Способ получения гранулированного карбамида

:;к.: ., яет на снижае кружа ю я сфер ранул ячегматержденмельч гранороша гра кар- расиала ие и ение уляУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Сумской филиал Харьковского политехнического института им. В,И,Ленина(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАН Н ОГО КАР БАМ ИДА(57) Изобретение касается производствакарбамида, в частности его гранулирования,что может быть использовано в производстве минеральных удобрений, Цель - повышение выхода товарных фракций гранулята,повышение их качества и снижение доли Изобретение относится к способам получения гранул карбамида укрупненных размеров и может быть использовано в химической промышленности при производстве минеральных удобрений.Известны способы получения гранул карбамида, включающие дробление струй расплава различными устройствами, например при прохождении через перфорированные оболочки, охлаждение капель расплава в аппаратах башенного типа, отсев товарной фракции и возвращение на расплавление отсевов,Однако в способах гранулы имеют размеры преимущественно (1,5 - 3)х 10 м и при внесении в почву очень быстро растворяют 1728232 А7 С 273/16, В 01 3 2/14 фракций, подвергаемых повторному гранулированию, Гранулирование карбамида ведут подачей в тарельчатый гранулятор горячего расплава карбамида в смеси с мелкими фракциями со стадии охлаждения и дробления. При этом расплав карбамида разделяют на два потока в массовом соотношении 0,4 - 0,6:1 с направлением большого потока в гранулятор, а меньшего на распыление в секции охлаждения гранулята,Полученный гранулят выгружают, охлаждают в секции охлаждения рассеиванием, отделяют товарные. фракции от мелких и крупных. Затем крупные фракции дробят в присутствии добавок товарного продукта и после дробления продукт возвращают на повторное гранулирование. Эти условия грануляции позволяют получать целевой продукт с увеличением доли фракции 4 - 12 мм и с содержанием воды 0,3 мас,0 и биурета 0,8 мас.0 . На повторную грануляцию направляют 5 - 17 товарной фракции против 35 - 37 в известном способе. ся, что отрицательно вли щую среду. Этим самым использования продукта,Известен способ получения г бамида, включающий загрузку гор плава и охлажденного товарного в тарельчатый гранулятор, охла рассев полученного гранулята, из отсева и части товарных фракций и направление охлажденного и разного и зернистого материала н Указанный способ является наибо близким по техническому решению и дос гаемым результатам к предполагаемо50 55 изобретению и выбран в качестве прототипа.Недостатком известного способа является получение гранул широкого фракционного состава с низким долевым содержанием укрупненных гранул размером (4 - 12)х 10 м. Кроме того, способ характеризуется необходимостью направления на измельчениеохлаждение и последующее возвращенйе в гранулятор значительного количества гранул товарных фракций, при этом в них повышается содержание биурета,Целью изобретения является увеличение выхода товарных фракций гранулята размером преимущественно (4 - 12)х 10 м, уменьшение возврата гранул товарных фракций на измельчение и повторную грануляцию и снижение биурета в конечном продукте.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения гранул карбида укрупненных размеров, включающему гранулирование горячего расплава карбамида в присутствии охлажденных твердых частиц карбамида, поступающих со стадии дробления в виде некондиционных фракций, в тарельчатом грануляторе с выгрузкой и охлаждением полученного гранулята в секции охлаждения и отделения товарных фракций карбамида от мелких и крупных фракций путем рассеивания с последующим дроблением крупных фракций с добавками товарного продукта и возвратом в гранулятор мелких фракций, полученных на стадиях охлаждения и дробления, на повторное