RU2846965C1 - Apparatus and method for granulation of urea ammoniate and ammonium sulphate - Google Patents
Apparatus and method for granulation of urea ammoniate and ammonium sulphateInfo
- Publication number
- RU2846965C1 RU2846965C1 RU2023117097A RU2023117097A RU2846965C1 RU 2846965 C1 RU2846965 C1 RU 2846965C1 RU 2023117097 A RU2023117097 A RU 2023117097A RU 2023117097 A RU2023117097 A RU 2023117097A RU 2846965 C1 RU2846965 C1 RU 2846965C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- urea
- temperature
- ammonium sulfate
- mixture
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способу гранулирования аммиаката мочевины и сульфата аммония (urea ammonia sulfate), в частности, для использования в качестве удобрения.The invention relates to a method for granulating urea ammonia and ammonium sulfate (urea ammonia sulfate), in particular for use as a fertilizer.
Гранулирование мочевины обычно выполняется в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора, имеющего одну или более камер. С входной стороны гранулятора имеется вход для зародышей кристаллизации, формирующих слой, приводимый в псевдоожиженное состояние ожижающим воздухом. Зародыши кристаллизации постепенно протекают от входа к выходу для гранулированного материала (гранулята) с противоположной стороны гранулятора. В псевдоожиженный слой впрыскивается водный раствор мочевины (плав мочевины) распылителями, находящимися на дне гранулятора. Содержание воды в плаве мочевины обычно составляет приблизительно от 1 до 5 мас.%. По мере испарения воды, плав мочевины отлагается на проходящих мимо зародышах кристаллизации и кристаллизуется, образуя гранулы. При этом температура псевдоожиженного слоя должна быть значительно ниже температуры кристаллизации плава мочевины, но достаточно высокой для обеспечения испарения жидкой составляющей.Urea granulation is typically performed in a fluidized-bed reactor with one or more chambers. At the inlet of the granulator, there is an inlet for crystallization nuclei, which form a bed fluidized by fluidizing air. The nuclei gradually flow from the inlet to the granulated material (granulate) outlet on the opposite side of the granulator. An aqueous urea solution (urea melt) is injected into the fluidized bed by sprayers located at the bottom of the granulator. The water content of the urea melt is typically approximately 1 to 5% by weight. As the water evaporates, the urea melt deposits on the passing nuclei and crystallizes, forming granules. The temperature of the fluidized bed must be significantly lower than the crystallization temperature of the urea melt, but high enough to ensure evaporation of the liquid component.
Отработавший ожижающий воздух, отводимый из гранулятора, содержит аммиак и цианат аммония. Ужесточающиеся нормативные требования в отношении выбросов свободного аммиака предписывают, чтобы аммиак отделялся прежде, чем этот воздух выпускается в атмосферу. Для этого воздух обычно подвергается очистке очищающим кислым водным раствором, обычно содержащим серную кислоту. Для удовлетворения жестких требований используются орошающие жидкости с пониженным рН, имеющие повышенное содержание кислоты.The exhaust fluidizing air discharged from the granulator contains ammonia and ammonium cyanate. Increasingly stringent regulations regarding free ammonia emissions require that the ammonia be separated before this air is released into the atmosphere. To achieve this, the air is typically scrubbed with an acidic aqueous scrubbing solution, typically containing sulfuric acid. To meet these stringent requirements, low-pH, high-acid sprays are used.
В процессе очистки аммиак превращается в сульфат аммония, особенно удобный для использования в качестве удобрения.During the purification process, ammonia is converted into ammonium sulfate, which is especially suitable for use as a fertilizer.
В газоочистителе из отработавшего воздуха также отделяется цианат аммония. В зависимости от величины рН орошающей жидкости, может происходить гидролиз цианата аммония с образованием аммиака NH3 и диоксида углерода СО2. NH3 снова образует сульфат аммония.Ammonium cyanate is also separated from the exhaust air in the gas scrubber. Depending on the pH of the spray fluid, ammonium cyanate can hydrolyze to form ammonia NH3 and carbon dioxide CO2 . NH3 then reverts to ammonium sulfate.
Согласно более жестким требованиям к выбросам, из отработавшего воздуха должно удаляться больше аммиака, поэтому требуется более низкий уровень рН и должно использоваться больше серной кислоты. Из-за того, что используется больше серной кислоты и ниже уровень рН, образуется большее количество сульфата аммония и большее количество цианата аммония подвергается гидролизу с образованием аммиака.Stricter emissions standards require more ammonia to be removed from exhaust air, requiring a lower pH and the use of more sulfuric acid. Because more sulfuric acid is used and the pH is lower, more ammonium sulfate is formed and more ammonium cyanate undergoes hydrolysis to form ammonia.
