LU103096B1 - Process for energy-optimized granulation of urea-containing particles and fluid bed granulator system - Google Patents
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Abstract
Verfahren für eine energieoptimierte Granulation von harnstoffhaltigen Partikeln und Fließbettgranulatorsystem Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine energieoptimierte Granulation von harnstoffhaltigen Partikeln, in einem Fließbettgranulatorsystem (1). Bei einem Verfahren bei dem die benötigte Energie zum Kühlen der harnstoffhaltigen Partikel minimiert wird, wobei das Verfahren und der Betrieb des Fließbettgranulatorsystems (1) prozesstechnisch optimiert werden, ist vorgesehen, dass die harnstoffhaltigen Partikel nach der Granulation in einer Kühlzone (2) eines Fließbettgranulators (3) auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 80 °C und 108 °C abgekühlt werden und dass mindestens ein Teil der harnstoffhaltigen Partikel nach einer Vorsiebung mittels eines Bulkflow Kühlers (4) auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 30 °C und 50 °C abgekühlt werden.Method for energy-optimized granulation of urea-containing particles and fluid bed granulator system The invention relates to a method for energy-optimized granulation of urea-containing particles in a fluid bed granulator system (1). In a method in which the energy required to cool the urea-containing particles is minimized, wherein the method and operation of the fluid bed granulator system (1) are optimized in terms of process technology, it is provided that the urea-containing particles are cooled after granulation in a cooling zone (2) of a fluid bed granulator (3) to a temperature in a range between 80 °C and 108 °C and that at least some of the urea-containing particles are cooled to a temperature in a range between 30 °C and 50 °C after pre-sieving by means of a bulk flow cooler (4).
Description
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BeschreibungDescription
Verfahren für eine energieoptimierte Granulation von harnstoffhaltigen Partikeln undProcess for energy-optimized granulation of urea-containing particles and
FlieRbettgranulatorsystemfluid bed granulator system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine energieoptimierte Granulation von harnstoffhaltigenThe invention relates to a process for energy-optimized granulation of urea-containing
Partikeln, in einem FlieRbettgranulatorsystem.particles, in a fluid bed granulator system.
Daneben betrifft die Erfindung ein FlieRbettgranulatorsystem für eine energieoptimierteIn addition, the invention relates to a fluid bed granulator system for energy-optimized
Granulation von harnstoffhaltigen Partikeln.Granulation of urea-containing particles.
Aufgrund des kontinuierlichen Wachstums der Weltbevölkerung besteht ein ständiger Bedarf an zuverlässigen, leicht herstellbaren und preiswerten Düngemitteln. Diese herkömmlichenDue to the continuous growth of the world population, there is a constant need for reliable, easy to produce and inexpensive fertilizers. These conventional
Düngemittel können Stickstoff, Phosphat, Schwefel, Kalzium, Selen, Kalium oderFertilizers can contain nitrogen, phosphate, sulfur, calcium, selenium, potassium or
Mikronährstoffe enthalten. Ein gängiger, weit verbreiteter Dünger enthält Harnstoff alsMicronutrients. A common, widely used fertilizer contains urea as
Hauptbestandteil. Der wasserlösliche Harnstoff wird im Boden schnell abgebaut, wobeiMain component. The water-soluble urea is quickly broken down in the soil,
Ammoniak und Nitratverbindungen entstehen. Je nach Anwendung kann das Düngemittel nurAmmonia and nitrate compounds are formed. Depending on the application, the fertilizer can only
Harnstoff oder eine Kombination von Harnstoff mit einem oder mehreren der vorgenanntenUrea or a combination of urea with one or more of the above
Bestandteile, z. B. Phosphat, Schwefel, Kalium oder Spurennährstoffen, enthalten.components such as phosphate, sulfur, potassium or trace nutrients.
Harnstoff kann in großem industriellen Maßstab durch Reaktion von Ammoniak mitUrea can be produced on a large industrial scale by reacting ammonia with
Kohlendioxid in einer (vereinfachten) zweistufigen Reaktion hergestellt werden: 2 NH; + CO, 2 H,N-COONH, (1)Carbon dioxide can be produced in a (simplified) two-step reaction: 2 NH; + CO, 2 H,N-COONH, (1)
H2N-COONH4, 2 (NH2)aCO + H,O (2)H2N-COONH4, 2 (NH2)aCO + H,O (2)
Nach der Synthese sind weitere Prozessschritte erforderlich, um ein transportables und lagerfähiges Harnstoffdüngemittel zu erhalten. Zu den gängigen technischen Verfahren gehören verschiedene Granulierungstechniken wie Prilling, Trommelgranulierung oderAfter synthesis, further process steps are required to obtain a transportable and storable urea fertilizer. Common technical processes include various granulation techniques such as prilling, drum granulation or
FlieRbettgranulierung. Vor allem Prilling-Verfahren haben einige kritische Nachteile, wie relativ weiche Partikel und manchmal deformierte, inhomogene Partikel.Fluid bed granulation. Prilling processes in particular have some critical disadvantages, such as relatively soft particles and sometimes deformed, inhomogeneous particles.
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Diese Probleme können durch den Einsatz eines FlieRbettgranulationsverfahrens vermieden werden, das zu härteren, stabileren und homogeneren Granulaten führt. Der daraus resultierende granulierte Harnstoff eignet sich besonders gut für Massenmischungen.These problems can be avoided by using a fluid bed granulation process, which results in harder, more stable and more homogeneous granules. The resulting granulated urea is particularly suitable for bulk blending.
