ГРАНУЛЯЦИОННАЯ БАШНЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ, В ЧАСТНОСТИ, МОЧЕВИНЫ Российский патент 2018 года по МПК B01J2/04 C07C273/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к грануляционной башне и к способу приллирования, в частности, для получения мочевины. Термин приллирование (или гранулирование) обозначает способ отверждения веществ, начиная с их жидкой фазы. Операцию обычно осуществляют в грануляционной башне: жидкую фазу (как правило, концентрированную и горячую) распыляют в верхней части башни, при этом воздух (как правило, при температуре окружающей среды) подается в нижнюю часть башни и восходит в противотоке с жидкой фазой, вызывая формирование в целом сферических агломерированных частиц ("гранул"), как правило, с диаметром несколько миллиметров.

Типичное применение приллирования связано с получением мочевины.

Уровень техники

Как известно, мочевину получают в промышленном масштабе с помощью способов на основе реакции между диоксидом углерода и аммиаком в форме карбамата аммония и разложения карбамата аммония на следующей далее реакции с получением мочевины и воды.

Конечный продукт, твердую мочевину, как правило, получают посредством отверждения и, в частности, посредством приллирования или, альтернативно, посредством способов гранулирования. Как правило, способы отверждения влияют на геометрические характеристики конечного продукта: фактически как с помощью гранулирования, так и с помощью приллирования, получают в целом округлые частицы, но в первом случае (гранулирования) получают гранулы больших размеров и толщины, в то время как во втором случае (приллирования) получают частицы ("гранулы") меньших размеров и толщины. Качество конечного продукта, как правило, является хорошим для обоих типов способа, но приллирование, тем не менее, остается более простой технологией, применяемой для получения твердой мочевины с физико-химическими свойствами, необходимыми для коммерческих применений.

Типичная грануляционная башня известного типа схематически показана на прилагаемой Фиг. 1, где она показана как целое с помощью ссылочного номера 101; грануляционная башня (башня приллирования) 101 содержит: корпус 102, ограничивающий камеру 104 для обработки; разбрызгивающее устройство 107, расположенное на верхнем конце корпуса 102, для подачи жидкой фазы (расплавленной мочевины) в камеру 104 для обработки; регулируемые окна 111, сформированные в боковой стенке 103 корпуса 102 на нижнем конце корпуса, для подачи воздуха внутрь камеры 104 для обработки; механическое скребковое устройство 100, расположенное на нижнем конце корпуса 102 для перемещения твердого продукта, собранного в нижней части башни 101, в направлении выходного отверстия.

Жидкая фаза (расплавленная мочевина) распыляется в верхней части грануляционной башни 101 (на высоте нескольких десятков метров), в нижнюю часть которой через окна 111 подается воздух при температуре и влажности окружающей среды, который восходит в противотоке с жидкой фазой и вызывает формирование частиц или гранул мочевины; гранулы после отверждения и охлаждения собираются в нижней части башни 101, захватываются посредством конвейерной ленты и собираются в мешки, обычно без каких-либо конкретных стадий, в конечных секциях или секциях дополнительной обработки.

Обычно способ, осуществляемый в грануляционной башне, включает стадию промывки, целью которой является устранение осадков мочевины, которые формируются на стенках грануляционной башни и которые могли бы предотвратить получение конечного продукта оптимального качества; вода, содержащая мочевину, используемая для промывки, собирается и возвращается в секции формирования мочевины. В определенных случаях, в расплавленную мочевину до осуществления способа приллирования добавляют агент против налипания для предотвращения налипания продукта во время хранения.

Хотя способ приллирования является в основном простым, тем не менее, в нем имеются некоторые технические проблемы:

- явление налипания: из-за использования скребка и присутствия влажности (как содержащейся в воздухе для охлаждения, так и в мочевине, по-прежнему находящейся в расплавленном состоянии);

- наличие трения между скребком и днищем башни, с возникающим в результате истиранием полученной мочевины;

- потребление энергии для работы скребка.

Хотя известные из литературы системы, в целом, являются удовлетворительными, они по-прежнему имеют некоторое поле для улучшения, в частности, с точки зрения качества получаемой мочевины, потребления энергии и общей эффективности.