Сульфат аммония обычно используется в качестве важного компонента удобрений. Поэтому раствор сульфата аммония может повторно использоваться и добавляться в плав мочевины, подаваемый в гранулятор. Сульфат аммония растворяется в мочевине с максимальной концентрацией несколько ниже 20 мас.%. Содержащиеся в отработавшем воздухе аммиак и цианат аммония образуют количество сульфата аммония, достаточное для вырабатывания смеси мочевины сульфата аммония, содержащей приблизительно 2-13 мас.% сульфата аммония. Такой раствор смеси сульфата аммония с мочевиной образует эвтектическую или близкую к эвтектической смесь. Такая эвтектическая или близкая к эвтектической смесь имеет более низкую температуру кристаллизации, чем температура кристаллизации составляющих ее частей. Например, температура кристаллизации мочевины с приблизительно 10 мас.% сульфата аммония приблизительно на 15°С ниже точки кристаллизации чистой мочевины с тем же содержанием воды. Следовательно, гранулирование такого плава сульфата аммония/мочевины может происходить, если температура слоя приблизительно на 15°С ниже температуры, которая могла бы быть использована для плава чистой мочевины с тем же содержанием воды. Из-за такой низкой температуры слоя, испарение водяной части недостаточно. Это приводит к тому, что получается гранулят с высоким содержанием влаги, тем более что из-за сульфата аммония продукт более гигроскопичен и сложнее высушивается по сравнению с чистой мочевиной. Относительно влажный и хрупкий гранулят имеет содержание влаги, значительно превышающее 0,3 мас.% и имеет тенденцию к формированию комков в процессе хранения, осложняя хранение, обработку и использование. В местах, отличающихся высокой влажностью, например, в морских условиях или в тропическом климате, материал даже может стать непригодным для использования в качестве удобрения.Ammonium sulfate is commonly used as an important component of fertilizers. Therefore, the ammonium sulfate solution can be reused and added to the urea melt fed to the granulator. Ammonium sulfate dissolves in urea at a maximum concentration of slightly less than 20% by weight. Ammonia and ammonium cyanate contained in the exhaust air form a quantity of ammonium sulfate sufficient to produce a urea-ammonium sulfate mixture containing approximately 2-13% by weight of ammonium sulfate. This ammonium sulfate-urea mixture solution forms a eutectic or near-eutectic mixture. Such a eutectic or near-eutectic mixture has a lower crystallization temperature than the crystallization temperatures of its constituent components. For example, the crystallization temperature of urea with approximately 10% by weight of ammonium sulfate is approximately 15°C lower than the crystallization point of pure urea with the same water content. Consequently, granulation of such an ammonium sulfate/urea melt can occur if the bed temperature is approximately 15°C lower than that which would be used to melt pure urea with the same water content. Due to such a low bed temperature, evaporation of the water content is insufficient. This results in granules with a high moisture content, especially since the ammonium sulfate makes the product more hygroscopic and more difficult to dry than pure urea. The relatively damp and brittle granules have a moisture content significantly exceeding 0.3% by weight and tend to form lumps during storage, complicating storage, handling, and use. In areas with high humidity, such as marine environments or tropical climates, the material may even become unsuitable for use as fertilizer.
В US 2013/0319060 раскрывается подача потока смеси мочевины/сульфата аммония в камеру гранулятора со стороны входа для зародышей кристаллизации и раствора чистой мочевины со стороны выхода гранулята. Для смешанного потока содержание сульфата аммония максимально на стороне входа для зародышей кристаллизации и постепенно снижается в направлении выхода гранулированного материала гранулятора. Этот процесс работает только с ограниченными количествами сульфата аммония.US 2013/0319060 discloses feeding a urea/ammonium sulfate mixture into a granulator chamber from the inlet side for crystallization nuclei and a pure urea solution from the granulate outlet side. For the mixed flow, the ammonium sulfate content is highest at the inlet side for crystallization nuclei and gradually decreases toward the granulate outlet. This process only works with limited amounts of ammonium sulfate.
В WO 2017/007315 раскрывается, что содержание сульфата аммония гранулированного удобрения может быть повышено распылением суспензии мочевины с высоким содержанием сульфата аммония в первом грануляторе, вслед за которым во втором грануляторе производится распыление раствора мочевины с низким содержанием сульфата аммония. За счет распыления сначала суспензии вместо раствора может быть значительно повышено содержание сульфата аммония. В этой системе значительно повышено потребление сульфата аммония по сравнению с тем, что может быть обеспечено рециркуляцией сульфата аммония из газоочистителя. Более того, высокое содержание сульфата аммония означает относительно низкое содержание мочевины и, соответственно, худшее качество.WO 2017/007315 discloses that the ammonium sulfate content of granulated fertilizer can be increased by spraying a urea suspension with a high ammonium sulfate content in a first granulator, followed by spraying a urea solution with a low ammonium sulfate content in a second granulator. By spraying the suspension first instead of the solution, the ammonium sulfate content can be significantly increased. This system significantly increases ammonium sulfate consumption compared to what can be achieved by recirculating ammonium sulfate from the gas scrubber. Furthermore, a high ammonium sulfate content means a relatively low urea content and, consequently, poorer quality.
Задача изобретения состоит в создании способа, позволяющего получить высококачественный гранулят мочевины-сульфата аммония (urea ammonium sulfate) с пониженным содержанием остаточной влаги, что позволяет повторно использовать или добавлять сульфат аммония способом, обеспечивающим получение дополнительного эффекта.The objective of the invention is to create a method for producing high-quality urea ammonium sulfate granulate with a reduced residual moisture content, which allows for the reuse or addition of ammonium sulfate in a manner that provides an additional effect.
Задача изобретения решается способом вырабатывания гранулята мочевины-сульфата аммония применением гранулятора и использования первого псевдоожиженного слоя материала прекурсора гранулята в камере гранулятора, причем первый псевдоожиженный слой непрерывно перемещается от входа для зародышей кристаллизации к выходу из камеры. В первый псевдоожиженный слой распыляется первая распыляемая жидкость, содержащая плав мочевины и водный раствор сульфата аммония, причем температура первого псевдоожиженного слоя ниже температуры кристаллизации распыляемой смеси. Затем материал гранулята перемещается в следующую камеру, где он подвергается ожижению для формирования второго псевдоожиженного слоя, на который распыляется вторая распыляемая жидкость, содержащая плав мочевины, причем температура второго псевдоожиженного слоя выше, чем у первого псевдоожиженного слоя, и ниже температуры кристаллизации распыленной второй распыляемой жидкости.The objective of the invention is achieved by a method for producing urea-ammonium sulfate granulate using a granulator and a first fluidized bed of granulate precursor material in the granulator chamber, wherein the first fluidized bed continuously moves from the inlet for crystallization nuclei to the outlet of the chamber. A first spray liquid containing a urea melt and an aqueous solution of ammonium sulfate is sprayed into the first fluidized bed, wherein the temperature of the first fluidized bed is lower than the crystallization temperature of the sprayed mixture. The granulate material is then moved to the next chamber, where it is subjected to fluidization to form a second fluidized bed, onto which a second spray liquid containing a urea melt is sprayed, wherein the temperature of the second fluidized bed is higher than that of the first fluidized bed and lower than the crystallization temperature of the sprayed second spray liquid.