Außerdem kommt es beim Mischen und Transportieren des harnstoffhaltigen Düngers zu weniger Entmischung oder mechanischen Beschädigungen. Größe, GrôfBenverteilung,In addition, there is less segregation or mechanical damage when mixing and transporting the urea-containing fertilizer. Size, size distribution,
Geometrie und mechanische Eigenschaften des Endprodukts hängen in hohem Maße von derGeometry and mechanical properties of the final product depend to a large extent on the
Temperatur während des Granulationsprozesses ab. Daher ist eine kontrollierteTemperature during the granulation process. Therefore, a controlled
Temperaturumgebung von wesentlicher Bedeutung, um ein reproduzierbares Produktgranulat mit konstanten Produkteigenschaften, z.B. in Bezug auf Härte, Anbackungen oderTemperature environment is essential to obtain a reproducible product granulate with constant product properties, e.g. in terms of hardness, caking or
Staubbildung, zu erreichen.dust formation.
Fließbettgranulatorsysteme sind weitgehend auf die Verwendung von Umgebungsluft zurFluid bed granulator systems are largely based on the use of ambient air for
Kühlung angewiesen. Daher kann die Kapazität eines Fließbettgranulators begrenzt sein, abhängig von der Temperatur der Umgebungsluft oder der Wärmemenge, die von derTherefore, the capacity of a fluid bed granulator may be limited depending on the temperature of the ambient air or the amount of heat generated by the
Umgebungsluft abgeführt werden kann. Dies kann zu hohen Temperaturen in der Anlage führen, was die Menge des herstellbaren Produkts verringert oder zu einer Verringerung derThis can lead to high temperatures in the plant, which reduces the amount of product that can be produced or leads to a reduction in the
Produktqualität und einer Verschlechterung der Betriebsbedingungen führen kann. Außerdem kann unter bestimmten Betriebsbedingungen (z. B. bei sehr hoher Produktbelastung) dieproduct quality and a deterioration of the operating conditions. In addition, under certain operating conditions (e.g. very high product load) the
Granulationstemperatur zu hoch werden. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn die Anlage mit hoher Kapazität oder hoher Umgebungstemperatur oder beidem betrieben wird. Außerdem sind viele Anlagen bereits mit einem FlieRbettkühler ausgestattet, um die Granulattemperatur von etwa 95 °C auf 60-70 °C zu senken. Dies erfordert eine große Menge Umgebungsluft und kann auch unter den oben genannten Betriebsbedingungen schwierig sein.Granulation temperature can become too high. This is especially the case when the plant is operating at high capacity or high ambient temperature or both. In addition, many plants are already equipped with a fluid bed cooler to reduce the granule temperature from around 95 °C to 60-70 °C. This requires a large amount of ambient air and can be difficult even under the above operating conditions.
Das Abkühlen der harnstoffhaltigen Partikel ist mit hohem Energieaufwand zur Bereitstellung der Kühlluft verbunden. Darüber hinaus ist es wichtig, die harnstoffhaltigen Partikel zu prozessgünstigen Zeitpunkten zu kühlen, um das Verfahren möglichst effizient gestalten zu können.Cooling the urea-containing particles requires a lot of energy to provide the cooling air. In addition, it is important to cool the urea-containing particles at times that are favorable for the process in order to make the process as efficient as possible.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für eine energieoptimierteThe invention is therefore based on the object of providing a method for energy-optimized
Granulation von harnstoffhaltigen Partikeln sowie ein FlieRbettgranulatorsystem anzugeben, bei denen die benötigte Energie zum Kühlen der harnstoffhaltigen Partikel minimiert wird, wobei das Verfahren und der Betrieb des Fließbettgranulatorsystems prozesstechnisch optimiert werden.Granulation of urea-containing particles and a fluid bed granulator system in which the energy required for cooling the urea-containing particles is minimized, whereby the process and operation of the fluid bed granulator system are optimized in terms of process technology.
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Diese Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 zunächst dadurch gelôst, dass die harnstoffhaltigen Partikel nach derThis object is achieved in the present invention by the features of the characterizing part of claim 1 in that the urea-containing particles after the
Granulation in einer Kühlzone eines FlieRbettgranulators auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 80 °C und 108 °C abgekühlt werden, und dass mindestens ein Teil der harnstoffhaltigen Partikel nach einer Vorsiebung in einem zweiten Schritt mittels eines BulkflowGranulation in a cooling zone of a fluid bed granulator to a temperature in a range between 80 °C and 108 °C, and that at least some of the urea-containing particles are, after pre-sieving, in a second step by means of a bulk flow
Kühlers auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 30 °C und 50 °C abgekühlt werden.cooler to a temperature in a range between 30 °C and 50 °C.
Bei der Kühlzone kann es sich um einen FlieBbettkühler handeln, der mittels eines Gebläses eine Luftkühlung der harnstoffhaltigen Partikel erreichen kann. Um Investitionskosten zu sparen, ist der FlieBbettkühler im Flie&bettgranulator angeordnet. Da der Energieaufwand für die Verdichtung der Kühlluft vergleichsweise hoch ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die harnstoffhaltigen Partikel in der Kühlzone auf eine Temperatur zwischen 80 °C und 108 °C abgekühlt werden. Die harnstoffhaltigen Partikel verlassen den Flie&bettgranulator beziehungsweise eine Granulationszone innerhalb des FlieBbettgranulators mit einerThe cooling zone can be a fluid bed cooler, which can achieve air cooling of the urea-containing particles by means of a fan. In order to save investment costs, the fluid bed cooler is arranged in the fluid bed granulator. Since the energy required for compressing the cooling air is comparatively high, the invention provides that the urea-containing particles are cooled in the cooling zone to a temperature between 80 °C and 108 °C. The urea-containing particles leave the fluid bed granulator or a granulation zone within the fluid bed granulator with a
Temperatur über 100 °C. Die Abkühlleistung in der Kühlzone ist daher energetisch im Vergleich zur Abkühlung im zweiten Schritt gering.Temperature above 100 °C. The cooling capacity in the cooling zone is therefore energetically low compared to the cooling in the second step.
