流化床造粒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)顆粒(例如，通常用作肥料的尿素顆?；蛳跛徜@顆粒)的流化床反應器及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了生產(chǎn)尿素顆粒，將尿素液體(例如，尿素的水溶液或非水溶液)噴射進入容納固體核的流化床的造粒室中。通過吹送流化氣體(通常為空氣)經(jīng)過核的床而使流化床流態(tài)化。核通過使噴射的尿素液體在其上固化和結(jié)晶而生長，從而形成具有期望平均尺寸的顆粒。NL 2009295和NL 2009297公開了用于生產(chǎn)尿素顆粒的這種流化床反應器的示例。
[0003]通常利用鼓風機將流化空氣吹入造粒室中。在下一室中，例如在滌氣器、旋風器或類似的分離器中將空氣除去。通常利用排氣扇將空氣從造粒反應器中除去。
[0004]通常使所形成的顆粒從造粒室移動到后冷卻器。在后冷卻器中進一步產(chǎn)生粉塵。因此，通常在可以將來自后冷卻器的空氣排放之前，首先在滌氣器中對該空氣進行處理。
[0005]為了避免來自反應器的空氣泄漏，通常在造粒機室中形成通常低于1mbar的中度真空，例如在US 5，779，945和EP 2 253 374 Al中所公開的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提高處理效率，同時降低能耗。
[0007]本發(fā)明的目的是通過流化床反應器而實現(xiàn)的，所述流化床反應器包括具有一個或多個空氣入口的至少一個造粒室、以及位于造粒室的下游處的一個或多個空氣栗，所述一個或多個空氣栗被構(gòu)造成用于經(jīng)過一個或多個空氣入口而抽吸空氣進入至造粒室中。為了這個目的，下游的空氣栗具有在造粒室中產(chǎn)生超過空氣入口與下游空氣栗之間的總壓降的負壓的能力。例如，所述一個或多個空氣栗可以被構(gòu)造成用以產(chǎn)生至少大約50mbar(例如，介于大約50至大約70mbar的范圍內(nèi))的負壓。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)利用鼓風機將空氣吹入至造粒室中，但出入意料地發(fā)現(xiàn)利用下游的空氣栗或風扇抽吸空氣消耗明顯更小的能量，這是因為目前反應器可以被設計成用于較低入口溫度的流化空氣。
[0009]在收集于固體核上的尿素液體結(jié)晶的期間產(chǎn)生熱量。用于流化的空氣從流化床中除去多余的熱量。流化空氣的所需量取決于進入造粒機室的空氣的溫度。如果流化空氣較熱，則需要更多的流化空氣從造粒室中除去多余的熱量。結(jié)果，必須在滌氣器中清理更多的空氣并且排氣扇消耗更多的功率。因此，流化空氣的溫度不應當過高。如果流化空氣的溫度較低，則需要較少的空氣來使流化床冷卻。然而，流化空氣的流入量也必須不應過低，否則核的床將流態(tài)化不充分。因此，流化床反應器應當被設計使得成一方面流化空氣的量必須足以實現(xiàn)良好的流化并且有效地冷卻流化床，而另一方面應當使用于清理和排出排放空氣的能耗最小化。
[0010]用于流化的空氣可以是例如環(huán)境空氣。環(huán)境空氣的溫度可能差異相當大。因此，反應器通常被設計成用于夏季溫度的空氣。就現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)而言，由于鼓風機所產(chǎn)生的熱量而使這些溫度升高大約5-9°C或甚至更大。用于將流化空氣吹入至造粒室中的鼓風機產(chǎn)生熱量。所產(chǎn)生的熱量通常取決于所使用的鼓風機的效率以及鼓風機出口處的壓力。實際上，所產(chǎn)生的熱量使得所經(jīng)過的空氣被加熱至少5°C、通常至少9°C，有時為11°C或更多。
[0011]結(jié)果，目前的反應器被設計成用于相對較高溫度的流化空氣。這導致鼓風機、滌氣器和排氣扇的能耗更高。而且，在冬季，環(huán)境空氣應當被預熱，以使其更接近于反應器設計針對的相對較高的空氣溫度。
[0012]就本發(fā)明的反應器而言，無需在流化空氣入口處使用鼓風機，而是利用至少一個下游的空氣栗將空氣吸入至造粒室中。這意味著流化空氣不被任何鼓風機加熱，并且反應器可以被設計成用于較低入口溫度的流化空氣。為了冷卻流化床，需要消耗較少的空氣，并且較少的空氣需要被洗滌及排出。而且，在冬季可以使用較低但預加熱的溫度。