гранулирование, расплав карбамида разделяют на два потока в массовом соотношении 0,4 - 0,6;1 и больший поток направляют в гранулятор, а меньший - распыляют в секции охлаждения гранулята,Разделение на два потока горячего расплава в соотношении 0,4 - 0,6:1 позволяет без нарушения теплового баланса аппарата уменьшить количество продукта товарной фракции, направляемой на дробление и возврат в качестве ретура, а также снизить время пребывания гранул в рабочей зоне аппарата при температуре, близкой к температуре кристаллизации плава, что дает возможность интенсифицировать способ путем увеличения доли выхода гранул карбамида товарных фракций и снизить содержание биурета в готовом продукте. При распылении частиц расплава на стадии охлаждения получают порошкообразный материал с размерами частиц преимущественно(0,05-0,370)х 10 м. Такой материал интенсивнее охлаждается, чем гранулят, поэтому аппарат, обеспечиваю 5 10 15 20 25 30 35 40 45 щий охлаждение карбамида до 28 - 40 С имеет малые размеры.Охлажденный порошкообразный карбамид, полученный при распылении части расплава в охладителе, при направлении его на гранулирование позволяет снизить количество гранулята, которое необходимо возвратить после измельчения и охлаждения на повторную грануляцию. Причем необходимость измельчения доли товарной фракции гранулята составляет 5-17по сравнению с 35 - 37)ь по известному способу, а снижение возвращаемых товарных фракций гранул карбамида на повторное гранулирование способствует получению продукта с пониженным содержанием биурета. Объясняется это тем, что в среднем число циклов подъема температуры карбамида выше 110 С и его охлаждение в предлагаемом способе меньше, чем в известном, Кроме того, резкое снижение температуры расплава, что имеет место при распылении в охладителе, также снижает скорость образования биурета.Поддержание массового соотношения потоков расплава, направляемых на гранулирование и распыление в охладитель более, чем 0,6 - 1 приводит к снижению количества товарной фракции гранул размером (4 - 12)х 10 м. При этом увеличивается выход мелких гранул с гранулятора, Объясняется это тем, что на гранулирование направляется в повышенных количествах твердый продукт с повышенной мелкодисперсной структурой. В соответствии с тепловым и материальным балансами уменьшается потребность в отборе, измельчении и направлении на повторное гранулирование гранул товарных фракций. Поэтому гранулирование протекает при избыточном числе зародышей гранул, что приводит к выходу из гранулятора большего числа гранул малых размеров. Технология начинает характеризоваться увеличением возврата материала мелких гранул, получаемых при отсеве на повторное гранулирование, что способствует также повышению содержания биурета в готовой продукции. Поддержание массового соотношения потоков расплава, направляемых на гранулирование и распыление в охладитель, менее, чем 0,4:1 приводит к необходимости увеличения отвода гранул товарной фракции на измельчение и на возврат размолотого продукта в качестве ретура в гранулятор. При этом возрастает суммарное время пребывания гранулята в аппарате при высокой температуре. Это отрицательно влияет на содержание биурета в готовомпродукте и снижает выход гранул товарной фракции, направляемых потребителю.Способ реализуют следующим образом,Горячий расплав карбамида, содержащий 0,2-6 НО, температура которого на 3 - 6 С выше его температуры плавления, разделяют на два потока в массовом соотношении 0,4 - 0,6:1.