專利名稱：含尿素顆粒的制備工藝的制作方法
含尿素顆粒的制備工藝 本發(fā)明涉及含尿素顆粒的制備工藝。
制備含尿素顆粒的已知和常用的工藝是造粒(prilling)和?；?(granulation)。造粒在造粒塔中進行，其中含尿素液體以精細微滴形式 噴射。這些微滴在下降過程中被上升空氣冷卻并固化。在造粒塔底部，收 集固體顆粒。含尿素液體的?；稍诟鞣N?；O備中進行。種子顆粒被添 加至粒化設備，并在?；O備中保持運動。含尿素液體被噴射到種子顆粒 上并冷卻。以此方式，種子顆粒生長以得到尿素顆粒。
例如，這些工藝在Ullmann，s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002中與尿素和肥料?；嘘P的章節(jié)中有所描述。
上述工藝的缺點是，由于噴射含尿素溶液而形成細粉塵，這些細粉塵 聚集在冷卻空氣中。因此必須在造粒和?；^程中所用的大量冷卻空氣可 被排放到環(huán)境中之前清除其中的大部分粉塵。
為了造粒和?；?，需要使用大量冷卻空氣。這導致能量消耗高。而 且，由于在造粒和?；に囍行纬煞蹓m，因此這些工藝是對環(huán)境不友好的 工藝。
本發(fā)明的目的是消除這些缺點。
上述目的通過本發(fā)明的工藝來實現(xiàn)，在所述工藝中，含尿素顆粒在包 括給料裝置、傳動帶以及從所述傳動帶上移除所形成的球粒的裝置的球粒 機(pelletizer)中如下制備將含尿素液體給料至所述給料裝置，通過所 述給料裝置將所述含尿素液體的微滴加至所述傳動帶，在所述傳動帶上， 含尿素微滴固化并冷卻至《55。C的溫度，然后將形成的含尿素顆粒從所述傳動帶上移除。
在球粒機中，形成含尿素顆粒，而不需要噴射精細微滴，也不必使用 與顆粒直接接觸的冷卻空氣。以此方式，不會形成含尿素粉塵的空氣流。 使用球粒機的另一個優(yōu)點是得到的顆粒具有均勻、預定的形狀和組成。
球粒機包括給料裝置、傳動帶以及從所述傳動帶上移除所形成的球粒的裝置。
例如，Encyclopedia of Chemical Technology,第四版，第22巻， 第244和245頁中描述了作為環(huán)帶系統(tǒng)的球粒機。
含尿素液體被給料至給料裝置。給料裝置可例如包括具有孔的篩，通 過其來壓制含尿素液體。給料裝置位于傳動帶上方，并且含尿素液體通過 給料裝置底部的篩的孔來加料。以此方式，在傳動帶上形成含尿素液體的 微滴。給料裝置可以例如穿孔式柱狀滾筒，其旋轉并將微滴在柱狀滾筒底 部加料至傳動帶。傳動帶可以是連續(xù)式傳動帶，從給料裝置離開，其上帶 有含尿素微滴。在給料裝置之后的傳動帶部分通過例如冷卻水間接冷卻。 用于間接冷卻傳動帶的其它介質例如是空氣和其它液體。微滴在傳動帶上 固化，并在固化后作為含尿素顆粒從傳動帶上移除。含尿素顆粒通常通過 刮削從傳動帶上移除，但也可以使用本領域技術人員已知的其它方式來移 除顆粒。
通常，含尿素液體以高于尿素熔點的溫度離開給料裝置。尿素的熔點 為135。C。通常，含尿素液體以135-14(TC的溫度離開給料裝置。在傳動帶 上，微滴被冷卻至《55'C的溫度并固化。然后，將含尿素顆粒從傳動帶上 移除。在大于55。C的溫度下，含尿素顆粒對于處理來說不夠堅固。這些顆 粒易于破碎，并且粉塵會存在于最終產(chǎn)品中。粉塵的存在使顆粒在運輸和 儲存過程中易于結塊。
可以通過傳動帶速度、傳動帶長度以及通過冷卻介質的溫度和量來影 響顆粒的溫度。
為了易于從傳動帶上移除含尿素顆粒，可以在從傳動帶移除固化顆粒 之后且在將微滴加料至傳動帶之前將隔離劑(release agent)涂覆在傳動帶 上。對傳動帶進行清潔也可能是必須的，以防止殘留含尿素顆粒。例如， 這可以通過在潤濕后刮掉殘留顆粒來完成。
得到的含尿素顆粒(例如由造粒和?；玫降念w粒)并非球形，而是 在顆粒接觸傳動帶的一側是平坦的。顆粒的高徑比(高度/直徑，h/d比) 為0.99-0.1。"顆粒的直徑"是顆粒平坦側的直徑。優(yōu)選地，形成的顆粒
