 100 С. Внутри этих пределов температуру можно снижать по мере возрастания концентрации мочевины в растворе, распыленном на зародыши кристаллизации. Температуру псевдосжиженного слоя можно регулировать соответствующим выбором температуры псевдосжижающего воздуха и концентрацией распыляемого раствора мочевины. Раствор мочевины распыляют над зародышами кристаллизации мочевины в виде очень мелких капелек. Под влиянием температуры, преобладающей в псевдосжиженном слое, вода испаряется из раствора и мочевина кристаллизуется на поверхности зародышей кристаллизации мочевины. Вследствие маленького размера капелек, они обычно покрывают только часть поверхности отдельных зародышей кристаллизации мочевины. Таким образом предотвращается образование структуры гранул, похожей на луковицу, в которой зародыши кристаллизации последовательно покрыты по существу наложенными слоями. Как следствие,гранулы, полученные способом в соответствии с настоящим изобретением, не проявляют напряжения, свой 3 3708 1 ственные структуре, похожей на луковицу. Полагают, что превосходные механические свойства гранул мочевины, полученных способом в соответствии с настоящим изобретением, получают благодаря отсутствию этих напряжений. Еще одним преимуществом очень маленького размера капли распыляемого раствора мочевины является то, что из нее можно полностью выпарить воду в течение короткого периода времени. Продукт, получаемый способом в соответствии с настоящим изобретением, содержит лишь незначительные количества свободного 3, 2, влаги и биурета, имеет такие механические свойства, которые являются подходящими для пневматической транспортировки, и остается свободно текучим даже после продолжительного хранения. Особенное преимущество способа в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что во время грануляции почти полностью предотвращается образование биурета. Таким образом, путем распыления раствора мочевины, имеющего, например, содержание мочевины 75-85 мас. , и содержание биурета менее чем 0,1 , можно получить гранулы мочевины с содержанием биурета менее 0,1 . Гранулы мочевины, полученные способом согласно настоящему изобретению, являются весьма подходящими для покрытия, например, серой для образования медленно высвобождаемых гранул, благодаря превосходной сферичности и закрытой поверхности которых сводят к минимуму необходимое количество покрывающего материала. Способ в соответствии с настоящим изобретением можно осуществлять в любом типе гранулятора с псевдосжиженным слоем. Один из примеров устройства для осуществления способа схематически представлен на рисунке, на котором изображен гранулятор, разделенный на множество отделений 2, 3 и 4 для грануляции и последующие отделения 5 и 6 для последующего охлаждения и сушки гранул мочевины. Гранулятор 1 содержит решетку 7, которая поддерживает псевдосжиженный слой и пропускает воздух псевдосжижения,возможно предварительно нагретый в одном или нескольких подогревателях (на чертеже не показаны) и подаваемый через трубопровод 8. Пространство ниже решетки можно разделить тем же самым образом, что и пространство, расположенное над ней, на отделения, в этом случае воздух псевдосжижения подают в каждое из этих отделений. Гранулятор 1, кроме того, снабжен в донной части пневматическими системами распыления 9, 10 и 11, которые выступают выше уровня решетки 7. Можно использовать две или несколько систем распыления (распылителя) в каждом отделении. Через эти распылители раствор мочевины, к которому добавляют грануляционную добавку, подаваемый через трубопровод 13, распыляют с помощью потока воздуха, подаваемого через трубопровод 14, в отделения грануляции 2, 3 и 4. Раствор мочевины подают в буферную емкость 13 с через линию 13 а. В то же самое время грануляционную добавку вводят в буферную емкость 13 с через линию 13. Размеры буферной емкости такие, что гарантируется достаточное время контактирования раствора мочевины и грануляционной добавки. Псевдосжиженный слой состоит из зародышей кристаллизации мочевины. Для последующего кондиционирования, охлаждения и возможной сушки гранул в отделениях 5 