Описание изобретения

Целью настоящего изобретения является создание грануляционной башни и способа приллирования, в частности, для получения мочевины, которая делает возможным улучшение общей эффективности и качества конечного продукта.

Следовательно, настоящее изобретение относится к грануляционной башне и к способу приллирования, в частности, для получения мочевины, как определено в основных терминах в прилагаемых пунктах 1 и 10 соответственно формулы изобретения.

Дополнительные предпочтительные характеристики настоящего изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением, предлагается грануляционная башня с конструкцией переноса в форме воронки в нижней своей части, сформированной с помощью нескольких секторов, и не имеющая механического скребка; по сравнению с обычными решениями с использованием скребка, настоящее изобретение, таким образом, делает возможным устранение проблем, связанных с использованием скребка, с точки зрения, как трения, так и механической природы; это решение, вместе с увеличением эффективной высоты, возникающей в результате введения конструкции в форме воронки с несколькими секторами (с увеличенным, как следствие, количеством подаваемого воздуха), в конечном счете, делает возможным улучшение конечного качества продукта и эффективности получения.

В частности, конструкция переноса, расположенная в нижней части грануляционной башни, в соответствии с настоящим изобретением делает возможным улучшение распределения по размерам полученных гранул мочевины (которые должны иметь конкретные размеры для последующей поставки на рынок), в связи с тем фактом, что новая конфигурация делает возможным:

- устранение трения между скребком (который больше не используют) и днищем грануляционной башни;

- устранение механических дефектов скребка;

- устранение всех затрат на энергию, связанных с использованием скребка, внося, таким образом, вклад в уменьшение общих затрат на получение мочевины.

Кроме того, конструкция переноса делает возможным увеличение притока воздуха в башню, дополнительно усовершенствуя способ приллирования; фактически, свободные пространства между различными секторами, формирующими конструкцию переноса в форме воронки, могут также преимущественно использоваться для подачи воздуха.

Краткое описание чертежей

Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из описания ниже неограничивающего примера варианта осуществления, со ссылками на фигуры на прилагаемых чертежах, где:

Фиг. 1 представляет собой схематический продольный вид в разрезе грануляционной башни в соответствии с предыдущим уровнем техники;

Фиг. 2 представляет собой схематический продольный вид в разрезе грануляционной башни в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 3 представляет собой вид в увеличенном масштабе детали грануляционной башни на Фиг. 2.

Наилучший способ осуществления изобретения

Грануляционная башня в соответствии с предыдущим уровнем техники, иллюстрируемая на Фиг. 1, кратко описана выше.

Грануляционная башня (башня приллирования) 1 в соответствии с настоящим изобретением показана вместо нее на Фигурах 2 и 3.

Грануляционная башня (башня приллирования) 1 по настоящему изобретению содержит корпус 2, простирающийся вдоль продольной вертикальной оси A и вокруг нее; корпус 2 имеет, например, по существу круглое или многоугольное поперечное сечение и имеет боковую стенку 3 вокруг оси A, ограничивающую камеру 4 для обработки.

Корпус 2 простирается между верхним аксиальным концом 5, снабженным конструкцией 6 крышки, соединенной с боковой стенкой 3, и разбрызгивающим устройством 7 для подачи жидкой фазы (расплавленной мочевины) в камеру 4 для обработки, и нижним аксиальным концом 8, снабженным конструкцией 9 переноса.

Боковая стенка 3 снабжена множеством регулируемых окон 11, снабженных, например, регулируемыми пластинками типа шторок, находящихся на некоторых угловых расстояниях друг от друга и расположенных на нижнем аксиальном конце 8 корпуса 2.

Конструкция 9 переноса установлена ниже окон 11 и конфигурируется с тем, чтобы собирать твердый материал, полученный в камере 4 для обработки в форме гранул, и переносить их в направлении нижнего выпуска 12.

Обращаясь конкретно к Фиг. 3, здесь конструкция 9 переноса также простирается вдоль оси A и вокруг нее между верхним концом 13, имеющим концевой край 15, соединенный с боковой стенкой 3, и нижним концом 15, снабженным центральным отверстием, определяющим нижний выпуск 12.