Unter einem Bulkflow Kühler ist ein Wärmetauscher zu verstehen, bei dem das zu kühlendeA bulk flow cooler is a heat exchanger in which the material to be cooled
Produkt zwischen geschweißten Wärmetauscherplatten nach dem Prinzip „first in, first out“ vergleichsweise sanft fließen kann. Auf der anderen Seite der Platten strömt Kühlwasser mit einer geeigneten Temperatur. Durch diese indirekte Methode der Wärmeübertragung wird dieProduct can flow relatively gently between welded heat exchanger plates according to the “first in, first out” principle. Cooling water flows at a suitable temperature on the other side of the plates. This indirect method of heat transfer reduces the
Notwendigkeit von Ventilatoren, Sackfiltern oder Wäschern minimiert. Auf diese Weise kann eine kostengünstige Lösung zum Kühlen, aber auch zum Erhitzen von Schüttgütern bereitgestellt werden. Zusätzlich ist der Kühlvorgang selbst emissionsfrei.The need for fans, bag filters or washers is minimized. This provides a cost-effective solution for cooling, but also for heating bulk materials. In addition, the cooling process itself is emission-free.
Mit Hilfe des Bulkflow Kühlers werden die harnstoffhaltigen Partikel beziehungsweise ein Teil der harnstoffhaltigen Partikel, sprich, der Teil, der nach der Vorsiebung noch in den BulkflowWith the help of the bulk flow cooler, the urea-containing particles or a part of the urea-containing particles, i.e. the part that still enters the bulk flow after pre-screening,
Kühler geleitet wird, auf eine Temperatur zwischen 30 °C und 50 °C abgekühlt. Der Bulkflowcooler, cooled to a temperature between 30 °C and 50 °C. The bulk flow
Kühler übernimmt folglich den Großteil der Kühlleistung, wohingegen die aufzubringendeThe cooler therefore takes over the majority of the cooling capacity, whereas the
Kühlleistung der Kühlzone im Fließbettgranulator relativ zur Kühlleistung des Bulkflow Kühlers gering ausfällt. Die Kühlung mittels Bulkflow Kühler mit entsprechendem Kühlwasser ist energetisch günstiger als die Kühlung im FlieRbett mittels komprimierter Luft, wodurch insgesamt der Energiebedarf des Fließbettgranulatorsystems minimiert wird.The cooling capacity of the cooling zone in the fluid bed granulator is low relative to the cooling capacity of the bulk flow cooler. Cooling using a bulk flow cooler with appropriate cooling water is more energy efficient than cooling in the fluid bed using compressed air, which minimizes the overall energy requirement of the fluid bed granulator system.
Kühlwasser ist insbesondere in Harnstoffanlagen in der Regel ausreichend in einem passendenCooling water is usually sufficient, especially in urea plants, in a suitable
Temperaturniveau (Vorlauf/Rücklauf zum Beispiel 30/40 °C) verfügbar und spezifisch deutlichTemperature level (flow/return, for example 30/40 °C) available and specifically clearly
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LU103096 günstiger als die elektrische Energie, die sonst für die Verdichtung der Kühlluft gebraucht würde.LU103096 cheaper than the electrical energy that would otherwise be needed to compress the cooling air.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in denFurther preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining details given in the
Unteransprüchen genannten Merkmalen.features mentioned in the subclaims.
Bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweistufige Vorsiebung vorgesehen, wobei zunächst harnstoffhaltige Partikel mit einer Korngröße > 10 mm abgetrennt werden und anschließend harnstoffhaltige Partikel mit einer Korngröße > 4 mm. Das Produkt verlässt denIn a first embodiment of the invention, a two-stage pre-screening is provided, whereby firstly urea-containing particles with a grain size > 10 mm are separated and then urea-containing particles with a grain size > 4 mm. The product leaves the
FlieRbettgranulator mit einem relativ breiten Korngrößenspektrum von ca. 0,5 bis 10 mm und darüber. Daher kann es vorteilhaft sein, eine zweistufige Vorsiebung vorzusehen, bei der zunächst die größeren Partikel abgetrennt werden, wobei im Anschluss das sogenannteFluid bed granulator with a relatively wide grain size range of approx. 0.5 to 10 mm and above. Therefore, it can be advantageous to provide a two-stage pre-screening, in which the larger particles are separated first, followed by the so-called
Grobgut, also Partikel mit einer Korngröße > 4 mm aber < 10 mm abgetrennt werden.Coarse material, i.e. particles with a grain size > 4 mm but < 10 mm, are separated.
Zusätzlich kann bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die harnstoffhaltigen Partikel mit einer Korngröße > 4 mm und < 10 mm nach der Abtrennung abgekühlt und zerkleinert werden und dass die abgekühlten und zerkleinerten harnstoffhaltigen Partikel im Anschluss in den Fließbettgranulator geleitet werden.In addition, in a further embodiment of the method according to the invention, it can be provided that the urea-containing particles with a grain size > 4 mm and < 10 mm are cooled and crushed after separation and that the cooled and crushed urea-containing particles are subsequently fed into the fluid bed granulator.
Die gröbere Fraktion, also das Grobgut, ist mengenmäßig nur mit einem kleinen Anteil imThe coarser fraction, i.e. the coarse material, accounts for only a small proportion of the
Produkt vorhanden. Die Anforderungen an das verwendete Sieb zur Abtrennung desProduct is present. The requirements for the sieve used to separate the
Grobgutes, also den harnstoffhaltigen Partikeln > 4 mm und < 10 mm, ist vergleichsweise gering, da der Großteil der Partikel, die eine kleinere Korngröße aufweisen, hindurchfällt. DieThe amount of coarse material, i.e. urea-containing particles > 4 mm and < 10 mm, is comparatively low, since the majority of the particles with a smaller grain size fall through. The
Menge an Harnstoffabrieb oder Zusetzungen im laufenden Betrieb ist daher gering.The amount of urea abrasion or clogging during operation is therefore low.