Первая распыляемая жидкость обычно будет иметь более низкую температуру кристаллизации, чем вторая распыляемая жидкость. Первой распыляемой жидкостью может быть, например, эвтектическая или близкая к эвтектической смесь мочевины-сульфата аммония, в частности, с приблизительно 1-5 мас.% воды и приблизительно 2-15 мас.%, в частности, приблизительно до 12 мас.% сульфата аммония, в частности, приблизительно 5-12 мас.%. Второй распыляемой жидкостью может быть плав чистой мочевины, или неэвтектическая смесь мочевины-сульфата аммония, имеющая температуру кристаллизации ниже температуры кристаллизации плава чистой мочевины менее чем 5°С.The first sprayed liquid will typically have a lower crystallization temperature than the second sprayed liquid. The first sprayed liquid may be, for example, a eutectic or near-eutectic urea-ammonium sulfate mixture, in particular with approximately 1-5 wt.% water and approximately 2-15 wt.%, in particular up to approximately 12 wt.% ammonium sulfate, in particular approximately 5-12 wt.%. The second sprayed liquid may be a pure urea melt, or a non-eutectic urea-ammonium sulfate mixture having a crystallization temperature lower than the crystallization temperature of the pure urea melt by less than 5°C.
При этом плавом чистой мочевины считается плав мочевины, не включающий технически значимых количеств сульфата аммония. Близкой к эвтектической смесью мочевины-сульфата аммония считается любой водный раствор мочевины-сульфата аммония с температурой кристаллизации, на по меньшей мере 5°С, например, по меньшей мере 8°С, например, по меньшей мере 10°С ниже температуры кристаллизации плава чистой мочевины с тем же содержанием воды. Близкие к эвтектической смеси включают и эвтектические. К неэвтектическим относят любые составы водной смеси мочевины-сульфат аммония за пределами области смесей, близких к эвтектическим. Неэвтектической смесью может быть, например: гиперэвтектическая смесь плава мочевины и по меньшей мере 15 мас.%, например, по меньшей мере 18 мас.%, в частности, приблизительно 20 мас.% сульфата аммония в водном растворе с приблизительно 1-5 мас.% воды; или гипоэвтектическая смесь плава мочевины и максимум приблизительно 2 мас.% сульфата аммония в водном растворе с приблизительно 1-5 мас.% воды. Если содержание сульфата аммония в гиперэвтектической смеси превышает 20 мас.%, часть сульфата аммония не растворится, а, скорее, образует суспензию. Такая суспензия также может быть, при желании, использована.A pure urea melt is defined as a urea melt that does not contain technically significant amounts of ammonium sulfate. A near-eutectic urea-ammonium sulfate mixture is any aqueous urea-ammonium sulfate solution with a crystallization temperature at least 5°C, for example, at least 8°C, for example, at least 10°C, lower than the crystallization temperature of a pure urea melt with the same water content. Near-eutectic mixtures also include eutectic mixtures. Non-eutectic mixtures include any aqueous urea-ammonium sulfate mixture compositions outside the near-eutectic range. A non-eutectic mixture may be, for example: a hypereutectic mixture of a urea melt and at least 15 wt.%, such as at least 18 wt.%, in particular approximately 20 wt.% ammonium sulfate in an aqueous solution with approximately 1-5 wt.% water; or a hypoeutectic mixture of a urea melt and a maximum of approximately 2 wt.% ammonium sulfate in an aqueous solution with approximately 1-5 wt.% water. If the ammonium sulfate content of the hypereutectic mixture exceeds 20 wt.%, some of the ammonium sulfate will not dissolve, but rather will form a suspension. Such a suspension may also be used, if desired.
Температура первого псевдоожиженного слоя может быть, например, по меньшей мере, на 5°С ниже температуры кристаллизации распыляемой смеси. Температура второго псевдоожиженного слоя может быть, например, по меньшей мере на 5°С, например, на 10°С ниже температуры кристаллизации распыляемого плава чистой мочевины.The temperature of the first fluidized bed may be, for example, at least 5°C lower than the crystallization temperature of the sprayed mixture. The temperature of the second fluidized bed may be, for example, at least 5°C, such as 10°C lower than the crystallization temperature of the sprayed pure urea melt.
Смесь мочевины-сульфата аммония, распыляемая в первой камере, имеет относительно низкую температуру кристаллизации. Если, например, содержание воды в смеси составляет 2,5 мас.% и содержание сульфата аммония составляет приблизительно 10,5 мас.%, температура кристаллизации равна 111°С. Если содержание воды в смеси составляет 5 мас.% и содержание сульфата аммония составляет приблизительно 10 мас.%, температура кристаллизации равна 103°С. Температура слоя в первой камере должна быть ниже этой температуры, в частности, приблизительно 95-100°С.The urea-ammonium sulfate mixture sprayed into the first chamber has a relatively low crystallization temperature. For example, if the water content in the mixture is 2.5 wt.% and the ammonium sulfate content is approximately 10.5 wt.%, the crystallization temperature is 111°C. If the water content in the mixture is 5 wt.% and the ammonium sulfate content is approximately 10 wt.%, the crystallization temperature is 103°C. The bed temperature in the first chamber should be lower than this temperature, in particular approximately 95-100°C.
Распыляемая жидкость во второй камере не является эвтектической, например, представляет собой плав чистой мочевины, поэтому температура кристаллизации распыляемого материала будет более высокой. Если, например, содержание воды в плаве мочевины составляет 2,5%, температура кристаллизации мочевины составит 124°С. Если содержание воды в плаве мочевины составляет 5%, температура кристаллизации составит 118°С. Температура слоя во второй камере должна быть ниже этой температуры кристаллизации, но может быть существенно выше, чем в первой камере, в частности, приблизительно 105-112°С. Это достаточно высокая температура для получения гранулята с допустимо низким содержанием остаточной влаги. Для предотвращения расплавления слоя гранул мочевины-сульфата аммония во второй камере, температура слоя должна быть ниже точки плавления мочевины-сульфата аммония, составляющей 121°С, при содержании воды в смеси мочевины-сульфата аммония, равном 0%.The sprayed liquid in the second chamber is not eutectic, for example, it is a pure urea melt, so the crystallization temperature of the sprayed material will be higher. For example, if the water content in the urea melt is 2.5%, the crystallization temperature of urea will be 124°C. If the water content in the urea melt is 5%, the crystallization temperature will be 118°C. The bed temperature in the second chamber should be lower than this crystallization temperature, but can be significantly higher than in the first chamber, in particular, approximately 105-112°C. This temperature is high enough to obtain granulate with an acceptably low residual moisture content. To prevent melting of the urea-ammonium sulfate granule bed in the second chamber, the bed temperature should be lower than the melting point of urea-ammonium sulfate, which is 121°C, at a water content of 0% in the urea-ammonium sulfate mixture.
