專利名稱：在制備含尿素的肥料顆粒的方法中減少縮二脲和游離氨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過合成步驟、蒸發(fā)和造粒單元制備含尿素的肥料的方法，其中，為了縮短停留時(shí)間并優(yōu)化工藝元件的布置，使用自動(dòng)控制的離心泵，用于將蒸發(fā)的產(chǎn)物流傳輸?shù)皆炝卧?br> 制備?；柿系姆椒ㄔ趯I(yè)文獻(xiàn)和專利文獻(xiàn)中有詳盡描述，這里例如可提及US 6203730B1、DE 2825039B2和US 4943308A。通常，加入以熔體或溶液存在的并且來自合成步驟的產(chǎn)物流到蒸發(fā)器，用以調(diào)節(jié)水含量，然后通入造粒步驟。在現(xiàn)有技術(shù)的一些方法中，在通入造粒機(jī)前與一部分固體細(xì)粒物質(zhì)混合，該細(xì)粒物質(zhì)通常是循環(huán)的顆粒。
對于每天的生產(chǎn)量為1500×103kg或更多而言，各工藝元件的最佳布置是對總工藝的功能和經(jīng)濟(jì)性完全決定性的影響參數(shù)。在此重要的是，流態(tài)和固態(tài)的介質(zhì)可以由于重力而沒有額外的輸送設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)。在該工藝中除合成反應(yīng)器以外是最大組件的造粒機(jī)的布置決定了其他元件的安裝，并且通常其高度為8m～15m。以此方式，制成的粒狀物無需輸送設(shè)備即可達(dá)到隨后的和較低的裝置。另外，定期大量產(chǎn)生的沖洗液例如經(jīng)過自由出口而直接在造粒機(jī)底部收集。
通入造粒機(jī)的產(chǎn)物流通常通過離心泵進(jìn)行輸送，該離心泵在工藝流程中位于蒸發(fā)單元后并在其以下幾米。該蒸發(fā)單元在此由于較高的安裝位置而成為離心泵的氣壓終端，因而確保所需要的泵入口壓。該種布置的缺點(diǎn)在于，需要高臺架用于很大并且很重的組件，并且需要與之有關(guān)的管線路徑，這不利地延長了產(chǎn)物流的停留時(shí)間。另外，該管線必須高成本地進(jìn)行分離，并須伴隨加熱，以便避免粘在管壁上或發(fā)生離解，并需保持該高溫，直至造粒機(jī)中最后的干燥過程。
DE 197 44 404公開了根據(jù)產(chǎn)物溶液中的溫度和停留時(shí)間，進(jìn)行尿素的二次反應(yīng)，從而主要形成尿素的聚合物和縮合物，它們沒有生物性作用效果，因而顆粒中的活性物質(zhì)濃度降低。除了這些非活性的二次產(chǎn)物外，還形成具有強(qiáng)植物毒性作用的縮二脲，因而必須盡可能地加以抑制。
尿素溶液中強(qiáng)植物毒性的縮二脲的濃度隨升高的溫度和停留時(shí)間實(shí)際上升高。形成縮二脲的關(guān)系例如在AT 285621、CH 617 672A或GB 1 404 098中有述，也已知了30余年。
蒸發(fā)時(shí)需要調(diào)節(jié)到110℃～150℃的溫度，以便在合適的時(shí)間內(nèi)從產(chǎn)物溶液中除去必需的水量。因此在隨后的管線中同樣存在該高溫，這大大促進(jìn)了形成縮二脲。因此在連接蒸發(fā)的管線中發(fā)生關(guān)乎產(chǎn)品最終質(zhì)量的形成縮二脲，這任選通過對通常用蒸汽加熱的管線進(jìn)一步過熱而更加以強(qiáng)化。
DE 197 44 404公開一種方法，其中通過加入二氰基二酰胺而起到抑制結(jié)晶的作用，因此可以在70～90℃的溫度下實(shí)施該方法，從而強(qiáng)烈降低縮二脲的形成。該方法的缺點(diǎn)是特別需要非生物活性的二氰基二酰胺，根據(jù)DE 197 44 404中列舉的實(shí)施例，必須將其加到大于5重量％/小時(shí)。加入添加物需要相應(yīng)較大的建筑體積，相當(dāng)程度上提高了該方法的運(yùn)行成本。
另一缺點(diǎn)是，由于二氰基二酰胺溶解過程的吸熱，因此要消耗能量，該能量必須至少部分地重新供應(yīng)，以進(jìn)行隨后在造粒機(jī)中的干燥過程。
形成縮二脲的一個(gè)重要來源是蒸發(fā)器，因此JP 57171956A建議對溶液進(jìn)行特別濃縮，其中，蒸發(fā)器被設(shè)計(jì)為噴霧塔，因此通過在那里形成的產(chǎn)物溶液中的大液體表面進(jìn)行很快速并且有效的脫水。這種方案的缺點(diǎn)在于明顯高成本的蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)，這還需要明顯復(fù)雜的控制和調(diào)節(jié)技術(shù)。