Nach der Zerkleinerung können die harnstoffhaltigen Partikel, beispielsweise mittels einesAfter crushing, the urea-containing particles can be separated, for example by means of a
Becherwerks, in den Flie&bettgranulator zurückgeleitet werden, sodass die zerkleinerten harnstoffhaltigen Partikel weiter granuliert werden können.bucket elevator, into the fluidized bed granulator so that the crushed urea-containing particles can be further granulated.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die harnstoffhaltigen Partikel mit einer Korngröße > 4 mm und < 10 mm mittels pneumatischer Förderung in den FlieRbettgranulator geleitet werden. Der Vorteil einer pneumatischen Förderung beziehungsweise einer pneumatischen Förderanlage, zur Förderung der Partikel zurück in den Fließbettgranulator, besteht darin, dass kein — im Stand der Technik übliches — Becherwerk erforderlich ist. Auf diese Weise kann die Gebäudehöhe niedrig gehalten werden und muss lediglich der Höhe des Bulkflow Kühlers entsprechen. Als Föderluftstrom istIn a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, the urea-containing particles with a grain size > 4 mm and < 10 mm are fed into the fluid bed granulator by means of pneumatic conveying. The advantage of pneumatic conveying or a pneumatic conveying system for conveying the particles back into the fluid bed granulator is that no bucket elevator — which is common in the state of the art — is required. In this way, the building height can be kept low and only needs to correspond to the height of the bulk flow cooler. The conveying air flow is
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LU103096 bei einer Dichtstromfôrderung ein Druck von ca. 1 bis 2 bar und ca. 100 °C in einer Menge von lediglich < 1% der Fluidisierungsluft des FlieBbettgranulators erforderlich.LU103096 For dense phase conveying, a pressure of approx. 1 to 2 bar and approx. 100 °C in a quantity of only < 1% of the fluidization air of the fluid bed granulator is required.
Um eine weitere Verarbeitung der harnstoffhaltigen Partikel mit einer KorngrôBe von > 4 mm und < 10 mm zu vereinfachen, ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäBenIn order to simplify further processing of the urea-containing particles with a grain size of > 4 mm and < 10 mm, a further embodiment of the inventive
Verfahrens vorgesehen, dass eine Abkühlung der abgetrennten Partikel auf etwa 65 °C erfolgt.The process involves cooling the separated particles to approximately 65 °C.
Bei einer weiteren Verarbeitung beziehungsweise Zerkleinerung des Grobgutes ist es vorteilhaft, dass die Partikel zuvor abgekühlt werden, um Harnstoffabrieb und Zusetzungen zu vermeiden.During further processing or comminution of the coarse material, it is advantageous that the particles are cooled beforehand in order to avoid urea abrasion and clogging.
Dazu kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Zerkleinerung der abgetrennten Partikel mittels VValzenbrecher erfolgt. Für denFor this purpose, in a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the separated particles are crushed by means of a roller crusher.
Walzenbrecher ist eine Temperatur der harnstoffhaltigen Partikel von 65 °C optimal.For roller crushers, a temperature of 65 °C for the urea-containing particles is optimal.
Optional kann bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäBen Verfahrens vorgesehen sein, dass nach der Vorsiebung eine Entstaubung der harnstoffhaltigen Partikel mit einer Korngröße < 4 mm durchgeführt wird. Die Entstaubung kann nach jeglichen adäquatenOptionally, in a further embodiment of the method according to the invention, it can be provided that after the pre-screening, a dedusting of the urea-containing particles with a grain size of < 4 mm is carried out. The dedusting can be carried out according to any adequate
Verfahren durchgeführt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind.Methods known from the state of the art are carried out.
Eine praktikable Variante der Fôrderung der Partikel sieht bei einer weiteren Ausgestaltung desA practical variant of the conveyance of the particles is a further design of the
Verfahrens vor, dass die harnstoffhaltigen Partikel mit einer Korngröße < 4 mm mittels einesThe procedure provides that the urea-containing particles with a grain size of < 4 mm are separated by means of a
Becherwerks in den Bulkflow Kühler transportiert werden. Bei den harnstoffhaltigen Partikeln < 4 mm ist nach der Vorsiebung sowohl das On-size Produkt (2 bis 4 mm), als auch das noch abzutrennende Feingut (< 2 mm) vorhanden. Durch das Becherwerk kônnen die harnstoffhaltigen Partikel in den Bulkflow Kühler transportiert werden, den sie von oben nach unten mit Hilfe der Schwerkraft durchlaufen. Dieses Becherwerk muss nicht so hoch sein, wie es bei klassischen, aus dem Stand der Technik bekannten, Konzepten üblich ist, weil dieThe bucket elevator can be used to transport the urea-containing particles < 4 mm into the bulk flow cooler. After pre-screening, both the on-size product (2 to 4 mm) and the fines (< 2 mm) that still need to be separated are present. The bucket elevator can transport the urea-containing particles into the bulk flow cooler, through which they pass from top to bottom with the help of gravity. This bucket elevator does not have to be as high as is usual in classic, state-of-the-art concepts, because the
Siebung und eine Rückführung des Feingutes auf einem niedrigeren Niveau in dem Gebäude des FlieBbettgranulationssystems angeordnet werden kann. Auf diese Weise können dieScreening and recirculation of the fines can be arranged at a lower level in the building of the fluid bed granulation system. In this way, the
Baukosten für den Stahlbau des Gebäudes minimiert werden.Construction costs for the steel structure of the building are minimized.
