Способ получения гранулированного карбамида

(51) В 61 3 союз совктскихсоци иистичкских испувликгосудмствкннок пдткнтноквкдомство ссср госнАткнт сссрог) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вторскому свидетельств(72) Кучерявый ВИБордуков ВА Горбушенков ВА; .Сергеев ЮА; Семина ГВОрехов АВ. (Я Патент США й 3689607,264-13, кп В 013 2/06, 1972Авторское свидетельство СССР й 1291198, кп В ОО 2/04, 1984.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО КАРБАМИДА(7) Изобретение относится к получению гранулировеаого карбамида и позволяет исключить выбросы амаака и карбамида в окружаацую среду и измемть размеры башни Способ получения гранущюванюго карбамида включает разбрызгиваохлаждение капель расплава путем контакта с охлаждающим агентом до температуры ниже темпе-, ратуры затвердевания капель расплава ствол полученных гранул и отработанного хпадагента использование в качестве хладагента жидкого диоксида углерода дроссепитювание жидкого диоксида углерода с образованием газа и твердых частиц, поддержание в башне атмосферного давления В качестве охлаждающего агента используют тоа ко диоксид углерода, который вводят в котичестве необходимом дпя отвода всего ковмества теппотц выдепяацейся при охлаждение и затвердевании карбамида отводимый из баае диоксид углерода окимают и подают на рециркуляцию. 2 ип, 1 таблИзобретение относится к получению гранулированного карбамида.Цель изобретения - исключение выбросов аммиака и карбамида в окружающую среду, изменение размеров башни.На фиг.1 представлена схема установки для осуществления способа с дросселированием С 02, в отдельном сепараторе; на фиг.2 - схема установки для осуществления способа с дросселированием С 02 в башне.П р и м е р 1. В сборник 1 подают поток 2 расплава карбамида (62,7 т/ч), содержащий(здесь и далее составы в мас, ) Н 20 0,5, МНэ 0,2, С 02 0,1. Расплав иэ сборника 1 поступает в грануляционную башню 3 внутренним диаметром 3,5 м. В башне расплав раэбрыэгивэется на капли, которые эатверфдевают в процессе падения(высота падения 50 м). Поток 4 жидкого диоксида углерода (76,3 т/ч) под давлением 40 ата и при температуре -10 дросселируют в сепаратор 5, где в результате дросселирования температура понижается до -75 С и поток разделяется на твердую (30,6 т/ч) и газовую (45,7 т/ч) фазы.Твердый С 02 иэ сепаратора 5 вводят в зону разбрызгивания расплава башни 3, а газообразный С 02 - в нижнюю часть башни с помощью вентилятора 6.Затвердевание и охлаждение капель происходит при их совместном падении с частицами твердого С 02 в атмосфере газообразного С 02. Из нижней части башни по выводу 7 отводят 62,5 т/ч гранулированного карбамида (Н 20 - 0,5, ННз - 0,01). Содержание в продукте гранул размером 1-4 мм - 98 фв том числе размером 2 - 3 мм - 75- 80. Средняя прочность гранул размером 1,7-2.3 мм - 0,96 кгс/гранулу, размером 3- 3,3 мм - 1,44 кгс/гранулу, размером 3,8-4,2 мм - 2,21 кгс/гранулу.Газообразный СО иэ верхней части башни 3 (76,5 т/ч йНэ - 0,16, карбамид - 0,03) вентилятором 8 подают в узел 9 очистки, где его очищают от примесей ЙНэ и карбамида циркулирующим с помощью насоса 10 водным раствором карбамида и углеаммонийных солей(53 т/ч, ИНз,2, С 02 - 8,2, карбамид - 0,6) и водой, подаваемой по трубе 11 в количестве 4,1 т/ч. Часть раствора по трубе 12 (3,8 т/ч) отводят из узла 9 и рециркулируют на стадии производства карбамида, предшествующие выделению его расплава. Очищенный СО 2 иэ узла 9 направляют в узел 13 компримирования и ожижения. По трубе 14 подают С 02, (0,3 т/ч) и по трубе 15 отводят конденсат паров воды (0,8 т/ч, С 02 - 3,0). Сжатый и ожиженный С 02 возвращают в сепаратор 5.П р ц м е р 2, Сжатый жидкий диоксид углерода (поток 4) дросселируют непосред 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ственно в верхнюю часть башни 3, а газообразный С 02 выводят иэ нижней ее части. Получают 62,5 т/ч гранулированного карбамида того же состава и с теми же характеристиками, что в примере 1.По сравнению с известным способом гранулирования карбамида при атмосферном давлении в воздушной среде предложенный способ позволяет сократить размеры аппаратуры; уменьшить высоту грануляционной башни в 1,8 раза, а ее диаметр - в 4,6 раза. Для башен производительностью 1500 т карбамида в сутки (по известному и предложенному способам соответственно диаметр 16 и 3,5 м, высота 90 и 50 м), это приводит к уменьшению материалоемкости башни почти в 50 раз, При этом в отношении энергетических затрат при осуществлении замкнутого цикла хладагента предложенный и известный способы практически равноценны: суммарные энергоэатраты в процессе гранулирования составляют соответственно 0,163 и 0,162 Гкал на 1 т карбамида, Хотя в предложенном способе циркулирующий хладагент подвергается комп римированию, но масса его пачти в 11 раэ меньше, чем масса циркулирующего воздуха по известному способу (76 т/ч против 829 т/ч при равной мощности по карбамиду). Этим и объясняется уравнивание энергозатрат,Затвердевающие капли расплава карбамида передают теплоту кристаллизации газообразному СОг, в котором они падают, а газ - падающим и постепенно испаряющимся частицам твердого С 02, Скорость испарения твердых частиц С 02 в процессе падения невелика, и это обстоятельство позволяет им постоянно присутствовать в потоке падающих капель (гранул) и воспринимать теплоту, отдаваемую последними, в течение всего времени совместного падения в грануляционной башне, Реализация такого режима возможна в том случае, если время испарения частиц хладагента будет соизмеримо с временем падения капель (гранул).