GB 1 404 098建議一種方法，其中，為了分離縮二脲，在造粒前使尿素溶液通過離子交換器。該方法需要額外的工藝元件，并且由于需要定期再生離子交換器材料因而同樣需要較高的運(yùn)行成本。
本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)濟(jì)上最有利的方法，通過該方法大大減少縮二脲的形成。
本發(fā)明是關(guān)于一種通過合成步驟、蒸發(fā)和造粒單元制備含尿素的肥料的方法，其中，為了縮短停留時(shí)間，使用自動(dòng)控制的離心泵，將產(chǎn)物溶液通入造粒單元。例如象AT 281609或AT 291003中所述那樣。
在AT 281609或AT 291003中提到的泵被披露用于不是穩(wěn)定不變的添加量和較低的添加高度，并已公開了30余年。根據(jù)本發(fā)明，在肥料生產(chǎn)領(lǐng)域使用的結(jié)果是，蒸發(fā)器可以布置在與造粒機(jī)相同的水平上，并且僅僅必須稍微低些安裝離心泵。因而取消或縮短了供應(yīng)管線，從而相應(yīng)縮短了產(chǎn)物在管線路徑中的停留時(shí)間。停留時(shí)間的縮短使得產(chǎn)物溶液中副產(chǎn)物和二次產(chǎn)物的形成減少。
令人驚訝地表明，使用自動(dòng)控制的離心泵還減少了廢氣中的游離氨。部分來自不完全合成或者在隨后的管線和處理步驟形成的游離氨通常與蒸發(fā)器的廢氣一起返回到合成步驟。在蒸發(fā)后形成的游離氨必須與造粒機(jī)排出的廢氣一起得到凈化。由于通過使用自動(dòng)控制的離心泵減少了縮二脲的形成，所以也防止了形成第二反應(yīng)產(chǎn)物氨。
如GB 1 404 098所述，根據(jù)總反應(yīng)式2OCN2H4□O2C2N3H5+NH3形成縮二脲，所以每個(gè)未形成的分子縮二脲同樣也防止了形成一個(gè)分子NH3。在制備尿素顆粒時(shí)，根據(jù)本發(fā)明使用自動(dòng)控制的泵與常規(guī)方法相比，可以減少廢氣中的氨含量達(dá)10％以上。
此外，通過使用自動(dòng)控制的離心泵還大大簡化了優(yōu)先用于開動(dòng)過程和停機(jī)過程的控制支出，因?yàn)樵摫糜捎谄洳灰蕾囉谖雮?cè)的加入量而長時(shí)間穩(wěn)定保持對造粒機(jī)的加入條件。在中斷對造粒機(jī)的加入前，泵可以快速清空吸入管線。另外，在停機(jī)后可以較快速地再次向造粒機(jī)供入產(chǎn)物溶液，因?yàn)槲牍芫€不必填充到一定的料位。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，生產(chǎn)特定計(jì)算的顆粒必須更短地中斷，這在經(jīng)濟(jì)上是有利的。
另一優(yōu)點(diǎn)在于，在停機(jī)過程中，吸入管線在生產(chǎn)過程中已幾乎完全被清空，因此取消了溶液從該管線段的特別清空和返回。
有利的方式是，與AT 281609或AT 291003中的描述不同，將自動(dòng)控制的泵直接布置在造粒機(jī)附近，作為隨后的裝備部件，或者在理想的布置方案中直接安放(anflanschen)在造粒機(jī)上。較大優(yōu)點(diǎn)在于，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)型式?jīng)Q定的使泵或者蒸發(fā)器和造粒機(jī)之間熱管線端部的產(chǎn)物溶液脫氣。所述脫氣是通過連接蒸發(fā)器氣室的軸中的孔進(jìn)行的。這對于溫度大于120℃的蒸發(fā)單元是特別有效的。
在本發(fā)明另一有利的實(shí)施方式中，該自動(dòng)控制的輸送泵空間上緊鄰蒸發(fā)器安裝，或者安放在蒸發(fā)器上。
以下在

圖1中示例性表示現(xiàn)有技術(shù)，帶有高度標(biāo)示。圖2示例性表示工藝使用自動(dòng)控制的離心泵的最佳布置。
從圖1可見，在合成步驟1形成的產(chǎn)物通過傳導(dǎo)路徑6通入接受容器2中，并從那里通過泵7在管線8中從地面輸送到在20m臺架上建立的蒸發(fā)器3中，蒸發(fā)器3排出的水蒸氣以及游離氨和其他氣態(tài)成分通過傳導(dǎo)路徑17返回到合成步驟中。