Перемещение промежуточного материала гранулята из первой камеры во вторую камеру обычно представляет собой непрерывный поток.The movement of the intermediate granulate material from the first chamber to the second chamber is usually a continuous flow.
Первая и вторая камеры могут быть частью одного гранулятора или разных грануляторов. Опционально, между двумя камерами и/или перед первой камерой и/или после второй камеры могут быть дополнительные камеры грануляции. Например, если распыляемой жидкостью во второй камере является гиперэвтектический мочевина-сульфат аммония, гранулы могут быть подвергнуты дальнейшей обработке в третьей камере гранулятора с использованием распыляемой жидкости чистого плава мочевины.The first and second chambers may be part of a single granulator or separate granulators. Optionally, additional granulation chambers may be located between the two chambers and/or before and after the first chamber. For example, if the spray liquid in the second chamber is hypereutectic ammonium urea sulfate, the granules can be further processed in the third granulator chamber using a spray liquid of pure urea fusion.
В то время как температура распыляемого плава значительно превышает ее температуру кристаллизации, температура псевдоожиженного слоя должна быть существенно ниже этой температуры. За пределами распылителей, температура псевдоожиженного слоя в основном однородна. Температура слоя должна измеряться за пределами зоны распыления над каждым распылителем. Температура слоя может быть, например, измерена на расстоянии над псевдоожиженным слоем. Температурой слоя управляют изменением расхода и температуры ожижающего воздуха. Тепло также рассеивается испарением воды, находящейся в плаве мочевины. Кроме того, температурой можно управлять рециркуляцией слишком мелких и/или размолотых слишком крупных гранул отбракованного материала гранулята.While the temperature of the sprayed melt significantly exceeds its crystallization temperature, the fluidized bed temperature must be significantly lower than this temperature. Outside the atomizers, the fluidized bed temperature is generally uniform. The bed temperature should be measured outside the spray zone above each atomizer. The bed temperature can, for example, be measured at a distance above the fluidized bed. Bed temperature is controlled by varying the flow rate and temperature of the fluidizing air. Heat is also dissipated by evaporating water present in the urea melt. Furthermore, the temperature can be controlled by recirculating undersized and/or ground oversized granules of the rejected granulate material.
При этом материалом прекурсора гранулята в первом псевдоожиженном слое является любой зернистый материал. Промежуточным материалом гранулята является любой зернистый материал во втором псевдоожиженном слое. Оба материала являются смесью гранул различной степени грануляции.In this case, the precursor material for the granulate in the first fluidized bed is any granular material. The intermediate material for the granulate is any granular material in the second fluidized bed. Both materials are a mixture of granules of varying degrees of granulation.
В частном варианте осуществления, среднее время пребывания промежуточного материала гранулята во втором псевдоожиженном слое регулируют так, чтобы получить конечные гранулы с содержанием остаточной влаги не более 0,3 мас.%. Среднее время пребывания во втором псевдоожиженном слое может, в частности, составлять приблизительно 10-15 минут, но, при необходимости, может быть также больше или меньше.In a particular embodiment, the average residence time of the intermediate granulate material in the second fluidized bed is adjusted so as to obtain final granules with a residual moisture content of no more than 0.3 wt%. The average residence time in the second fluidized bed may, in particular, be approximately 10-15 minutes, but, if necessary, may also be longer or shorter.
Подходящим источником сульфата аммония является орошающая жидкость из газоочистителя, использованная для очистки отходящего воздуха, отводимого из гранулятора. Этой орошающей жидкостью обычно является водный раствор серной кислоты, превращающий аммиак и цианат аммония из отходящего воздуха в сульфат аммония. Эта орошающая жидкость может собираться и смешиваться с плавом мочевины для получения требуемой смеси. Опционально, сначала может быть отрегулирована концентрация сульфата аммония, например, до содержания в растворе приблизительно 1-5 мас.% воды. В альтернативном случае, или дополнительно, могут быть также использованы и другие источники сульфата аммония.A suitable source of ammonium sulfate is the scrubber fluid used to clean the exhaust air leaving the granulator. This scrubber is typically an aqueous sulfuric acid solution, which converts ammonia and ammonium cyanate from the exhaust air into ammonium sulfate. This scrubber can be collected and mixed with the urea melt to produce the desired mixture. Optionally, the ammonium sulfate concentration can first be adjusted, for example, to approximately 1-5% by weight of water in the solution. Alternatively, or in addition, other sources of ammonium sulfate can also be used.
Для соблюдения ужесточающихся экологических требований может быть использована орошающая жидкость с низким рН, например, имеющая рН ниже 5, например, ниже 3. Чем ниже рН, тем выше содержание сульфата аммония в конечной орошающей жидкости, в частности, из-за гидролиза цианата при низких значениях рН.To meet increasingly stringent environmental requirements, a low pH irrigating fluid, such as one having a pH below 5, such as below 3, may be used. The lower the pH, the higher the ammonium sulfate content of the final irrigating fluid, particularly due to cyanate hydrolysis at low pH values.
Объемное отношение мочевины-сульфата аммония, распыляемого в первой камере, к плаву мочевины, распыляемому во второй камере, составляет, например, от 1:2 до 2:1, в частности, приблизительно 1:1.The volume ratio of the urea-ammonium sulfate sprayed in the first chamber to the urea melt sprayed in the second chamber is, for example, from 1:2 to 2:1, in particular approximately 1:1.