Um eine gewünschte KorngrôBe zu erreichen, ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäfBen Verfahrens vorgesehen, dass nach der Abkühlung der harnstoffhaltigenIn order to achieve a desired grain size, a further embodiment of the method according to the invention provides that after cooling the urea-containing
Partikel auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 30 °C und 50 °C harnstoffhaltigeParticles to a temperature in a range between 30 °C and 50 °C urea-containing
Partikel mit einer Korngröße < 2 mm abgetrennt werden. Ein entsprechendes Fein-Sieb, das strômungstechnisch hinter dem Bulkflow Kühler angeordnet ist, arbeitet dann entsprechend inParticles with a grain size of < 2 mm are separated. A corresponding fine sieve, which is arranged behind the bulk flow cooler, then works accordingly in
210617P00LU -6-210617P00LU -6-
LU103096 einem Temperaturbereich von 30 bis 50 °C und ist somit optimal gegen Harnstoffabrieb beziehungsweise zusetzen geschützt, weil die harnstoffhaltigen Partikel bereits erkaltet und gehartet sind.LU103096 a temperature range of 30 to 50 °C and is therefore optimally protected against urea abrasion or clogging because the urea-containing particles are already cooled and hardened.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäBen Verfahrens ist vorgesehen, dass die abgetrennten Partikel mit einer Korngrôfe < 2 mm in denIn a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the separated particles with a grain size < 2 mm are fed into the
FlieBbettgranulator geleitet werden. Der Austrag des Feingutes liegt unterhalb des Niveaus desThe discharge of the fine material is below the level of the
FlieBbettgranulators. Eine Möglichkeit zur Förderung des Feingutes besteht daher in derFluid bed granulator. One possibility for conveying the fine material is therefore the
Nutzung eines Becherwerks.Use of a bucket elevator.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die abgetrennten Partikel mit einer Korngröße < 2 mm mittels pneumatischer Förderung in denIn a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the separated particles with a grain size of < 2 mm are conveyed by pneumatic conveyance into the
FlieRbettgranulator geleitet werden. Analog zum Grobgut, hat eine pneumatische Förderung beziehungsweise einer pneumatischen Fôrderanlage zur Förderung der Partikel zurück in denFluid bed granulator. Analogous to the coarse material, a pneumatic conveyor or a pneumatic conveyor system for conveying the particles back into the
FlieRbettgranulator den Vorteil, dass kein, im Stand der Technik übliches, Becherwerk erforderlich ist. Auf diese Weise kann die Gebäudehöhe niedrig gehalten werden und muss lediglich der Höhe des Bulkflow Kühlers entsprechen.The advantage of the fluid bed granulator is that no bucket elevator, as is usual in the state of the art, is required. This means that the building height can be kept low and only needs to correspond to the height of the bulk flow cooler.
Als Föderluftstrom ist bei einer Dichtstromförderung ein Druck von ca. 1 bis 2 bar und ca. 100 °C in einer Menge von lediglich < 1% der Fluidisierungsluft des FlieRbettgranulators erforderlich. Zusätzlich kann die Energiebilanz des Fließbettgranulators positiv beeinflusst werden, weil das abgekühlte Feingut, also die harnstoffhaltigen Partikel < 2 mm, mit etwas mehr als 45 °C in unterschiedliche Kammern des Fließbettgranulators eingespeist werden kann.For dense phase conveying, a pressure of approx. 1 to 2 bar and approx. 100 °C in a quantity of only < 1% of the fluidization air of the fluid bed granulator is required as the conveying air flow. In addition, the energy balance of the fluid bed granulator can be positively influenced because the cooled fine material, i.e. the urea-containing particles < 2 mm, can be fed into different chambers of the fluid bed granulator at a temperature of just over 45 °C.
Die vorgenannte Aufgabe wird außerdem gelöst von einem Fließbettgranulatorsystem für eine energieoptimierte Granulation von harnstoffhaltigen Partikeln umfassend die miteinander inThe above object is also achieved by a fluid bed granulator system for energy-optimized granulation of urea-containing particles comprising the
Wirkverbindung stehenden Elemente a) einen FlieRbettgranulator zur Granulierung von harnstoffhaltigen Partikeln, b) eine in dem FlieRbettgranulator angeordnete Kühlzone, zum Kühlen von harnstoffhaltigen Partikeln mit Luft auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 80 °C und 108 °C,elements in active connection: a) a fluid bed granulator for granulating urea-containing particles, b) a cooling zone arranged in the fluid bed granulator for cooling urea-containing particles with air to a temperature in a range between 80 °C and 108 °C,
C) eine Vorsiebeinrichtung zum Abtrennen von zu großen harnstoffhaltigen Partikeln nach der Granulation, vorzugsweise mit einer Korngröße > 4 mm, d) eine Kühlvorrichtung zum Abkühlen der harnstoffhaltigen Partikel auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 30 °C und 50 °C, wobei die Kühlvorrichtung mindestens einen BulkflowC) a pre-screening device for separating urea-containing particles which are too large after granulation, preferably with a grain size > 4 mm, d) a cooling device for cooling the urea-containing particles to a temperature in a range between 30 °C and 50 °C, wherein the cooling device comprises at least one bulk flow
Kühler umfasst,cooler includes,
210617P00LU -7-210617P00LU -7-
LU103096 e) eine Siebeinrichtung zum Abtrennen von zu kleinen harnstoffhaltigen Partikeln, vorzugsweise mit einer Korngröße < 2 mm.LU103096 e) a screening device for separating urea-containing particles which are too small, preferably with a grain size of < 2 mm.
Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäBen FlieRbettgranulatorsystems ist vorgesehen, dass die Vorsiebeinrichtung mindestens zwei Siebe aufweist, wobei mit einem ersten Sieb harnstoffhaltige Partikel mit einer Korngröße > 10 mm abtrennbar sind und wobei mit einem zweiten Sieb harnstoffhaltige Partikel mit einer Korngröße > 10 mm und < 4 mm abtrennbar sind.In a first embodiment of the fluid bed granulator system according to the invention, it is provided that the pre-screening device has at least two screens, wherein urea-containing particles with a grain size > 10 mm can be separated with a first screen and wherein urea-containing particles with a grain size > 10 mm and < 4 mm can be separated with a second screen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäBenIn a further advantageous embodiment of the inventive
FlieBbettgranulatorsystems ist eine pneumatische Fôrdereinrichtung vorgesehen, wobei mittels der pneumatischen Férdereinrichtung abgetrennte harnstoffhaltige Partikel mit einer Korngröße > 10 mm und < 4 mm in den FlieBbettgranulator befôrderbar sind und/oder wobei mittels der pneumatischen Fôrdereinrichtung abgetrennte harnstoffhaltige Partikel mit einer Korngröße < 2 mm in den FlieBbettgranulator beférderbar sind.A pneumatic conveying device is provided in the fluid bed granulator system, whereby separated urea-containing particles with a grain size > 10 mm and < 4 mm can be conveyed into the fluid bed granulator by means of the pneumatic conveying device and/or whereby separated urea-containing particles with a grain size < 2 mm can be conveyed into the fluid bed granulator by means of the pneumatic conveying device.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäfen FlieRbettgranulatorsystems ist vorgesehen, dass das FlieBbettgranulatorsystem ausgestaltet und eingerichtet ist, ein erfindungsgemäfes Verfahren durchzuführen. Die obigen Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäßeIn a further embodiment of the fluid bed granulator system according to the invention, it is provided that the fluid bed granulator system is designed and set up to carry out a method according to the invention. The above statements regarding the method according to the invention also apply accordingly to the inventive
FlieRbettgranulatorsystem.fluid bed granulator system.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in individual cases.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigenThe invention is described below in exemplary embodiments based on the associated
Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Drawings explain:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines investitionskosten-optimiertenFigure 1 is a schematic representation of an investment cost-optimized
FlieRbettgranulatorsystems nach dem Stand der Technik,state-of-the-art fluid bed granulator system,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Fließbettgranulatorsystems nach einemFigure 2 is a schematic representation of a fluid bed granulator system according to a
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen FlieRbettgranulatorsystems undEmbodiment of a fluid bed granulator system according to the invention and
210617P00LU -8-210617P00LU -8-
LU103096LU103096
Figur 3 eine schematische Ausführung eines FlieBbettgranulatorsystems nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel.Figure 3 shows a schematic design of a fluid bed granulator system according to a particularly preferred embodiment.
Figur 1 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung eines FlieRbettgranulatorsystems 1 nach dem Stand der Technik. Das FlieRbettgranulationssystem 1 umfasst einenFigure 1 shows an exemplary schematic representation of a fluid bed granulator system 1 according to the prior art. The fluid bed granulation system 1 comprises a
FlieRbettgranulator 3 und eine in dem FlieRbettgranulator 3 angeordnete beziehungsweise mit dem FlieBbettgranulator 3 verbundene Kühlzone 2. Der Begriff "verbunden" im Sinne derFluid bed granulator 3 and a cooling zone 2 arranged in the fluid bed granulator 3 or connected to the fluid bed granulator 3. The term "connected" in the sense of
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Verbindungsmittel, die in der Lage/geeignet sind,The invention generally relates to connecting means capable of
Prozessflüssigkeiten, -feststoffe oder -gase und/oder deren Gemische zu transportieren bzw. zu übertragen, z.B. Rohre, Kanäle, Pumpen, Schläuche und umfasst ferner Tanks, Behälter und/oder Pumpen. Diese Definition umfasst Anschlussmittel, die für gasförmige, feste und flüssige Medien mit niedrigem Druck (unter 1 bar) und für gasförmige, feste und flüssige Medien mit hohem Druck (über 1 bar, vorzugsweise bis zu 10 bar) geeignet sind.To transport or transfer process liquids, solids or gases and/or mixtures thereof, e.g. pipes, ducts, pumps, hoses and also includes tanks, containers and/or pumps. This definition includes connection devices that are suitable for gaseous, solid and liquid media at low pressure (below 1 bar) and for gaseous, solid and liquid media at high pressure (over 1 bar, preferably up to 10 bar).
In der Kühlzone werden die Partikel auf einen Temperaturbereich < 70 °C abgekühlt und anschließend in eine Siebeinrichtung 9 geleitet, die mit der Kühlzone 2 verbunden ist. DieIn the cooling zone, the particles are cooled to a temperature range < 70 °C and then fed into a screening device 9, which is connected to the cooling zone 2. The
Siebeinrichtung 9 trennt die körnigen Partikel aus dem FlieRbettgranulator 3 in gröRengerechteSieving device 9 separates the granular particles from the fluid bed granulator 3 into size-appropriate
Produktpartikel innerhalb der gewünschten Produktgröße und in übergroße (oberhalb der gewünschten Produktgröße) Partikel und untergroße (unterhalb der gewünschtenProduct particles within the desired product size and into oversized (above the desired product size) particles and undersized (below the desired
Produktgröße) Partikel. Zusätzlich ist eine Vorsiebeinrichtung 7 vorgesehen, um Partikel, derenProduct size) particles. In addition, a pre-screening device 7 is provided to remove particles whose
Korngröße weit über der Korngröße der übergroßen Partikel liegt, abzutrennen. Diese „Klumpen“ werden aus dem Prozess entfernt und in einen Auffangbehälter 10 geleitet. Die weiteren harnstoffhaltigen Partikel werden mittels eines Becherwerks 6 in die Siebeinrichtung 9 geleitet.Grain size is much larger than the grain size of the oversized particles. These "lumps" are removed from the process and fed into a collecting container 10. The other urea-containing particles are fed into the screening device 9 by means of a bucket elevator 6.