Основную часть расплава направляют на тарельчатый гранулятор, куда подается также твердый карбэмид со стадии охлаждения и измельчения. Соотношение горячего расплава и охлажденного измельченного карбамида на грануляторе поддерживают исходя из условия, что на выходе из гранулятора, граиулят имеет температуру на 5- 25 С меньше, чем его температура плавления. На тарельчатом грануляторе при поступлении распыляемого расплава на слой холодных твердых частиц, загруженных на дно тарели, образуются гранулы укрупненных размеров, преимущественно (4 - 12)х 10 м. После гранулятора карбамид поступает в аппарат охлаждения, например барабанного типа, где в качестве охлаждающего носителя используется, например, холодный воздух. Сюда же распыляется меньшая часть расплава карбамида. Распыление плава ведут при условиях образования преимущественно твердых частиц размером (0,05 - 0,370)х 10 м,После охлаждения смесь гранул и порошкообразного карбамида разделяют, например, на грохоте. При грохочении происходит выделение четырех фракций, Фракции (4 - 7)х 10 и (7 - 12)х 10 м выделяют в виде товарных, А фракцию более 12 х 10 м и часть продукта товарных фракций направляют на измельчение и последующее смешение с фракцией 2 х 10 м. Смесь карбамида мелких и раздробленных крупных фракций с температурой 20-40 С направляют в гранулятор.П р и м е р 1 (по известному способу). Берут 100 вес,ч, расплава карбамида, содержащего 5,85 Н 20 и 0,7 биурета, с температурой 136 С и подают на тэрельчатый гранулятор. Сюда же подают 79,4 вес,ч. твердого охлажденного карбамида с влажностью 0,3 фи температурой 28 С,Из гранулята отводят 173,83 вес.ч. гранулята с температурой 128 С. Фракционный состав гранулята следующий, ф : менее 1,5 х 10 м 3,0 (1,5 - 2)х 10 м 8; (2 - 4)х 10 м 73; (4 - 4,5)х 10 м 5; более 4,5 х 10 м 11.Гранулят охлаждают до 28 С и рассеивают с получением 5,21 вес.ч. мелочи, 19,12 вес.ч. крупной фракции и 149,5 вес,ч, гранул товарных фракций, Крупную фракцию и55 телю в качестве товарного продукта.Готовый продукт содержит 0,3 фН 20 и 0,75 фбиурета. Таким образом на повторную переработку в качестве ретура направляют 10,94 гранул товарной фракциикарбамида, полученного на грануляторе,П р и м е р 3, Берут расплав карбэмида,содержащий 5,85 Н 20 и 0,7 биурета, при 55,07 вес.ч. гранул товарных фракций направляют на измельчение, Измельчение ведут до частиц меньше Зх 10 м. Указанный-зтвердый, охлажденный и измельченный кар 5 бамид направляют в гранулятор,Таким образом 36,8 от массы товарной фракции гранулятэ измельчают и направляют на повторную грануляцию,Товарную фракцию гранул карбамида в ко 10 личестве 94,2 вес.ч. с содержанием 0,3 НО и 0,8 фбиурета отправляют потребителю.П р и м е р 2. Берут расплав карбамида,содержащий 5,85 Н 20 и 0,7 биурета, при15 136 С в количестве 100 вес.ч, и разделяютего на два потока в массовом соотношении0,5:1, При этом 33,33 вес.ч, расплава направляют в холодильник, а 66,67 вес.ч. расплава поступает на тарельчатый гранулятор.20 Одновременно на гранулятор подают 52,94вес.ч. твердых охлажденных частиц карбамида со стадий охлаждения и дробления стемпературой 28 С, который имеет следующий фракционный состав, ф :25 Менее 4 х 10 з м 2,5(7 - 12)х 10 м 79,0Более 12 х 10м 6Этот гранулят охлаждают до 28 С в30 аппарате охлаждения барабанного типа, Ваппарат охлаждения распыливают также33,33 вес,ч. исходного расплава карбамида.При распылении расплава получают порошкообразный продукт, содержащий частицы35 диаметром(0,05 - 0,37)х 10 м. После аппарата охлаждения частицы твердого карбамидаподают на стадию рассева. Фракцию гранулразмером более 12 х 10 м полностью, т.е. вколичестве 6,95 вес.ч., направляют на ста 40 дию дробления, например на вэлковой дробилке до получения частиц диаметром5 х 10 м. На дробление направляют также9,76 вес.ч. гранул товарных фракций размером (4 - 7)х 10 м,45 Твердые частицы карбамида размером-зменее 4 х 10 м со стадии охлаждения и частицы после операции дробления с температурой 28 С направляют на тарельчатыйгранулятор в качестве ретура. Со стадии50 рассева отводят 2,74 вес.ч, гранул фракции(7 - 12)х 10 м, которые направляют потреби 172823255 136 С в количестве 100 вес.