Мочевина-сульфат аммония, используемые в первой камере, могут, в частности, иметь максимальное содержание воды 5 мас.%. Опционально, состав содержит добавки, в частности, приблизительно 0,4-0,8 мас.%. Плав мочевины, используемый во второй камере, может, например, иметь содержание воды максимум 10 мас.%, в частности, максимум 5 мас.%, и, опционально, до 1,5 мас.% добавок, например, 0,4-0,8 мас.% добавок. Подходящие добавки для смеси мочевины-сульфата аммония, а также и для плава мочевины, включают формальдегид, сульфат алюминия, микроудобрения и другие углеводородные добавки для грануляции или их смеси. В частном варианте осуществления, мочевина-сульфат аммония, используемые в первой камере, содержат сульфат аммония в качестве гранулирующего агента, в то время как плав мочевины содержит формальдегид.The urea-ammonium sulfate used in the first chamber may, in particular, have a maximum water content of 5 wt.%. Optionally, the composition contains additives, in particular approximately 0.4-0.8 wt.%. The urea melt used in the second chamber may, for example, have a water content of a maximum of 10 wt.%, in particular a maximum of 5 wt.%, and, optionally, up to 1.5 wt.% additives, for example 0.4-0.8 wt.% additives. Suitable additives for the urea-ammonium sulfate mixture, as well as for the urea melt, include formaldehyde, aluminum sulfate, micronutrient fertilizers and other hydrocarbon additives for granulation or mixtures thereof. In a particular embodiment, the urea-ammonium sulfate used in the first chamber contains ammonium sulfate as a granulating agent, while the urea melt contains formaldehyde.
Зародыши кристаллизации могут иметь любой подходящий природный или искусственный состав, например, почву, песок, биоразлагаемый пластик или удобрения различного типа. Особенно пригодны отбракованные и рециркулированные мелкие гранулы мочевины и раздробленные слишком крупные гранулы мочевины, полученные ранее. Зародыши кристаллизации могут, в частности, иметь средний размер частиц, на 80% меньше среднего размера частиц конечной грануляции.Crystallization nuclei can be any suitable natural or artificial composition, such as soil, sand, biodegradable plastic, or various types of fertilizer. Rejected and recycled fine urea granules and crushed oversized urea granules from previous production are particularly suitable. Crystallization nuclei can have an average particle size 80% smaller than the average particle size of the final granulation.
Если распыляемой жидкостью во втором псевдоожиженном слое является чистый плав мочевины, в итоге получается гранулят, имеющий гранулированные частицы, представляющие собой зародыши кристаллизации, покрытые первым слоем, содержащим мочевину-сульфат аммония, и вторым слоем мочевины, по существу свободную от сульфата аммония. Внешний слой мочевины эффективно покрывает слой мочевины-сульфата аммония и ослабляет гигроскопичность.If the sprayed liquid in the second fluidized bed is pure urea melt, the resulting granulate contains granular particles representing crystallization nuclei, coated with a first layer containing urea-ammonium sulfate and a second layer of urea essentially free of ammonium sulfate. The outer urea layer effectively covers the urea-ammonium sulfate layer and reduces hygroscopicity.
Раскрытый способ может быть эффективно реализован в грануляционной установке, включающей первую камеру, имеющую распылители, соединенные с источником близкой к эвтектической смеси мочевины и мочевины-сульфата аммония в водном растворе, и вторую камеру, соединенную с источником плава чистой мочевины или близкой к эвтектической смеси мочевины-сульфата аммония, описанной выше.The disclosed method can be effectively implemented in a granulation plant comprising a first chamber having sprayers connected to a source of a near-eutectic mixture of urea and urea-ammonium sulfate in an aqueous solution, and a second chamber connected to a source of pure urea melt or a near-eutectic mixture of urea-ammonium sulfate described above.
Настоящее раскрытие также относится к грануляционной установке, опционально соответствующей описанной выше, содержащей газоочиститель для очистки отработавшего воздуха из гранулятора, и сепаратор, вход которого присоединен к отводящей линии для использованной орошающей жидкости из газоочистителя. Эта отводящая линия для использованной орошающей жидкости соединена с линией подачи свежего плава мочевины.The present disclosure also relates to a granulation plant, optionally corresponding to that described above, comprising a scrubber for cleaning exhaust air from the granulator, and a separator, the inlet of which is connected to a discharge line for spent spray liquid from the scrubber. This discharge line for spent spray liquid is connected to a feed line for fresh urea melt.
В частном варианте осуществления, выход сепаратора присоединен к питательной линии для снабжения распылителей, например, в первой грануляционной камере, для распыления смеси плава мочевины и раствора сульфата аммония.In a particular embodiment, the outlet of the separator is connected to a feed line for supplying sprayers, for example in the first granulation chamber, for spraying a mixture of urea melt and ammonium sulfate solution.
В частном варианте осуществления, газоочиститель включает:In a particular embodiment, the gas cleaner includes:
первую камеру газоочистителя с первыми распылителями и входом для отработавшего воздуха гранулятора;the first chamber of the gas cleaner with the first sprayers and an inlet for the exhaust air of the granulator;
вторую камеру газоочистителя со вторыми распылителями, причем вторая камера газоочистителя расположена после первой камеры газоочистителя;a second gas cleaner chamber with second sprayers, wherein the second gas cleaner chamber is located after the first gas cleaner chamber;
первый водосборный резервуар для сбора использованной орошающей жидкости из первой камеры газоочистителя и, частично, из второй камеры газоочистителя;a first water collection tank for collecting used irrigation liquid from the first chamber of the gas cleaner and, partially, from the second chamber of the gas cleaner;
первый контур циркуляции для возвращения орошающей жидкости из первого водосборного резервуара к первым распылителям;a first circulation circuit for returning the irrigation liquid from the first collection tank to the first sprinklers;
второй водосборный резервуар для сбора части использованной орошающей жидкости из второй камеры газоочистителя;a second water collection tank for collecting part of the used irrigation liquid from the second chamber of the gas cleaner;
второй контур циркуляции для возвращения орошающей жидкости из второго водосборного резервуара ко вторым распылителям;a second circulation circuit for returning the irrigation liquid from the second collection tank to the second sprinklers;
причем второй контур циркуляции соединен с источником кислоты. Таким путем, очищенная мочевина концентрируется в первом контуре циркуляции. Добавление кислоты во второй контур циркуляции ограничивает химические реакции между содержащейся мочевиной и кислотой. Первая и вторая камеры газоочистителя могут быть, в частности, разделены посредством каплеотбойника, например, плетеной сеткой или решетчатой сеткой.The second circulation loop is connected to the acid source. This concentrates the purified urea in the first circulation loop. Adding acid to the second circulation loop limits chemical reactions between the urea and the acid. The first and second chambers of the gas scrubber can be separated, for example, by a mist separator, such as a woven mesh or a grid mesh.