Для определения соотношения между скоростями (временами) падения капель (гранул) карбамида, с одной стороны, и частиц твердого С 02, с другой стороны, нами были экспериментально определены следующие величины: 1) время (ю 1) испарения частиц твердого С 02 диаметром оп в потоке газа, движущегося с линейной скоростью 3,5 м/с (таблица 1); 2) мгновенная скорость (0) падения частиц твердого С 02 диаметром б 1 в газообразном С 02 (таблица 2); 3) скорость (02) падения гранул карбамида ди,5 4,7 аметром О 2 в газообразном СО в условиях установившегося режима падения (таблица 3).Из таблиц 2 и 3 видно. что скорости падения гранул карбдмида и мгновенные скорости падения твердых частиц СО при 5 одинаковых диаметрах близки между собой, что обусловливает возможность осуществления заявляемого способа Для уточнения этого вывода следует учесть. однако, что диаметр частиц СО 2 в процессе их падения 10 уменьшается вследствие их испарения. Поэтому на основании данных таблицы 2 нами были определены средние (интегральные) величины скорости ф 1) падения частиц СО 2 в процессе уменьшения их диаметра от на чального (о 1) до конечного значения, которое можно принять равным 0,1 мм, так как частицы меньше этого размера прак 1 ически теряют скорость и зависают вплоть до окончания испарения, По величине легко вычис лить среднее время падения частиц т; в башне заданной высоты. В таблице 4 представлены значения О 1 и т 1 (для гашни с высотой падения 90 м, которую обычно используютдля получения гранул карбамида).Интерполируя и сравнивая величины из таблицы 4 и т 1 из таблицы 1, легко видеть, что среднее время падения частиц СО 2 с высоты 90 м становится равным вре 30 мени их испарения и составляет 22-23 с при начальном диаметре частиц 1,3-1,4 мм, Из таблицы 3 следует, гго скоросгь падения гранул карбамида диалетром 1-4 мл составляет 4,7-9.3 м/с, а время их падения с высоты 90лежит в интервале 10 - 20 с. Это означает, что капли (гранулы) карбамида в течение всего времени полета находится под тепловым воздействием частиц испаряющегося твердого СО 2. т.е. создается режим, необходимый для реализации предложенного способа.Положительный эффект заключается в значительном уменьшении размеров аппаратуры для грануляции, Действительно, увеличение разности температур расплава и хладагента обеспечивает уменьшение необходимой высоты падения затвердевающих капель и, следовательно, уменьшение высоты грднуляционной башни, а также сокращение необходимого количества хладагента и, следовательно, уменьшение диаметра бда ни (при тех же линейных скоростях).Крол 1 е того, как нами было установлено, с увели ь.нием разности между температурами расплава карбамида и хладагента существенно возрастает прочность образующихся гранул, Так в опытах, где эта разность была равна 130-20 = 110 С, прочность гранул диаметром 2, 3 и 4 мм составляла соответственно 0,6. 0,85 и 1,8 кгс/грднулу (прочность определялась как нагрузка, при которой происходит разрушение гранулы). При увеличении разности температур до 130+70) = 200 С прочность гранул возрастала соответственно до 1,0, 1,4 и 2,2 кгс/гранулу. т,е, на 25-65 О.1823213 Таблица 4 Формула изобретения СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО КАРБАМИДА, включающий разбрызгивание расплава карбамида в грануляционной башне. охлаждение капель расплава путем контакта с хладагентом до температуры ниже температуры эатвердевания капель расплава, отвод полученных гранул и отработанного хладагента, использование в качестве хладагента жидкого диоксида углероде, дросселирование жидкого диоксида углерода с образованием газа и твердых частиц, поддержание в башне атмосферного давления, отличающийся тем, что, с целью исключения выбросов аммиака и карбамида в окружающую среду и уменьшения размеров башни, в качестве хладагента используют только диоксид углерода, который вводят в количестве, необходимом для отвода теплоты, выделяющейся при охлаждении и затвердевании карбамида, отводимый иэ башни диоксид углерода сжижают и подают на рециркуляцию.1823213 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Редактор А. ХоринаЗаказ 406 Составитель Р. ГоряиноваТехред М.Моргентал Корректор М. Петрова Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5