и 6 гранулятор 1 снабжен трубопроводом 16 для подачи воздуха. Для удаления воздуха и возможно увеличенных частиц пыли гранулятор 1 имеет разгрузочные трубопроводы 17 и 18, которые присоединены к скруберру 19, в котором воздух промывается разбавленным раствором мочевины для удаления пыли и возможно остающихся очень маленьких гранул. Для того, чтобы можно было достигнуть высокой эффективности промывки, воду можно распылять в воздух через распылитель 23. Воздух, очищенный от пыли, можно выпустить через разгрузочный трубопровод 24, а образованный разбавленный раствор мочевины выпускают через трубопровод 25. Гранулятор 1, кроме того, содержит донный спуск 26 для гранул мочевины, расположенный над вибрационным желобом 27, откуда гранулы транспортируют к просеивающему устройству (грохоту) 28, в котором их разделяют на фракции, а именно на мелкоразмерную фракцию, имеющую желаемые размеры, и крупноразмерную фракцию. Фракцию, имеющую желаемые размеры, необязательно пропускают через холодильник 29 к месту хранения, где можно осуществить дальнейшее разделение на фракции для различных целей. По желанию холодильник можно расположить выше по потоку от просеивающего устройства (грохота). Крупноразмерную фракцию гранул, отделенную в просеивающем устройстве (грохоте) 28, транспортируют в дробилку 30, в которой эту фракцию дробят до необходимого размера, чтобы она могла быть использована в дальнейшем в качестве свежих зародышей кристаллизации. Мелкоразмерную фракцию, отделенную в просеивающем устройстве (грохоте) 28, пропускают через трубопровод 32 в трубопровод 31 вместе с фракцией из дробилки 30 и подают в гранулятор 1. Некоторое количество гранул мочевины, удаленных из системы в хранилище, заменяют свежими зародышами кристаллизации мочевины из дробилки. Размер гранул продукта зависит от ряда факторов, например, количества зародышей кристаллизации мочевины в псевдосжиженном слое, размера этих зародышей кристаллизации, количества раствора мочевины,распыленного в единицу времени, и времени пребывания зародышей в слое. Таким образом, например, гранулы продукта большего размера можно получить, если уменьшить количество зародышей кристаллизации в псевдосжиженном слое и увеличить время их пребывания. Для того, чтобы можно было сохранять предварительно определенный гранулометрический состав продукта, необходимо, чтобы содержимое слоя сохраня 4 3708 1 лось постоянным настолько, насколько это возможно, как в отношении гранулометрического состава, так и в отношении количества зародышей кристаллизации. Это можно достигнуть путем обеспечения постоянного соответствия количества по весу зародышей кристаллизации мочевины с правильным гранулометрическим составом, добавляемых в псевдосжиженный слой, количеству по весу гранул продукта, уделенных из слоя. Если по той или иной причине, происходят отклонения от желаемых размеров продукта, эти отклонения автоматически корректируют в вышеописанном варианте способа если продукт становится крупным, крупноразмерную фракцию отделяют в просеивающем устройстве (грохоте) 28, при этом нагрузка дробилки 30 будет возрастать, и через линию 31 в псевдосжиженный слой в грануляторе 1 подают большее количество зародышей кристаллизации, посредством чего уменьшается средний диаметр гранул. Работу дробилки 30 регулируют следующим образом если измельченный продукт слишком мелкозернистый, в псевдосжиженный слой подается слишком много пыли, откуда она уносится газом псевдосжижения или вызывает агломерацию, если измельченный продукт слишком крупнозернистый, в псевдосжиженный слой подают очень мало зародышей кристаллизации. Изобретение ниже будет проиллюстрировано с помощью примеров. В устройстве, которое представлено на фигуре, гранулировали 1700 т/д. мочевины. К мочевине добавили грануляционную добавку, основанную на конденсате мочевины и формальдегида, в количестве, соответствующем 0,50 мас.2, вычисленном относительно конечного продукта. Время контактирования грануляционной добавки и расплава мочевины изменяли. В таблице представлены результаты различных опытов. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.