Конструкция 9 переноса имеет в целом форму воронки и сужается в направлении нижней части и в направлении оси A от боковой стенки 3 к нижнему выпуску 12.

Конструкция 9 переноса содержит множество расширяющихся секторов 20, коаксиальных относительно оси A и расположенных вдоль нее; секторы 20 располагаются последовательно вдоль оси A и сходятся в направлении нижнего конца 15 конструкции 9 переноса.

Секторы 20 имеют, например, форму усеченного конуса или форму усеченной пирамиды с многоугольным основанием, необязательно также соответствующую форме поперечного сечения корпуса 2.

Секторы 20 в любом случае сужаются в направлении нижней части и в направлении оси A.

Каждый сектор 20 имеет верхний периферийный край 21 и нижний периферийный край 22, расположенные на соответствующих аксиально противоположных концах сектора; верхний периферийный край 21 ограничивает поперечное сечение большей площади, чем нижний периферийный край, то есть верхний периферийный край 21 имеет диаметр или эквивалентный диаметр (диаметр, который имело бы круглое сечение с такой же площадью) больший, чем для нижнего периферийного края 22.

Секторы 20 частично вставляются друг в друга как аксиально (вдоль оси A), так и радиально (поперек оси A).

В частности, каждая пара последовательных секторов 20 вдоль оси A формируется с помощью двух секторов 20, имеющих соответствующие периферийные края 21, 22 вставленные друг в друга; верхний сектор 20 этой пары, расположенный выше другого вдоль оси A, имеет нижний периферийный край 22, который располагается ниже, вдоль оси A, чем верхний периферийный край 21 сектора 20 под ним, расположенный ниже и радиально внутри сектора, который предшествует ему.

Периферийные края 21, 22 вставленные друг в друга для двух последовательных секторов 20, не вступают в непосредственный контакт, но являются аксиально ступенчатыми и радиально разнесены друг от друга с тем, чтобы определять кольцевую щель 25 вокруг оси A между двумя секторами 20 пары; щель имеет отверстие 26 для доступа, которое перпендикулярно оси A. Таким образом, каждый сектор 20 отделен от сектора 20, следующего за ним вдоль оси A, с помощью кольцевого зазора 27, определяющего щель 25.

Для каждой пары последовательных секторов 20, зазор 27 ограничивается внешней боковой поверхностью 28 верхнего сектора 20 и внутренней боковой поверхностью 29 нижнего сектора 20, обращенными друг к другу и радиально разнесенными друг от друга.

В частности, конструкция 9 переноса содержит верхний сектор 20A, установленный на верхнем конце 13 конструкции 9 переноса, нижний сектор 20B, установленный на нижнем конце 15 конструкции 9 переноса, и, по меньшей мере, один промежуточный сектор 20C, расположенный между верхним сектором 20A и нижним сектором 20B.

Конструкция 9 переноса может необязательно содержать два или более промежуточных секторов 20C, расположенных один внутри другого, между верхним сектором 20A и нижним сектором 20B. Верхний сектор 20A и промежуточный сектор 20C (или каждый промежуточный сектор 20C, если их несколько) имеют соответствующие нижние периферийные края 22, которые окружены верхним периферийным краем 21 сектора 20, следующего за ними вдоль оси A; другими словами, нижний периферийный край 22 верхнего сектора 20A и промежуточного сектора 20C (или каждого промежуточного сектора 20C) располагается аксиально ниже и радиально внутри верхнего периферийного края 21 сектора 20, следующего за ним, установленного еще ниже.

Следовательно, как правило, каждый сектор 20 (за исключением нижнего сектора 20B) простирается внутри следующего сектора 20 (расположенного непосредственно ниже вдоль оси A) и имеет свой нижний периферийный край 22, который располагается радиально и аксиально внутри сектора 20, следующего за ним, и точно внутри верхнего периферийного края 21 следующего за ним сектора 20.

Верхний периферийный край 21 верхнего сектора 20A соединен с боковой стенкой 3 корпуса 2, в то время как нижний периферийный край 22 нижнего сектора 20B разграничивает нижний выпуск 12.

Каждый сектор 20 имеет боковую стенку 30, расположенную вокруг оси A и наклоненную по отношению к оси A, в частности, вниз и в направлении оси A.