Все процентные величины, упомянутые в раскрытии, являются процентными частями по весу относительно полного веса соответствующего состава.All percentages mentioned in the disclosure are percentages by weight relative to the total weight of the corresponding composition.
Далее приводится объяснение изобретения со ссылкой на чертеж.The following is an explanation of the invention with reference to the drawing.
На фигуре схематически показан частный вариант осуществления грануляционной установки в соответствии с изобретением.The figure schematically shows a particular embodiment of a granulation plant in accordance with the invention.
На фигуре показана грануляционная установка 1, включающая гранулятор 2, имеющий первую камеру 3 и вторую камеру 4. Первая и вторая камеры 3, 4 имеют днища (не показаны) с отверстиями для прохождения ожижающего воздуха, нагнетаемого нагнетателем 6. В этом частном варианте осуществления, две камеры 3, 4 включают распылители 7, 8, отходящие от днищ и соединенные с источником распыляющего воздуха 9. В других вариантах осуществления, распылители могут отходить от одной и более боковых стенок и/или могут быть направлены вниз. Распылители 7 в первой камере 3 присоединены к сепаратору 11, образующему источник эвтектического или близкого к эвтектическому водного раствора мочевины-сульфата аммония, как это показано далее. Распылители во второй камере присоединены к источнику плава мочевины. Первая камера 3 имеет вход 12 для зародышей кристаллизации, соединенный с источником зародышей кристаллизации, и проем 13 для промежуточного гранулята с противоположной стороны первой камеры 3, ведущее во вторую камеру 4. Вторая камера 4 имеет выходное отверстие 14 для гранулята, расположенное с противоположной стороны от проема 13 для промежуточного гранулята.The figure shows a granulation installation 1, including a granulator 2, having a first chamber 3 and a second chamber 4. The first and second chambers 3, 4 have bottoms (not shown) with openings for the passage of fluidizing air pumped by a blower 6. In this particular embodiment, the two chambers 3, 4 include sprayers 7, 8, extending from the bottoms and connected to a source of atomizing air 9. In other embodiments, the sprayers can extend from one or more side walls and/or can be directed downwards. The sprayers 7 in the first chamber 3 are connected to a separator 11, which forms a source of eutectic or near-eutectic aqueous solution of urea-ammonium sulfate, as shown below. The sprayers in the second chamber are connected to a source of urea melt. The first chamber 3 has an inlet 12 for crystallization nuclei, connected to a source of crystallization nuclei, and an opening 13 for intermediate granulate on the opposite side of the first chamber 3, leading into the second chamber 4. The second chamber 4 has an outlet 14 for granulate, located on the opposite side from the opening 13 for intermediate granulate.
В процессе использования, зародыши кристаллизации постепенно перемещаются от входа 12 для зародышей кристаллизации первой камеры 3 к проему 13 для промежуточного гранулята. Зародыши кристаллизации приводятся в псевдоожиженное состояние ожижающим воздухом, нагнетаемым в первую камеру 3 через отверстия в днище, для формирования первого псевдоожиженного слоя 16. Раствор мочевины-сульфата аммония распыляется в первый псевдоожиженный слой 16 распылителями 7, расположенными на днище гранулятора. В процессе испарения водной части раствора, мочевина-сульфат аммония осаждается на проходящих зародышах кристаллизации и кристаллизуется с формированием промежуточных гранул. Температура первого псевдоожиженного слоя составляет 95-100°С, что значительно ниже температуры кристаллизации распыляемой смеси мочевины-сульфата аммония, но достаточно для обеспечения эффективного испарения водной части раствора.During operation, crystallization nuclei gradually move from the inlet 12 for crystallization nuclei of the first chamber 3 to the opening 13 for intermediate granulate. The crystallization nuclei are brought into a fluidized state by fluidizing air pumped into the first chamber 3 through openings in the bottom, forming the first fluidized bed 16. The urea-ammonium sulfate solution is sprayed into the first fluidized bed 16 by sprayers 7 located on the bottom of the granulator. During the evaporation of the aqueous portion of the solution, the urea-ammonium sulfate precipitates on the passing crystallization nuclei and crystallizes, forming intermediate granules. The temperature of the first fluidized bed is 95-100°C, which is significantly lower than the crystallization temperature of the sprayed urea-ammonium sulfate mixture, but sufficient to ensure effective evaporation of the aqueous portion of the solution.
Зародыши кристаллизации и промежуточный гранулированный материал в первом псевдоожиженном слое 16 непрерывно перемещаются в направлении проема 13 для промежуточного гранулята, где они переходят во вторую камеру 4 для формирования второго псевдоожиженного слоя 17. Здесь распылители 8 распыляют плав чистой мочевины во второй псевдоожиженный слой 17, температура которого составляет 105-112°С. Эта температура ниже температуры кристаллизации плава мочевины, но выше температуры первого псевдоожиженного слоя. Температура слоя также ниже точки плавления слоя мочевины-сульфата аммония на промежуточных гранулах (примерно 121°С при нулевом содержании воды). Выходящие из второй камеры 4 гранулы имеют в качестве сердцевины зародыши кристаллизации, внутренний слой из мочевины-сульфата аммония, и наружный слой из мочевины, а общее содержание остаточной влаги не превышает 0,3 мас.%.The crystallization nuclei and intermediate granulated material in the first fluidized bed 16 continuously move in the direction of the opening 13 for intermediate granulate, where they pass into the second chamber 4 to form the second fluidized bed 17. Here, the sprayers 8 spray the pure urea melt into the second fluidized bed 17, the temperature of which is 105-112°C. This temperature is lower than the crystallization temperature of the urea melt, but higher than the temperature of the first fluidized bed. The temperature of the bed is also lower than the melting point of the urea-ammonium sulfate layer on the intermediate granules (approximately 121°C at zero water content). The granules leaving the second chamber 4 have crystallization nuclei as a core, an inner layer of urea-ammonium sulfate, and an outer layer of urea, and the total residual moisture content does not exceed 0.3 wt.%.