ч. и разделяют его на два потока в массовом соотношении 0,6:1. При этом 37,5 вес,ч, расплава направляют в холодильник, а 62,5 вес.ч. расплава поступает на тарельчатый гранулятор, Одновременно на гранулятор подают 49,63 вес.ч. твердых охлажденных частиц карбамида со стадий охлаждения и дробления с температурой 28 С.С тарели гранулятора выходит 108,25 вес.ч. гранулята с температурой 128 С, который имеет следующий фракционный состав, ф ;Менее 4 х 10 м 3(7 - 12)х 10 м 70Более 12 х 10м 5Этот гранулят охлаждают до 28 С в аппарате охлаждения барабанного типа. В аппарат охлаждения распыливают также 37,5 вес.ч. исходного расплава карбамида. При распылении расплава получают порошкообразный продукт, содержащий частицы диаметром (0,05 - 0,37)х 10 м. После аппарата охлаждения частицы твердого карбамида подают на стадию рассева. Фракцию гранул размером более 12 х 10 м полностью, т.е. в количестве 5,41 вес,ч, направляют на стадию дробления, например на валковой дробилке, до получения гранул-частиц диаметром менее 5 х 10 м. На дробление направляют также 5,55 вес.ч. гранул товарных фракций размером (4 - 7)х 10 м. Твердые частицы карбамида размером менее 4 х 10 м со стадии охлаждения и частицы после операции дробления с температурой 28 С направляют на тарельчатый гранулятор в качестве ретура.Со стадии рассева отводят 18,27 вес.ч. гранул фракции (4 - 7)х 10 м и 75,77 вес.ч. гранул фракции (7 - 12)х 10 м, которые отправляют потребителю в качестве товарного продукта. Готовый продукт содержит 0,3 Н 20 и 0,78 биурета. Таким образом на повторную переработку в качестве ретура направляют 5 фгранул товарной фракции карбамида, полученных на грануляторе.П р и м е р 4. Берут расплав карбамида, содержащий 5,85 Н 20 и 0,7 биурета, при 136 С в количестве 100 вес.ч. и разделяют его на два потока в массовом соотношении 0,4:1. При этом 28,5 вес,ч. расплава направляют в холодильник, а 71,4 вес, ь расплава поступает на тарельчатый гранулятор. Одновременно на гранулятор подают 56,69 вес.ч. твердых охлажденных частиц карбамида со стадий охлаждения и дробления с температурой 28 С. С тарели гранулятора выходит 124,09 вес,ч, гранулята с темпе 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ратурой 128 С, который имеет следующий фракционный состав, ф :Менее 4 х 10м 2,8(7 - 12)х 10 м 61,5Более 12 х 10м 6Этот гранулят охлаждают до 28 С в аппарате охлаждения барабанного типа. В аппарат охлаждения распыливают также 28,6 вес.ч. исходного расплава карбамида. При распылении расплава получают порошкообразный продукт, содержащий частицы диаметром (0,05 - 0,37)х 10 м. После аппарата охлаждения частицы твердого карбамида подают на стадию рассева. Фракцию гранул размером более 12 х 10 м полностью, т.е, в количестве 7,44 вес,ч, направляют на стадию дробления, например на валковой дробилке, до получения частиц диаметром менее 5 х 10 м. На дробление направляют также 18,76 вес.ч. гранул товарных фракций размером (4 - 7)10 м.Твердые частицы карбамида размером менее 4 х 10 м со стадии охлаждения и частицы после операции дробления с температурой 28 С направляют на тарельчатый гранулятор в качестве ретура.Со стадии рассева отводят 18,1 вес.ч. гранул фракции (4 - 7)х 10 м и 76,317 вес.ч. гранул фракции (7 - 12)х 10 м, которые отправляют потребителю в качестве товарного продукта. Готовый продукт содержит 0,3 фН 20 и 0,78 биурета. Таким образом на повторную переработку в качестве ретура направляют 16,6 гранул товарной фракции карбамида, полученного на грануляторе.П р и м е р 5. Берут расплав карбамида, содержащий 5,85 ф Н 20 и 0,7 биурета, при 136 С в количестве 100 вес.ч. и разделяют его на два потока в массовом соотношении 0,62:1. При этом 38,27 вес,ч, расплава направляется в холодильник, а 61,7 вес,ч. расплава поступает на тарельчатый гранулятор. Одновременно на грануляторе подают 48,99 вес,ч, твердых охлаждающих частиц карбамида со стадий охлаждения и дробления с температурой 28 С,С тарели гранулятора выходит 107,23 вес.