Предпочтительно, но необязательно, боковые стенки 30 секторов 20 и, в частности, их внутренние боковые поверхности 29, все они имеют одинаковый наклон по отношению к оси A и к горизонтальной плоскости (перпендикулярной оси A); в частности, боковые стенки 30 и/или, по меньшей мере, внутренние боковые поверхности 29 секторов 20 имеют наклон по отношению к горизонтальной плоскости больше чем 45°, а предпочтительно больше чем 50°, например , примерно 55°. Боковые стенки 30 и/или, по меньшей мере, внутренние боковые поверхности 29 секторов 20 имеют наклон по отношению к оси A в пределах примерно между 30° и примерно 40°, например , примерно 35°. Конструкция 9 переноса поддерживается рамой 31, которая поддерживает, в частности, по меньшей мере, некоторые секторы 20 в заданном пространственном положении по отношению друг к другу. Конструкция 9 переноса не имеет механических скребков: внутренние боковые поверхности 29 фактически являются наклоненными с тем, чтобы заставить гранулы, осажденные на внутренних боковых поверхностях 29, скользить только под воздействием силы тяжести в направлении нижнего выпуска 12. Конфигурация секторов 20, и в частности, наклона внутренних боковых поверхностей 29, таким образом, обеспечивают то, что гранулы, которые формируются в камере 4 для обработки, падают на секторы 20, скользят вдоль внутренних боковых поверхностей 29 секторов 20 до нижнего выпуска 12 без необходимости в механических операциях. При использовании, при осуществлении способа в соответствии с настоящим изобретением, жидкая фаза (расплавленная мочевина) распыляется в верхней части башни 1, в камере 4 для обработки, посредством разбрызгивающего устройства 7, в то время как воздух (при температуре и влажности окружающей среды) поступает в противотоке в камеру 4 для обработки через окна 11.

Вспомогательный поток воздуха подается через щели 25, то есть через зазоры 27.

В то время как воздух восходит в камеру 4 для обработки в противотоке с нисходящей жидкой фазой, жидкая фаза отверждается и формируются гранулы, падая на внутренние боковые поверхности 29 секторов 20 и скользя по ним до нижнего выпуска 12.