[0013]利用下游的空氣栗將空氣吸入至反應器中也導致造粒室中的壓力較低。這繼而改善了造粒室中的蒸發(fā)。
[0014]如果使用后冷卻器，則一個或多個空氣栗可以例如定位在后冷卻器的下游處。結(jié)果，進入后冷卻器的空氣不被空氣栗馬達所加熱，因此當空氣進入后冷卻器時已經(jīng)要低大約9_11°C。通過排除流化空氣扇的9-ll°C的加熱，冷卻器可以在例如環(huán)境空氣溫度下操作。這意味著顯著地改善了冷卻器能力。
[0015]后冷卻器通常也屬于供給流化空氣的流化床。位于后冷卻器的下游處的空氣栗可以被構(gòu)造成用于將流化空氣吸入至后冷卻器中，以及任選地吸入至后冷卻器和造粒室二者中。
[0016]造粒室可以是例如噴動床或者任何其它合適類型的流化床。也可以使用不同類型的組合。
[0017]在一個特定的實施例中，反應器可以包括位于一個或多個造粒室下游處和/或一個或多個后冷卻器下游處的一個或多個滌氣器。在這種情況下，用于抽吸流化空氣進入造粒室中的空氣栗可以位于例如一個或多個滌氣器的下游處?？諝饫蹩梢园ɡ缫粋€或多個排氣扇，特別是滌氣器的排氣扇。
[0018]單個滌氣器可以用于洗滌來自后冷卻器的空氣以及來自造粒室的空氣。作為替代，具有一個或多個下游空氣栗的第一滌氣器可以用于造粒室，同時具有一個或多個下游空氣栗的第二滌氣器或滌氣器組可以使用于后冷卻器。
[0019]經(jīng)過滌氣器的壓降優(yōu)選是低的。為了這個目的，可使用包括豎直除霧器的滌氣器。特別地，通過使用用于粗顆粒的第一除霧器(通常具有小于大約2mbar的壓降)與用于細顆粒(例如，亞微米顆粒)的第二除霧器的串聯(lián)布置可以獲得低的壓降。如果除霧器之間的空氣被冷卻，則潮氣的冷凝將使顆粒增大，因而第二除霧器也可以是低壓降類型的。例如在美國專利申請US 2015/0217221中公開了滌氣器的合適構(gòu)造，該美國專利申請的內(nèi)容并入本文中以作為參考。也可以使用具有或不具有滌氣器的其它構(gòu)造。
[0020]本發(fā)明還涉及一種使用上面所公開的流化床反應器來生產(chǎn)顆粒(例如，尿素顆粒)的方法。利用下游的空氣栗，例如通過形成超過空氣入口與空氣栗之間的壓降的負壓，將流化空氣吸入至造粒室中。負壓可以是例如至少大約50mbar，例如介于大約50至大約70mbar的范圍內(nèi)。
[0021]流化床反應器可以例如被構(gòu)造成使得空氣入口與空氣排出口之間的壓降低于800mm水柱，優(yōu)選低于750mm水柱。整個造粒室中的壓降可以是例如500mm水柱或更小。
[0022]進入造粒室的流化空氣的溫度可以是例如低于114°C，例如低于100°C、例如低于90°C。噴動床可以例如在處于120°C或以下溫度下操作。
[0023]造粒室還可以包括連接至造粒液體(例如，尿素水溶液)的供給源的多個噴霧器。這些噴霧器可以例如被構(gòu)造成用于在室中的與一個或多個非噴霧區(qū)鄰近的一個或多個噴霧區(qū)中噴射液體。這些噴霧器可以是例如霧化器或液壓噴霧器，例如風助式液壓噴霧器。
[0024]當把溶液噴射進入造粒機室中時，溶液可以例如具有顯著地超過結(jié)晶點的溫度。如果溶液是尿素溶液，則溶液可以在例如至少大約120°C或至少大約130°C或至少大約135°C的溫度下噴射。如果溶液是硝酸銨溶液，則溶液可以在至少大約160°C或至少大約170°C或至少大約180°C的溫度下噴射。溶液可以在例如1.5-6巴(例如，2-4巴)的流體靜壓或者其它合適的壓力下噴射。噴霧的液滴可以具有例如大約20-120μηι (例如，大約30-60μηι)的平均液滴尺寸。
[0025]就尿素的造粒而言，可以使用高濃度的溶液，例如，尿素含量為尿素溶液總重量的至少90wt%，例如至少95wt%。
[0026I 尿素溶液的含水量通常較低，例如小于尿素溶液總重量的5wt%，例如小于3wt%。如果含水量小于2.5wt% ,則該溶液通常被稱為尿素恪體。
[0027]尿素溶液還可以含有作為減慢尿素結(jié)晶的造粒助劑和作為阻止所生成顆粒團聚的抗結(jié)塊劑的添加劑，例如，甲醛和/或尿素-甲醛縮合物。如果將例如0.1至3% (基于尿素溶液的總重量)的甲醛添加到尿素水溶液中，則霧化的液滴會更好地粘附至尿素核。也可以使用其它合適的添加劑。
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