Отработанный воздух из первой и второй камер 3, 4 передается по линии 21 в мокрый газоочиститель 20. В частном варианте осуществления, показанном на фигуре, мокрый газоочиститель 20 содержит первую камеру 22 газоочистителя, вторую камеру 23 газоочистителя, камеру 24 отделения воды и выход 25 чистого воздуха, функционально соединенный с откачивающим насосом 26. Первая и вторая камеры 22, 23 газоочистителя разделены первой плетеной сеткой или проволочной сеткой каплеотбойника 27. Следующий каплеотбойник 28 отделяет вторую камеру 23 газоочистителя от камеры 24 отделения воды. Третий каплеотбойник 29 отделяет камеру 24 отделения воды от выхода 25 чистого воздуха. Под первой камерой 22 газоочистителя находится первый водосборный резервуар 31. Под камерой 24 отделения воды находится второй водосборный резервуар 32. Вторая камера 23 газоочистителя располагается частично над первым водосборным резервуаром 31 и частично над вторым водосборным резервуаром 32. Из первого водосборного резервуара 31 вода посредством контура 34 рециркуляции возвращается в распылители 35 в первом резервуаре 31 газоочистителя. Из второго водосборного резервуара 32 вода посредством контура 36 рециркуляции возвращается в распылители 37 во втором резервуаре 23 газоочистителя. Этот второй контур 36 рециркуляции также присоединен к источнику 38 серной кислоты для поддержания уровня рН ниже 5. Второй водосборный резервуар 32 также имеет вход 41 для свежей воды. Весь отработавший газ из гранулятора 2 входит в газоочиститель через вход в первой камере 22 газоочистителя. В результате, концентрация мочевины будет значительно выше в первом водосборном резервуаре и в первом контуре рециркуляции. Концентрация мочевины значительно ниже во втором контуре рециркуляции, куда добавляется кислота. Таким путем, ограничивается протекание химической реакции между серной кислотой и мочевиной.The exhaust air from the first and second chambers 3, 4 is transferred via line 21 to the wet gas scrubber 20. In the particular embodiment shown in the figure, the wet gas scrubber 20 comprises a first chamber 22 of the scrubber, a second chamber 23 of the scrubber, a water separation chamber 24 and a clean air outlet 25 operatively connected to a pumping pump 26. The first and second chambers 22, 23 of the scrubber are separated by a first woven mesh or wire mesh of a drip separator 27. The next drip separator 28 separates the second chamber 23 of the scrubber from the water separation chamber 24. The third drip separator 29 separates the water separation chamber 24 from the clean air outlet 25. Below the first chamber 22 of the gas cleaner there is a first water collection tank 31. Below the water separation chamber 24 there is a second water collection tank 32. The second chamber 23 of the gas cleaner is located partially above the first water collection tank 31 and partially above the second water collection tank 32. From the first water collection tank 31, water is returned via a recirculation circuit 34 to the sprayers 35 in the first tank 31 of the gas cleaner. From the second water collection tank 32, water is returned via a recirculation circuit 36 to the sprayers 37 in the second tank 23 of the gas cleaner. This second recirculation circuit 36 is also connected to a source 38 of sulfuric acid to maintain the pH level below 5. The second water collection tank 32 also has an inlet 41 for fresh water. All the exhaust gas from the granulator 2 enters the gas cleaner through an inlet in the first chamber 22 of the gas cleaner. As a result, the urea concentration will be significantly higher in the first collection tank and in the primary recirculation loop. The urea concentration is significantly lower in the second recirculation loop, where acid is added. This limits the chemical reaction between sulfuric acid and urea.
Кислая вода поглощает и отделяет аммиак и цианат аммония из отработавшего воздуха, попадающего в мокрый газоочиститель 20. Аммиак растворяется в форме аммония. Цианат аммония является нестабильным и проявляет тенденцию к превращению в мочевину или гидролизуется до аммония и диоксида углерода. Аммоний с серной кислотой образуют сульфат аммония.Acidic water absorbs and separates ammonia and ammonium cyanate from the exhaust air entering wet scrubber 20. Ammonia dissolves as ammonium. Ammonium cyanate is unstable and tends to convert to urea or hydrolyze to ammonium and carbon dioxide. Ammonium reacts with sulfuric acid to form ammonium sulfate.
Первый контур 34 рециркуляции включает отводную линию 42 к вакуум-выпарному блоку с дальнейшим соединением с подводящей линией 43 для плава мочевины, насос 44, теплообменник 45 и сепаратор 11. В сепараторе 11 из потока отделяется концентрированный водный раствор мочевины-сульфата аммония. Отделенный раствор имеет содержание сульфата аммония до 12 мас.%, содержание мочевины по меньшей мере 80 мас.% и содержание воды приблизительно 1-5 мас.%. Раствор образует эвтектическую или близкую к эвтектической смесь с полностью растворенным сульфатом аммония. Этот водный раствор возвращается по обратной линии 47 к распылителям 7 в первой камере 3 гранулятора. Эта обратная линия 47 имеет вход 48 для введения добавок, например сульфата алюминия в качестве гранулирующего агента.The first recirculation circuit 34 includes a branch line 42 to the vacuum evaporation unit with a further connection to a feed line 43 for urea melt, a pump 44, a heat exchanger 45 and a separator 11. In the separator 11, a concentrated aqueous solution of urea-ammonium sulfate is separated from the flow. The separated solution has an ammonium sulfate content of up to 12 wt.%, a urea content of at least 80 wt.% and a water content of approximately 1-5 wt.%. The solution forms a eutectic or near-eutectic mixture with completely dissolved ammonium sulfate. This aqueous solution returns via a return line 47 to the sprayers 7 in the first chamber 3 of the granulator. This return line 47 has an inlet 48 for introducing additives, for example aluminum sulfate as a granulating agent.
Отделенный водяной пар покидает сепаратор 11 и отводится в вакуумный конденсатор 49, где он разделяется на воду и технологический воздух. Конденсированная вода возвращается в первый водосборный резервуар 31 по обратной линии 50, имеющей буферную емкость 51, в которой вода смешивается со свежей серной кислотой. Технологический воздух из конденсатора 49 смешивается с отработавшим воздухом из гранулятора 2 и возвращается в первую камеру 22 газоочистителя.The separated water vapor leaves separator 11 and is discharged into vacuum condenser 49, where it is separated into water and process air. The condensed water returns to first water collection tank 31 via return line 50, which has a buffer tank 51, where the water is mixed with fresh sulfuric acid. Process air from condenser 49 is mixed with exhaust air from granulator 2 and returned to first chamber 22 of the gas scrubber.