Наконец, понятно, что дополнительные модификации и изменения могут осуществляться по отношению к грануляционной башне и способу приллирования, описанному в настоящем документе, без отклонения от рамок прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к грануляционной башне и способу приллирования для получения мочевины. Грануляционная башня содержит корпус, снабженный внутренней камерой для обработки, разбрызгивающее устройство, расположенное на верхнем аксиальном конце корпуса, для подачи жидкой фазы расплавленной мочевины, окна, установленные на нижнем аксиальном конце корпуса, для подачи воздуха и конструкцию переноса, расположенную на нижнем аксиальном конце корпуса ниже окон, для сбора сформированных твердых продуктов в форме гранул и переноса их в направлении нижнего выпуска. Конструкция переноса содержит множество расширяющихся секторов, коаксиальных и выровненных друг с другом и расположенных последовательно и сходящихся вниз. В частности, конструкция содержит верхний сектор, установленный на верхнем конце конструкции, нижний сектор, установленный на нижнем конце конструкции, и промежуточный сектор, расположенный между верхним сектором и нижним сектором. Конструкция переноса не имеет механических скребков и секторы частично вставлены друг в друга как аксиально, так и радиально, и каждая пара секторов, расположенных последовательно, формируется двумя секторами, имеющими соответствующие периферийные края, вставленные один в другой, при этом верхний сектор этой пары, расположенный выше другого вдоль оси, имеет периферийный нижний край, расположенный ниже и радиально внутри верхнего периферийного края сектора под ним. Секторы имеют внутренние боковые поверхности, наклоненные так, чтобы заставить гранулы, осевшие на внутренних боковых поверхностях, скользить только под воздействием силы тяжести в направлении нижнего выпуска, и боковые стенки, имеющие наклон по отношению к горизонтальной плоскости больше чем 45°. Изобретение обеспечивает повышение эффективности получения и качества продукта. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Грануляционная башня (1) для получения мочевины, содержащая: корпус (2), проходящий вдоль оси (A) и вокруг нее и снабженный внутренней камерой (4) для обработки; разбрызгивающее устройство (7), расположенное на верхнем аксиальном конце (5) корпуса (2), для подачи жидкой фазы расплавленной мочевины в камеру (4); окна (11), установленные на нижнем аксиальном конце (8) корпуса (2), для подачи воздуха внутрь камеры (4) и конструкцию (9) переноса, расположенную на нижнем аксиальном конце (8) корпуса (2) ниже окон (11), для сбора твердых продуктов, сформированных в камере (4), в форме гранул и переноса указанных гранул в направлении нижнего выпуска (12); причем конструкция (9) переноса содержит множество расширяющихся секторов (20), коаксиальных и выровненных друг с другом по оси (A) и расположенных последовательно вдоль оси (A) и сходящихся вниз и в направлении оси (A); конструкция (9) переноса содержит верхний сектор (20A), установленный на верхнем конце (13) конструкции (9) переноса, нижний сектор (20B), установленный на нижнем конце (15) конструкции (9) переноса, и, по меньшей мере, один промежуточный сектор (20C), расположенный между верхним сектором (20A) и нижним сектором (20B); отличающаяся тем, что конструкция (9) переноса не имеет механических скребков и секторы (20) частично вставлены друг в друга как аксиально, так и радиально, и каждая пара секторов (20), расположенных последовательно вдоль оси (A), формируется двумя секторами (20), имеющими соответствующие периферийные края (21, 22), вставленные один в другой; верхний сектор (20) этой пары, расположенный выше другого вдоль оси (A), имеет периферийный нижний край (22), расположенный ниже и радиально внутри верхнего периферийного края (21) сектора (20) под ним; секторы имеют соответствующие внутренние боковые поверхности (29), наклоненные так, чтобы заставить гранулы, осевшие на внутренних боковых поверхностях (29), скользить только под воздействием силы тяжести в направлении нижнего выпуска (12), секторы (20) имеют соответствующие боковые стенки (30), имеющие наклон по отношению к горизонтальной плоскости больше чем 45°.

2. Грануляционная башня по п. 1, в которой каждый сектор (20) отделен от следующего за ним сектора (20) вдоль оси (A) с помощью кольцевого зазора (27).

3. Грануляционная башня по п. 2, в которой для каждой пары секторов (20), расположенных последовательно вдоль оси (A), зазор (27) ограничивается внешней боковой поверхностью (28) верхнего сектора (20) из этой пары и внутренней боковой поверхностью (29) нижнего сектора (20) этой пары, обращенными друг к другу и радиально разнесенными друг от друга.

4. Грануляционная башня по п. 1, в которой периферийные края (21, 22), вставленные друг в друга, двух расположенных последовательно секторов (20) не вступают в непосредственный контакт, но являются аксиально ступенчатыми и радиально разнесенными друг от друга с тем, чтобы образовывать кольцевую щель (25) вокруг оси (A) между двумя секторами (20) этой пары.

5. Грануляционная башня по п. 4, в которой щель (25) имеет отверстие (26) для доступа, которое перпендикулярно оси (A).

6. Грануляционная башня по п. 1, в которой секторы (20) имеют соответствующие боковые стенки (30), установленные вокруг оси (A) и наклоненные по отношению к оси (A) вниз и в направлении оси (A); и причем все боковые стенки (30) секторов (20) имеют одинаковый наклон по отношению к оси (A) и к горизонтальной плоскости, перпендикулярной оси (A).

7. Грануляционная башня по п. 1, в которой секторы (20) имеют соответствующие боковые стенки (30), имеющие наклон по отношению к горизонтальной плоскости больше чем 45°, а предпочтительно больше чем 50°, например примерно 55°.

8. Грануляционная башня по п. 1, в которой секторы (20) имеют соответствующие боковые стенки (30), имеющие наклон по отношению к оси (A), находящийся в пределах примерно между 30° и примерно 40°, например примерно 35°.

9. Грануляционная башня по п. 1, в которой секторы (20) имеют форму усеченного конуса или форму усеченной пирамиды с многоугольным основанием.

