[发明专利]用于液体制粒特别是尿素制粒的方法和装置

说明书

应用领域

本发明涉及用于液体制粒的方法和装置。优选应用的代表是尿素制粒。

现有技术

已知在尿素合成设备中，需要将液体尿素(常称为熔融尿素)转化为固体产物。

一种已知技术包括在流化床中制粒，其中有利地在床中通过适合的喷嘴喷洒液体尿素，所述床是由流态化空气流保持在流化床条件中的固态尿素颗粒形成。通过使沉积在颗粒本身表面的液体凝固逐步增加颗粒的尺寸。

然而，已知常规流化床制粒工艺不仅需要随时间供给液体尿素，还需要供给固相尿素。所述固相由起到凝固过程起始核心作用的晶种组成。

最常用的晶种生成方法包括在适当的筛选和研磨之后将部分成粒产物再循环，以提供晶种。还已知使用部分可用(available)液体生成所述晶种。这种解决方案包括例如通过合适的制片机生成固体小片形式的晶种，在制片机中，液滴沉积在长的冷却传送带上。然而，所有这些需要一系列额外的机器。具体而言，制片机非常大且十分昂贵。

用于将液体尿素转化为固体产物但与制粒不同的另一技术的代表是所谓的造粒(prilling)。在造粒法中，将所述液体尿素供给至多孔转篮，其在塔内部产生基本单分散的液滴流。所述液滴因重力而沿塔落下，通过逆流气流凝固，产生称为球粒(prill)的固体颗粒。不计统计偏差，所述单分散流液滴基本具有同一尺寸；由塔产生的固体球粒的尺寸相当于液滴的尺寸，即其是由所述篮的孔的尺寸决定。

已知造粒法易于产生不是非常令人满意的易碎产物。这是由于液滴的凝固过程在球粒中留下一定的孔隙率。所述易碎性可导致产品在运输、储藏等期间破碎，特别是如果所述产品是体状(bulk form)时。

由于上述理由，现有技术不太令人满意，并且有强烈的动机去寻找能克服这些限制的新方法。

以类似的方式，在其它液体例如硝酸铵、硫酸铵的制粒工艺中遇到已概述的关于尿素的问题。

发明内容

本发明提供用于液相制粒特别是尿素制粒的新方法和相关设备。本发明旨在将液体流例如熔融尿素转化为具有最优尺寸和物理特征的固体产物，从而克服现有技术的上述缺陷。

由液相制粒法完成所述目的，其中生成所述液相的液滴多分散流，其与凝固空气接触沿基本竖直的制粒通道下行运动，且在所述多分散流内，小尺寸液滴凝固产生固体颗粒，并且所述固体颗粒通过与其它液滴碰撞而生长。

术语多分散流指最初喷洒在空气中的液滴流包括直径在最小直径和最大直径之间的一定范围内变化的液滴。优选地，所述流包括可变直径在0.1mm(100μm)和约2.5mm之间，更优选地在0.2mm和2mm之间的液滴。

这种液滴流可例如由喷嘴阵列产生。所述喷嘴具有直径不同的孔口，从而产生所需的多分散流。

逐步凝固的所述液相液滴处于气力输送(pneumatic transportation)条件下。术语气力输送指所述液滴分散在空气中，不考虑液滴和空气之间的相对速度。例如，沿制粒通道的“真空度”与流化床相比大得多，即所述固相比在流化床中稀薄(rarefied)得多。穿过所述制粒通道的流中的真空度是例如大于0.9且通常接近于1。

所述制粒通道基本从对应于液滴的进入区(admission zone)的进口段延伸至运送固体产物的出口段。

供给至该过程的液相可视需要包含添加剂。例如可在熔融尿素制粒中提供添加剂的加入。

现将列出本发明的其它优选特征。

可以沿所述制粒通道通过透气壁供给至少部分空气。所述渗透壁至少限定所述通道的起始部分。

在一些实施方案中，将全部液相供给(full liquid phase supply)以所述多分散液滴流形式引入所述制粒通道的头段(即起始段)中。

在其它实施方案中，将所述液相供给的第一部分引入所述制粒通道的头段中，并将所述液相的剩余部分侧向引入所述通道的至少一个中间段中。这可用除了头喷嘴之外的侧喷嘴阵列来完成。

根据所需颗粒直径，沿所述通道侧向供给部分液相是适当的。一般而言，通过所述头喷嘴供给全部液相使得能获得高达特定最大直径的颗粒；对于较大直径，还应使用侧喷嘴。例如，在尿素制粒中，优选具有侧喷嘴以获得尺寸为约3mm或更大的颗粒。