ч. гранулята с температурой 128 С, который имеет следующий фракционный состав,:Менее 4 х 10 м 5,5(4 - 7)х 10м 28,5Р - 12)х 10 з м 62Более 12 х 10 з м 4Этот гранулят охлаждают до 28 С в аппарате охлаждения барабанного типа. В аппарат охлаждения распыливают также 38,27 вес,ч, исходного расплава карбамида,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При распылении расплава получаютпорошкообразный продукт, содержащий частицы диаметром (0,05 - 0,37)х 10 м. После аппарата охлаждения частицы твердого карбамида подают на стадию рассева, Фракцию гранул размером более 12 х 10 м полностью, т.е, в количестве 4,29 вес.ч., направляют на стадию дробления, например на валковой дробилке, до получения частиц диаметром менее 5 х 10 м. На дробление направляют также 2,66 вес.ч. гранул товарных фракций размером (4 - 7)х 10 м.Твердые частицы карбамида размером менее 4 х 10 м со стадии охлаждения и частицы после операции дробления с температурой 28 С направляют на тарельчатый гранулятор в качестве ретура.Со стадии рассева отводят 27,9 вес.ч. гранул фракции (4 - 7)х 10 м и 66,48 вес.ч. гранул фракции (7-12)х 10 м, которые отправляют потребителю в качестве товарного продукта.Готовый продукт содержит 0,38 фН 20 и 0,8 биурета, Таким образом на повторную переработку в качестве ретура направляется 2,7 гранул товарной фракции карбамида, полученного нэ грануляторе.П р и м е р 6. Берут расплав карбамида, содержащий 5,85 НгО и 0,7 биурета, при 136 С в количестве 100 вес.ч. и разделяют его на два потока в массовом соотношении 0,37:1. При этом 27 вес,ч, расплава направляется в холодильник, а 73 вес.ч. расплава поступает на тэрельчатый гранулятор. Одновременно на гранулятор подают 57,96 вес,ч. твердых охлажденных частиц карбамида со стадий охлаждения и дробления с температурой 28 С,С тарели гранулятора выходит 114,18 вес.ч. гранулята с температурой 128 С, который имеет следующий фракционный состав,;Менее 4 х 10 м 7(7 - 12)х 10 м 56Более 12 х 10 м 3Этот гранулят охлаждают до 28 С в аппарате охлаждения барабанного типа. В аппарат охлаждения распыливают также 27 вес.ч. исходного расплава карбамида. При распылении расплава получают порошкообразный продукт, содержащий частицы диаметром (0,05 - 0,37)х 10 м. После аппарата охлаждения частицы твердого карбамида подают на стадию рассева. Фракцию гранул размером более 12 х 10 м полностью, т.е. в количестве 3,81 вес.ч., направляют на стадию дробления, например на валковой дробилке, до получения частиц диаметром менее 5 х 10 м. Нэ дробление направляют также 19,78 вес.ч. гранул товарных фракций размером (4 - 7)х 10 м.Твердые частицы карбамида размером менее 4 х 10 м со стадии охлаждения и частицы после операции дробления с температурой 28 С направляют на тарельчатый гранулятор в качестве ретура.Со стадии рассева отводят 23,36 вес,ч, гранул фракции (4 - 7)х 10 м и 71,05 вес.ч. гранул фракции (7-12)х 10 м, которые отправляют потребителю в качестве товарного продукта.Готовый продукт содержит 0,3 фН 20 и 0,8 биурета. Таким образом на повторную переработку в качестве ретура направляется 17,3 ф гранул товарной фракции карбамида, полученного на грануляторе,Приведенные примеры 2 - 6 однозначно демонстрируют преимущества предлагаемого способа относительно известного способа в сопоставимых начальных условиях по температуре исходного плава, его влэгосодержанию, по температуре охлажденных частиц карбамида, поступающих в качестве ретура на гранулятор, и температуре гранулята, выходящего с тарели.П р и м е р 6(сравнительный). Берут 100 вес.ч. расплава карбамида, содержащего 3 Н 20 и 0,75 биурета, с температурой 136 С и подают на тарельчатый гранулятор, Сюда же подают 222,7 вес,ч, твердого охлажденного карбамида с влажностью 0,3 и температурой 40 С.