10. Способ приллирования для получения мочевины, включающий стадии:

введения жидкой фазы расплавленной мочевины на верхнем аксиальном конце (5) грануляционной башни (1); подачу воздуха на нижнем аксиальном конце (8) грануляционной башни через окна (11), расположенные на указанном нижнем аксиальном конце (8); приведения в контакт жидкой фазы в противотоке с воздухом для отверждения жидкой фазы и формирования гранул; сбор гранул на конструкции (9) переноса, установленной на нижнем аксиальном конце (8) грануляционной башни (1) ниже окон (11); отличающийся тем, что конструкция (9) переноса содержит множество расширяющихся секторов (20), коаксиальных и выровненных друг с другом по оси (A) и расположенных последовательно вдоль оси (A) и сходящихся в направлении оси (A) и в направлении нижнего конца (15) конструкции (9) переноса, снабженной нижним выпуском (12); конструкция (9) переноса содержит верхний сектор (20A), установленный на верхнем конце (13) конструкции (9) переноса, нижний сектор (20B), установленный на нижнем конце (15) конструкции (9) переноса, и, по меньшей мере, один промежуточный сектор (20C), расположенный между верхним сектором (20A) и нижним сектором (20B); секторы (20) частично вставлены друг в друга как аксиально, так и радиально, и каждая пара секторов (20), расположенных последовательно вдоль оси (A), формируется двумя секторами (20), имеющими соответствующие периферийные края (21, 22), вставленные один в другой; верхний сектор (20) этой пары, расположенный выше другого вдоль оси (A), имеет периферийный нижний край (22), расположенный ниже и радиально внутри верхнего периферийного края (21) сектора (20) под ним; сектора (20) имеют соответствующие внутренние боковые поверхности (29), наклоненные так, чтобы заставить гранулы, осевшие на внутренних боковых поверхностях (29), скользить только под воздействием силы тяжести в направлении нижнего выпуска (12); секторы (20) имеют соответствующие боковые стенки (30), имеющие наклон по отношению к горизонтальной плоскости больше чем 45°; и причем гранулы собираются на указанных внутренних боковых поверхностях (29) секторов (20) и, следовательно, скользят по ним до нижнего выпуска (12) без помощи устройств механических скребков.

11. Способ приллирования по п. 10, в котором каждый сектор (20) отделен от следующего сектора (20) вдоль оси (A) с помощью кольцевого зазора (27), который определяет щель (25), и способ включает стадию подачи вспомогательного потока воздуха через одну или более указанных щелей (25).

12. Способ приллирования по п. 11, в котором для каждой пары секторов (20), расположенных последовательно вдоль оси (A), зазор (27) ограничивается внешней боковой поверхностью (28) верхнего сектора (20) этой пары и внутренней боковой поверхностью (29) нижнего сектора (20) этой пары, обращенными друг к другу и разнесенными друг от друга.

13. Способ приллирования по п. 10, в котором периферийные края (21, 22), вставленные друг в друга, двух расположенных последовательно секторов (20) не вступают в непосредственный контакт, но являются аксиально ступенчатыми и радиально разнесенными друг от друга с тем, чтобы определять кольцевую щель (25) вокруг оси (A) между двумя секторами (20) этой пары.

14. Способ приллирования по п. 13, в котором щель (25) имеет отверстие (26) для доступа, которое перпендикулярно оси (A).

15. Способ приллирования по п. 10, в котором секторы (20) имеют соответствующие боковые стенки (30), установленные вокруг оси (A) и наклоненные по отношению к оси (A) вниз и в направлении оси (A); и причем все боковые стенки (30) секторов (20) имеют одинаковый наклон по отношению к оси (A) и к горизонтальной плоскости, перпендикулярной оси (A).

16. Способ приллирования по п. 10, в котором секторы (20) имеют соответствующие боковые стенки (30), имеющие наклон по отношению к горизонтальной плоскости больше чем 50°, например примерно 55°.

17. Способ приллирования по п. 10, в котором секторы (20) имеют соответствующие боковые стенки (30), имеющие наклон по отношению к оси (A), находящийся в пределах примерно между 30° и примерно 40°, например примерно 35°.

18. Способ приллирования по п. 10, в котором секторы (20) имеют форму усеченного конуса или форму усеченной пирамиды с многоугольным основанием.