Der Aufbau der Siebeinrichtung 9 umfasst ein erstes Sieb 11 mit einer Maschenweite oberhalb der gewünschten Partikelgröße und ein zweites Sieb 12 unterhalb der gewünschtenThe structure of the sieve device 9 comprises a first sieve 11 with a mesh size above the desired particle size and a second sieve 12 below the desired
Partikelgröße, wodurch das Siebeinrichtung 9 in drei Teile unterteilt wird. Die Siebeinrichtung 9 umfasst außerdem einen Ausgang für die endgültigen Produktpartikel 13 zwischen dem erstenparticle size, whereby the screening device 9 is divided into three parts. The screening device 9 also comprises an outlet for the final product particles 13 between the first
Sieb 11 und dem zweiten Sieb 12, einen Ausgang für übergroße Partikel 14, z. B. oberhalb des ersten Siebs 11, und einen Ausgang für untergroße Partikel 15 unterhalb des zweiten Siebs 12.sieve 11 and the second sieve 12, an outlet for oversized particles 14, e.g. above the first sieve 11, and an outlet for undersized particles 15 below the second sieve 12.
Der Ausgang für die untergroßen Partikel 15 ist über einen ersten Rückführungseinlass 16 mit dem Fließbettgranulator 1 verbunden, und der Ausgang für die übergroßen Partikel 14 ist über einen Walzenbrecher 5 oder eine ähnliche Vorrichtung mit dem FlieRbettgranulator 1 verbunden, wodurch zerkleinerte Partikel entstehen.The outlet for the undersized particles 15 is connected to the fluid bed granulator 1 via a first recirculation inlet 16, and the outlet for the oversized particles 14 is connected to the fluid bed granulator 1 via a roll crusher 5 or similar device, thereby producing crushed particles.
210617P00LU -9-210617P00LU -9-
LU103096LU103096
Die endgültigen Produktpartikel werden von der Siebvorrichtung 9 in einen Kühler 17 geleitet, um final auszuhärten und abzukühlen. Im Anschluss kann das das finale Produkt (hier nicht dargestellt) verpackt oder anderweitig verarbeitet werden.The final product particles are passed from the screening device 9 into a cooler 17 for final hardening and cooling. The final product (not shown here) can then be packaged or otherwise processed.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines FlieBbettgranulatorsystems 1 nach einemFigure 2 shows a schematic representation of a fluid bed granulator system 1 according to a
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäfen FlieBbettgranulatorsystems 1. Dabei ist imEmbodiment of a fluidized bed granulator system according to the invention 1. In the
Vergleich zum Stand der Technik die Kühlzone 2 innerhalb des FlieBbettgranulators 3 so klein wie möglich gehalten, sodass die harnstoffhaltigen Partikel den FlieBbettgranulator 3 beziehungsweise die Kühlzone 2 mit einer Temperatur in einem Bereich zwischen 80 °C und 108 °C verlassen. Weiterhin ist eine Vorsiebeinrichtung 7 vorgesehen, um Partikel, derenCompared to the prior art, the cooling zone 2 within the fluidized bed granulator 3 is kept as small as possible so that the urea-containing particles leave the fluidized bed granulator 3 or the cooling zone 2 with a temperature in a range between 80 °C and 108 °C. Furthermore, a pre-screening device 7 is provided in order to remove particles whose
Korngröße weit über der KorngrôBe der übergroßen Partikel liegt, abzutrennen. Diese „Klumpen“ werden aus dem Prozess entfernt und in einen Auffangbehälter 10 geleitet. Die weiteren harnstoffhaltigen Partikel werden mittels eines Becherwerks 6 in die Siebeinrichtung 9 geleitet. Die Vorsiebeinrichtung 7 umfasst aber zusätzlich noch ein erstes Sieb 11, das die übergroßen Partikel von den Produktpartikeln und den untergroßen Partikeln abtrennt.Grain size is far above the grain size of the oversized particles. These "lumps" are removed from the process and fed into a collecting container 10. The other urea-containing particles are fed into the screening device 9 by means of a bucket elevator 6. The pre-screening device 7 also includes a first screen 11, which separates the oversized particles from the product particles and the undersized particles.
Dabei ist vorgesehen, dass die übergroßen Partikel, die mengenmäBbig im Vergleich zu den restlichen harnstoffhaltigen Partikeln in einer geringen Menge anfallen, anschließend in einemIt is intended that the oversized particles, which are produced in a small amount compared to the remaining urea-containing particles, are subsequently
Rückführungskühler 18 geleitet bevor sie in einem Walzenbrecher 5 zerkleinert und mittels einer pneumatischen Fördereinrichtung 19 in den Fließbettgranulator 3 zurückgeführt werden. Bei einer weiteren Verarbeitung beziehungsweise Zerkleinerung des Grobgutes ist es vorteilhaft, dass die Partikel zuvor abgekühlt werden, um Harnstoffabrieb und Zusetzungen zu vermeiden.return cooler 18 before they are crushed in a roller crusher 5 and returned to the fluid bed granulator 3 by means of a pneumatic conveyor device 19. During further processing or crushing of the coarse material, it is advantageous for the particles to be cooled beforehand in order to avoid urea abrasion and clogging.
Zusätzlich ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Entstaubungseinheit 20 vorgesehen, durch die der Strom der untergroßen Partikel und der Produktpartikel nach der Vorsiebung entstaubt werden kann.In addition, in this embodiment, a dedusting unit 20 is provided, by means of which the flow of undersized particles and product particles can be dedusted after pre-screening.
