[发明专利]加工颗粒的方法和装置

说明书

本发明涉及加工固化盐的颗粒的方法和装置。

背景技术

颗粒状物质的固化盐广泛用于许多领域，即作为农业的肥料、工业过程化学中的添加剂、公路除冰助剂等。对许多应用而言，消费者需要具有特定粒子尺寸分布的颗粒状物质，其在储存和运输后能充分地自由流动。

流化床喷雾造粒是一种普遍使用的技术，用于生产源自液体产品的同质均匀形状的颗粒，所述液体产品例如溶液、悬浮液、浆液、熔融物和乳状液。但是，流化床喷雾造粒工艺通常从造粒机中得到不同尺寸的颗粒，一些颗粒的尺寸在要求的尺寸范围之外。具有可接受尺寸的颗粒通常称为“合适尺寸颗粒(on-size)”，即对应于最终产品所要求的尺寸。具有大于要求尺寸的颗粒通常称为“超大尺寸颗粒(oversize)”，而具有太小尺寸的颗粒通常称为“过小尺寸颗粒(undersize)”。合适尺寸的颗粒将进一步加工，而过小尺寸的和超大尺寸的颗粒通常循环至造粒机，最终包括循环回路中的处理和加工。

通常过小尺寸颗粒可直接送回至造粒机(或在例如冷却或干燥之后，若工艺需要的话)，以进一步增大以达到需要的直径范围(合适尺寸的产品)；而过大尺寸颗粒通常将被压碎然后以固体形式循环至造粒机(在或不在一些其它的中间工艺步骤之后)，或熔化/溶解以作为待喷射的液体循环回到造粒机。

在固体形式下从筛子中循环回到造粒机的产品下文中将称为外循环。

该循环有时是出于工艺的原因所必需的，例如为了保持系统“平衡”(热平衡、水平衡等)。但是，多数情况下，该循环是造粒工艺的非理想行为以及所有的粒子都不具有正确尺寸这一事实的结果，因此是不必要的费用和工艺的局限。

一般而言，循环意味着更高的投资费用和更高的操作费用。循环需要加工、装卸(传送机、升降机等)、动力消耗(由于例如装卸设备所致的电消耗；或用于例如再加热产品以在造粒机中达到适合的温度的热消耗等)。因此，循环应最小化，这是本发明所致力的主要优点之一。

例如，就用于肥料目的的尿素的造粒而言，消费者通常希望颗粒的直径在2至4mm之间。因此，从造粒机中出来的颗粒尺寸在2mm以下的颗粒将认为是过小尺寸的，而大于4mm的粒子将认为是超大尺寸的。一些超大尺寸颗粒(例如块)将被再熔化或溶解，而大多数将被压碎以提供给造粒机必需的造粒核种。这种情况下，外循环通常为0.5∶1至1∶1，即对于1kg从造粒环路中出来的符合规格的产品，会有0.5至1kg的产品(过小尺寸的和压碎的超大尺寸的)循环回至造粒机。

常规的连续流化床喷雾造粒机通常具有如图1所示简化的工艺流程(出于简化的目的而没有示出辅助流体，例如流化介质，公用设施(utilities)等，以及它们的特定的处理(例如加热、冷却、调节、清洁等))。标号1a表示将会被液体产品所包覆的、产品的小颗粒或如果存在的其它核种粒子(也称为gem粒子)的供应。1b是液体产品的供应。步骤2是造粒区域，在这里核种粒子同液体产品的喷雾接触，初始成形并干燥。步骤3为颗粒的进一步加工，其通常包括颗粒的进一步干燥和/或成形和/或冷却。步骤2和3组成了造粒工艺，而且两者均可发生在常规的流化床中。步骤4是一个在筛选之前可选的工艺步骤，例如冷却，干燥等。步骤5是对造粒工艺产出颗粒的筛选，5a是超大尺寸的颗粒部分，5b是过小尺寸的颗粒部分，5c是合适尺寸的颗粒部分，合适尺寸的颗粒部分被送到步骤6用于造粒后处理以形成最终产品7。

过小尺寸5b颗粒由筛选5送到处理步骤9并循环到注入区域2。步骤5/8/9组成了循环回路。超大尺寸颗粒5a被送到处理步骤8以循环回至注入区域。步骤8是超大尺寸颗粒5a的处理步骤。该处理可以是通过压碎使得它们变为更小尺寸的粒子，使它们熔化以形成液体产品以便喷射液体进入注入区域，或作为大颗粒把它们排出用于外部应用。步骤9是一个可选工艺步骤，用于在过小尺寸颗粒再进入核种流之前处理过小尺寸颗粒。

作为流化床造粒工艺的一个例子，请参考《肥料手册》(IFDC，Kluwer学术出版社，1998年版，第9章，第269和270页)或《氮与合成气》(2006年7-8月，第42页)中的尿素造粒设备典型流程图和尿素造粒机示意图。

现有技术

US 5213820给出了流化床喷雾造粒的例子，例如WO 01/43861给出了具有分级器的流化喷雾造粒的例子。