С устройством согласно фигуре были проведены испытания. Сепаратор 11 отрегулирован таким образом, чтобы вырабатывать раствор мочевины-сульфата аммония с содержанием воды 5 мас.%, содержанием сульфата аммония до 12 мас.% и содержанием мочевины по меньшей мере 80 мас.%. Для формирования псевдоожиженного слоя подавались зародыши кристаллизации, перемещающиеся от входа 12 для зародышей кристаллизации через проем 13 для промежуточных гранул к выходу 14 гранулята второй камеры 4. Средняя температура слоя в первой камере 3 составляла 90°С.Tests were conducted with the device according to the figure. Separator 11 was adjusted to produce a urea-ammonium sulfate solution with a water content of 5 wt.%, an ammonium sulfate content of up to 12 wt.%, and a urea content of at least 80 wt.%. To form a fluidized bed, crystallization nuclei were fed, moving from the inlet 12 for crystallization nuclei through the opening 13 for intermediate granules to the granulate outlet 14 of the second chamber 4. The average bed temperature in the first chamber 3 was 90°C.
Во второй камере 4 распылялся плав мочевины, содержащий 5 мас.% воды. Распыленный объем плава мочевины был приблизительно равен объему мочевины-сульфата аммония, распыленного в первой камере 3. Средняя температура во второй камере 4 составляла приблизительно 112°С.In the second chamber 4, a urea melt containing 5% by weight of water was sprayed. The sprayed volume of urea melt was approximately equal to the volume of urea-ammonium sulfate sprayed in the first chamber 3. The average temperature in the second chamber 4 was approximately 112°C.
Полученный в результате гранулированный продукт содержал зародыши кристаллизации, покрытые внутренним слоем мочевины-сульфата аммония и наружным слоем мочевины. Содержание остаточной влаги составляло менее 0,3 мас.%.The resulting granulated product contained crystallization nuclei coated with an inner layer of urea-ammonium sulfate and an outer layer of urea. The residual moisture content was less than 0.3% by weight.
В альтернативном варианте осуществления, распылители второй камеры могли запитываться от источника гиперэвтектической смеси плава мочевины и, например, 18-20 мас.% сульфата аммония в водном растворе, либо гипоэвтектической смеси плава мочевины с максимум 2 мас.% сульфата аммония в водном растворе.In an alternative embodiment, the second chamber sprayers could be fed from a source of a hypereutectic mixture of urea melt and, for example, 18-20 wt.% ammonium sulfate in an aqueous solution, or a hypoeutectic mixture of urea melt with a maximum of 2 wt.% ammonium sulfate in an aqueous solution.
Claims (35)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP21151312.2 | 2021-01-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2846965C1 true RU2846965C1 (en) | 2025-09-22 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3872753T2 (en) * | 1987-04-16 | 1992-12-03 | Hydro Agri Sluiskil Bv | METHOD FOR THE PRODUCTION OF POWDERED GRANULES. |
| EA200300805A1 (en) * | 2001-01-17 | 2003-12-25 | ДСМ Ай Пи ЭССЕТС Б.В. | METHOD OF OBTAINING UREA GRANULES |
| RU2485077C2 (en) * | 2008-11-28 | 2013-06-20 | Уде Фертилайзер Текнолоджи Б.В. | Method of granulating urea with acidic scrubbing system and subsequent integration of ammonia salt into urea granules |
| WO2020079204A1 (en) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | Yara International Asa | Method and fluidized bed granulator for the production of granules from a slurry |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3872753T2 (en) * | 1987-04-16 | 1992-12-03 | Hydro Agri Sluiskil Bv | METHOD FOR THE PRODUCTION OF POWDERED GRANULES. |
| EA200300805A1 (en) * | 2001-01-17 | 2003-12-25 | ДСМ Ай Пи ЭССЕТС Б.В. | METHOD OF OBTAINING UREA GRANULES |
| RU2485077C2 (en) * | 2008-11-28 | 2013-06-20 | Уде Фертилайзер Текнолоджи Б.В. | Method of granulating urea with acidic scrubbing system and subsequent integration of ammonia salt into urea granules |
| WO2020079204A1 (en) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | Yara International Asa | Method and fluidized bed granulator for the production of granules from a slurry |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2377182C2 (en) | Method of producing fertiliser which contains urea and ammonium sulphate | |
| BG61332B1 (en) | Method for the preparation of granular urea | |
| JP7277672B2 (en) | Ammonia removal from urea finish | |
| EA024281B1 (en) | Method for producing urea fertilizer with low moisture absorption tendencies | |
| EP3319925B1 (en) | Granulation of urea products | |
| FI71720B (en) | CONTAINER CONTAINER FOR TV STEG FOR REFRIGERATION OF PRODUCTS IN FORM AV FASTA PARTICLAR SPECIFIC NP / NPK GOAL PELLETS WITH SOME INMONIUM PHOSPHATERS AND ANCONTINUES FOR EXHAUST | |
| US11241649B2 (en) | Treatment of offgas from urea finishing | |
| RU2846965C1 (en) | Apparatus and method for granulation of urea ammoniate and ammonium sulphate | |
| CN100421776C (en) | Granule preparation method | |
| CN116547254B (en) | Urea ammonium sulfate granulating equipment and method | |
| US12233394B2 (en) | Method and fluidized bed granulator for the production of granules from a slurry | |
| AU2002225516A1 (en) | Process for the preparation of granules | |
| US10512886B2 (en) | Granulating ammonium sulfate | |
| US4874595A (en) | Process for producing calcium-urea nitrate | |
| US20250361192A1 (en) | Method for the manufacture of a solid, particulate fertilizer composition comprising an additive | |
| RU2800070C2 (en) | Method and granulator with fluidized bed for obtaining granules from suspension | |
| WO2025244534A1 (en) | Technical grade urea granulate | |
| SK65593A3 (en) | Process for producing granular nitrogen-phosphorous fertilizer | |
| HK1181376A (en) | Method for producing urea fertilizer with low moisture absorption tendencies |