濃縮的尿素溶液通過傳導(dǎo)路徑9、離心泵4的吸入管線離開蒸發(fā)器。通過越過豎直方向的傳導(dǎo)路徑9的高度差，確保布置在約7m高的離心泵4保持所需的入口壓或NPSH值。在傳導(dǎo)路徑10，該離心泵4的壓力管線，所述溶液輸送到造粒機(jī)5的配料系統(tǒng)11，其中造粒機(jī)5布置在10m高的臺架上。尿素溶液與惰性載氣14一起噴入造粒機(jī)中。固態(tài)的顆粒通過管線15離開造粒機(jī)，通入未畫出的、較低安裝的隨后處理步驟，并且造粒機(jī)的廢氣通過管線17通入同樣未畫出的廢氣凈化單元中。
從圖2可見，與圖1所示現(xiàn)有技術(shù)相比，沒有為蒸發(fā)器3設(shè)置20m高的臺架，而是將其布置在造粒機(jī)5的水平上。通過傳導(dǎo)路徑9過來的濃縮的尿素溶液借助自動(dòng)控制的離心泵19、通過傳導(dǎo)路徑10通入造粒機(jī)5的配料系統(tǒng)11。通過管線19，離心泵18結(jié)構(gòu)上與蒸發(fā)器3的氣室連接。
在以下所列表中示范性計(jì)算出通過本發(fā)明使用自動(dòng)控制的泵在縮短傳導(dǎo)路徑情況下縮二脲的減少。在此，得出物料流在140℃下為每小時(shí)2000公噸。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1、制備含氮的肥料的方法，主要包括合成單元、蒸發(fā)單元、輸送泵和造粒單元，其中，來自合成單元的產(chǎn)物以液態(tài)作為水溶液或熔體離開該合成單元，其特征在于，該產(chǎn)物流在蒸發(fā)單元后并且在造粒單元前通過一個(gè)自動(dòng)控制的離心泵而在造粒單元方向上進(jìn)行輸送。
2、根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述造粒單元包括一個(gè)造粒機(jī)，并且所述自動(dòng)控制的離心泵空間上緊鄰該造粒機(jī)安裝，或者理想地安放在該造粒機(jī)上。
3、根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述蒸發(fā)單元包括一個(gè)蒸發(fā)器，并且所述自動(dòng)控制的離心泵空間上緊鄰該蒸發(fā)器安裝，或者理想地安放在該蒸發(fā)器上。
4、根據(jù)權(quán)利要求1到3之一的方法，其特征在于，該蒸發(fā)器和造粒機(jī)安裝在地面以上基本上同一水平面上。
5、根據(jù)權(quán)利要求1到4之一的方法，其特征在于，該自動(dòng)控制的離心泵安裝在與該蒸發(fā)器基本上相同的水平面上。
權(quán)利要求
1.制備含尿素的肥料的方法，主要包括合成單元、蒸發(fā)單元、輸送泵和造粒單元，其中，來自合成單元的產(chǎn)物以液態(tài)作為水溶液或熔體離開該合成單元，其特征在于，該產(chǎn)物流在蒸發(fā)單元后并且在造粒單元前通過一個(gè)自動(dòng)控制的泵而在造粒單元方向上進(jìn)行輸送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述自動(dòng)控制的泵是自動(dòng)控制的離心泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2兩者之一的方法，其特征在于，所述造粒單元包括一個(gè)造粒機(jī)，并且所述自動(dòng)控制的輸送泵空間上緊鄰該造粒機(jī)安裝，或者理想地安放在該造粒機(jī)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2兩者之一的方法，其特征在于，所述蒸發(fā)單元包括一個(gè)蒸發(fā)器，并且所述自動(dòng)控制的輸送泵空間上緊鄰該蒸發(fā)器安裝，或者理想地安放在該蒸發(fā)器上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4之一的方法，其特征在于，該蒸發(fā)器和造粒機(jī)安裝在地面以上基本上同一水平面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5之一的方法，其特征在于，該自動(dòng)控制的離心泵安裝在與該蒸發(fā)器基本上相同的水平面上。
全文摘要
一種通過合成步驟、蒸發(fā)和造粒單元制備含尿素的肥料的方法，其中，為了縮短停留時(shí)間并優(yōu)化工藝元件的布置，使用自動(dòng)控制的離心泵，用于將蒸發(fā)的產(chǎn)物流傳輸?shù)皆炝卧?br> 文檔編號B01J2/04GK1956937SQ200580004039
公開日2007年5月2日 申請日期2005年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月5日
發(fā)明者E·利歐珀德 申請人:猶德有限公司