Из гранулятора отводят 319,59 вес.ч. гранулята с температурой 107 С, Фракционныйый состав гранулята следующий,:Менее 1,5 х 10 м 12(4 - 4,5)х 10 м 8Более 4,5 х 10 м 3Гранулят охлаждают до 40 С и рассеивают с получением мелочи 38,35 вес.чкрупной фракции 9,59 вес,чтоварной фракции 271,65 вес,ч.Крупную фракцию в количестве 9,5 вес.ч. и 174,76 вес,ч. гранул товарных фракций направляют на измельчение, Измельчение ведут до частиц меньше Зх 10 м.Указанный твердый охлажденный и измельченный карбамидс температурой 40 С направляют в гранулятор в качестве ретура, Со стадии рассева отводят 96,84 вес.ч. гранул товарных фракций, которые отправляют потребителю. Готовый продукт содержит 0,3 Н 20 и 1,05; биурета. Таким образом на повторную переработку в качестве ретура направляется 64,3 фгранул товарной фракции карбамида, полученного на грануляторе,1728232 12 Твердые частицы карбамида размером менее 4 х 10 м со стадии охлаждения и частицы после операции дробления с темпера 40 45 50 Составитель С,Вакал Редактор Н.Бобкова Техред М.Моргентал Корректор Л.ПатайЗаказ 1378 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 П р и м е р 7, Берут расплав карбамида, содержащий 3 Н 20 и 0,75 биурета, при 136 С в количестве 100 вес.ч. и разделяют его на два потока в массовом соотношении 0,5:1. При этом 33 вес.ч. расплава направляется в холодильник, а 67 вес.ч. расплава поступает в тарельчатый гранулятор, Одновременно на гранулятор подают 151,34 вес.ч. твердых охлажденных частиц карбамида со стадий охлаждения и дробления с температурой 40 С. С тарели гранулятора выходит 213,33 вес.ч. гранулята с температурой 107 С, который имеет следующий фракционный состав, ф :Менее 4 х 10 м 20 (4 - 7)х 10 м 40 (7-12)х 10 м 35 Более 12 х 10 з м 5 Этот гранулят охлаждают до 40 С в аппарате охлаждения барабанного типа. В аппарат охлаждения распыливают также 33 вес,ч. исходного расплава карбамида. При распылении расплава получают порошкообразный продукт, содержащий частицы диаметром (0,05 - 0,37)х 10 м. После аппарата охлаждения частицы твердого карбамида подают на стадию рассева, Фракцию гранул размером более 12 х 10 м полностью, т.е. в количестве 10,66 вес,ч., направляют на стадию дробления до получения частиц диаметром менее 5 х 10 з м. На дробление направляют также 65,92 вес.ч. гранул товарных фракций размером (4 - 7)х 10 м.-з турой 40 С направляют натарельчатый гранулятор в качестве ретура.Со стадии рассева отводят 19,4 вес.ч.гранул фракции (4-7)х 10 з м и 74,66 вес.ч, 5 гранул фракции (7 - 12)х 10 м, которые отправляют потребителю в качестве товарного продукта.Готовый продукт содержит 0,3 фН 20 и0,80 биурета. Таким образом на повтор ную переработку в качестве ретура направляется 43,56 гранул товарной фракции карбамида, полученного на грануляторе.Формула изобретения Способ получения гранулированного 15 карбамида гранулированием горячего расплава карбамида в присутствии охлажденных твердых частиц карбамида, поступающих со стадии дробления в виде некондиционных фракций, в тарельчатом 20 грануляторе с выгрузкой и охлаждениемполученного гранулята в секции охлаждения и отделения товарных фракций карбамида от мелких и крупных фракций путем рассеивания с последующим дроблением 25 крупных фракций с добавками товарногопродукта и возвратом в гранулятор мелких фракций, полученных на стадиях охлаждения и дробления, на повторное гранулирование, отличающийсятем,что,сцелью 30 увеличения выхода товарных фракций гранулята, повышения качества продукта, снижения доли фракций, подвергаемых повторному гранулированию, расплав карбамида разделяют на два потока в массовом 35 соотношении 0,4 - 0,6:1 и больший поток направляют в гранулятор, а меньший распыляют в секции охлаждения гранулята.