Die untergroßen Partikel sowie die Produktpartikel werden nach der Vorsiebeinrichtung 7 in eine Kühlvorrichtung 8 geleitet, wobei die Kühlvorrichtung 8 einen Bulkflow Kühler 4 umfasst. In dem Bulkflow Kühler 4 werden die untergroßen Partikel sowie die Produktpartikel auf eineThe undersized particles and the product particles are fed into a cooling device 8 after the pre-screening device 7, wherein the cooling device 8 comprises a bulk flow cooler 4. In the bulk flow cooler 4, the undersized particles and the product particles are cooled to a
Temperatur in einem Bereich zwischen 30 und 50 °C abgekühlt. Die pneumatischeTemperature in a range between 30 and 50 °C. The pneumatic
Fördereinrichtung 19 zur Förderung der Partikel zurück in den FlieRbettgranulator 3, hat denConveyor device 19 for conveying the particles back into the fluid bed granulator 3, has the
Vorteil, dass kein, im Stand der Technik übliches, Becherwerk erforderlich ist. Auf diese Weise kann die Gebäudehöhe niedrig gehalten werden und muss lediglich der Höhe des BulkflowThe advantage is that no bucket elevator, as is usual in the state of the art, is required. In this way, the building height can be kept low and only needs to be adapted to the height of the bulk flow
Kühlers 4 entsprechen.cooler 4.
210617P00LU - 10 -210617P00LU - 10 -
LU103096LU103096
Mit Hilfe des Bulkflow Kühlers 4 werden die harnstoffhaltigen Partikel beziehungsweise ein Teil der harnstoffhaltigen Partikel, sprich, der Teil, der nach der Vorsiebung noch in den BulkflowWith the help of the Bulkflow Cooler 4, the urea-containing particles or a part of the urea-containing particles, i.e. the part that still enters the bulk flow after the pre-screening
Kühler 4 geleitet wird, auf eine Temperatur zwischen 30 °C und 50 °C abgekühlt. Der BulkflowCooler 4 is cooled to a temperature between 30 °C and 50 °C. The bulk flow
Kühler 4 übernimmt folglich den Großteil der Kühlleistung, wohingegen die aufzubringendeCooler 4 therefore takes over the majority of the cooling capacity, whereas the required
Kühlleistung der Kühlzone 2 relativ zur Kühlleistung des Bulkflow Kühlers 4 gering ausfällt. DieCooling capacity of cooling zone 2 is low relative to the cooling capacity of bulk flow cooler 4. The
Kühlung mittels Bulkflow Kühler 4 mit entsprechendem Kühlwasser ist energetisch günstiger als die Kühlung im FlieRbett mittels komprimierter Luft, wodurch insgesamt der Energiebedarf desCooling by means of bulk flow cooler 4 with appropriate cooling water is more energy efficient than cooling in the fluidized bed using compressed air, which reduces the overall energy requirement of the
FlieRbettgranulatorsystems 1 minimiert wird.fluid bed granulator system 1 is minimized.
Die abgekühlten harnstoffhaltigen Partikel werden dann in eine Siebeinrichtung 9 befördert, wobei in der Siebeinrichtung 9 die untergroßen Partikel von den endgültigen Produktpartikeln getrennt werden. Die untergroßen erkalteten Partikel können über die pneumatischeThe cooled urea-containing particles are then conveyed to a screening device 9, in which the undersized particles are separated from the final product particles. The undersized cooled particles can be removed via the pneumatic
Fördereinrichtung 19 ebenfalls zurück in den Fließbettgranulator 3 geleitet werden. Die endgültigen Produktpartikel werden zur Weiterverarbeitung in entsprechende hier nicht dargestellte Einrichtungen befördert. Ein entsprechendes Fein-Sieb, das strömungstechnisch hinter dem Bulkflow Kühler 4 angeordnet ist, arbeitet dann entsprechend in einemThe final product particles are conveyed to the fluid bed granulator 3 via the conveyor device 19. The final product particles are conveyed to corresponding devices (not shown here) for further processing. A corresponding fine sieve, which is arranged behind the bulk flow cooler 4 in terms of flow, then works accordingly in a
Temperaturbereich von 30 bis 50 °C und ist somit optimal gegen Harnstoffabrieb beziehungsweise zusetzen geschützt, weil die harnstoffhaltigen Partikel bereits erkaltet und gehärtet sind.Temperature range of 30 to 50 °C and is therefore optimally protected against urea abrasion or clogging because the urea-containing particles have already cooled and hardened.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fließbettgranulatorsystems 1. ImFigure 3 shows another embodiment of a fluid bed granulator system 1. In
Unterschied zu Figur 2 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 lediglich eine einstufigeIn contrast to Figure 2, in the embodiment according to Figure 3 only a single-stage
Vorsiebung vorgesehen. Das Grobgut wird erst nach der Kühlung im Bulkflow-Kühler in derPre-screening is provided. The coarse material is only cooled in the bulk flow cooler in the
Siebeinrichtung 9 gesiebt und in den Rückführungskühler zurückgeführt. Die Siebeinrichtung 9 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwei Siebe.Sieving device 9 and returned to the recirculation cooler. In this embodiment, the sieving device 9 comprises two sieves.
210617P00LU -11-210617P00LU -11-
LU103096LU103096
Bezugszeichenliste 1 FlieBbettgranulatorsystem 2 Kühlzone 3 FlieBbettgranulator 4 Bulkflow KühlerList of reference symbols 1 Fluid bed granulator system 2 Cooling zone 3 Fluid bed granulator 4 Bulk flow cooler
Walzenbrecher 6 Becherwerk 7 Vorsiebeinrichtung 8 Kühlvorrichtung 9 SiebeinrichtungRoller crusher 6 Bucket elevator 7 Pre-screening device 8 Cooling device 9 Screening device
Auffangbehälter 11 Erstes Sieb 12 Zweites Sieb 13 Ausgang für endgültige Produktpartikel 14 Ausgang für übergroße PartikelCollection container 11 First sieve 12 Second sieve 13 Outlet for final product particles 14 Outlet for oversized particles
Ausgang für untergroße Partikel 16 Rückführungseinlass 17 Kühler 18 Rückführungskühler 19 Pneumatische FördereinrichtungOutlet for undersized particles 16 Recirculation inlet 17 Cooler 18 Recirculation cooler 19 Pneumatic conveyor
Entstaubungseinheitdust extraction unit
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20241003 |