具有0.7-0.3的h/d比。這是體積密度較高并且顆粒在運輸過程中結塊的可 能性較低的緣故。含尿素液體可被定義為包含溶解、分散或液體形式的尿素的任何液 體。因此，液體可以是含尿素溶液、含尿素漿液或含尿素熔體。優(yōu)選地，含尿素液體是尿素熔體。更優(yōu)選地，尿素熔體包含^99 wt% 的尿素，并且最優(yōu)選包含》99.7wt。/。的尿素。含尿素溶液還可以包含其它物質，或者是尿素與一種或更多種其它物 質的混合物。含尿素液體中的尿素量優(yōu)選為20-100 wt%。含尿素液體可以含有添加劑。由于在球粒機中得到的顆粒具有均勻的 組成，因此每個顆粒包含相同量的添加劑。本發(fā)明的工藝的優(yōu)點是，添加劑可在球粒機之前與含尿素液體混合， 以使添加劑均勻分布在顆粒中。添加劑的實例是甲醛及尿素-甲醛反應產(chǎn)物、微量營養(yǎng)元素以及硝化和 尿素酶抑制劑。甲醛溶液可以以其本身添加，或者甲醛可以與尿素反應以 形成尿素與甲醛的反應產(chǎn)物。微量營養(yǎng)元素的實例是硼、錳、鐵、鋅、銅 和鉬。微量營養(yǎng)元素可以作為鹽(硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽)、作為氧化 物或作為極小金屬顆粒(粉末)存在于含尿素液體中。硝化抑制劑的實例 是吡啶、雙氰胺和吡唑。尿素酶抑制劑的實例是磷酸三酰胺和硫代硫酸 銨。含尿素液體還可包含其它肥料。其它肥料的實例是硫酸銨以及各種磷 酸鹽，如磷酸一銨、磷酸二銨和硝化磷酸鹽。使用球粒機的優(yōu)點是可將固體量高的漿液球?；?。這樣的漿液不易于 在造粒塔或?；瘷C中噴射。尿素中可溶解至多30 wt。/。量的硫酸銨，并且含有如此量的硫酸銨的液體可被造?；蛄；?。更高量的硫酸銨將作為固體存在于混合物中。因此， 混合物將為漿液。硫酸銨量大于30 wt。/。的尿素/硫酸銨混合物可以通過本發(fā)明的工藝被 球?；灰子谠谠炝Ｋ蛄；瘷C中噴射。得到的含尿素顆?？梢栽陔x開球粒機之后被涂布。涂布是指在顆粒上
涂覆薄層以降低結塊趨勢。涂層的實例是精細、惰性的粉末、蠟、油和聚 合物。精細、惰性的粉末的實例是硅藻土、滑石、石灰、高嶺土和硫磺。 蠟的實例是聚乙烯蠟、石蠟、脂肪胺和磺酸鹽。聚合物涂層的實例是聚(偏 二氯乙烯)(PVDC)涂層、聚烯烴(聚乙烯、聚丙烯和乙烯共聚物)、聚 氨酯、尿素-甲醛樹脂、聚酯和醇酸樹脂。得到的含尿素顆粒可以用作肥料。本發(fā)明的含尿素顆粒可以以其本身 使用，或者在一個肥料撒布裝置中與其它具有大致相同形狀和尺寸的肥料 顆?；旌?， 一起撒布在田地上。實施例測定破碎強度用Lloyd Instruments的裝置LRX和Material Testing系統(tǒng)來測定破碎 強度。用鑷子將樣品放置在破碎測試機的壓制臺的中部。放置顆粒，以使 顆粒的平坦側為受壓側。對顆粒施加以恒定速率增加的力。測定顆粒破碎 時所施加的力，該力即為顆粒的破碎強度。破碎強度以牛頓(N)來測 定。實施例I在Sandvik處理系統(tǒng)的Rotoform裝置中將尿素熔體球?；otoform 裝置的傳動帶寬度為600 mm，冷卻長度為11 m。將尿素含量為99.8 wt% 的尿素熔體給料至球粒機的給料裝置。將溫度為137。C的尿素熔體加料至 傳動帶。傳動帶以50m/min的速度旋轉。用溫度為約22。C并且流率為6.5-9 m3/h的冷卻水冷卻傳動帶。在傳動帶的轉向點刮掉形成的尿素球粒。尿 素球粒的溫度為32-38°C、直徑為3.15-4.00 mm、高度為2.0 mm。球粒的 破碎強度為15 N。實施例II對根據(jù)實施例I得到的尿素球粒進行撒布測試。將尿素球粒給料至 Amazone的ZA-M Maxi S 1500型肥料撒布裝置?？梢詫崿F(xiàn)24 m的作業(yè)寬度。對比實驗A在Sandvik處理系統(tǒng)的Rotoform裝置中將尿素熔體球?；?。Rotoform 裝置的傳動帶寬度為600 mm，冷卻長度為11 m。將尿素含量為99.8 wt% 的尿素熔體給料至球粒機的給料裝置。將溫度為150。C的尿素熔體加料至 傳動帶。傳動帶以90m/min的速度旋轉。用溫度為約22。C并且流率為8.5-10mVh的冷卻水冷卻傳動帶。在傳動帶的轉向點刮掉形成的尿素球粒。尿 素球粒的溫度為56-69°C、直徑為3.5-5.4 mm、高度為1.9 mm。尿素球粒 可從傳動帶上移除，但在從傳動帶上移除球粒的過程中形成大量粉塵。球 粒在儲存后結塊。
權利要求
1.含尿素顆粒的制備工藝，其特征在于所述含尿素顆粒在包括給料裝置、傳動帶以及從所述傳動帶上移除所形成的球粒的裝置的球粒機中如下制備將含尿素液體給料至所述給料裝置，通過所述給料裝置將含尿素液體的微滴加料至所述傳動帶，在所述傳動帶上，含尿素微滴固化并冷卻至≤55℃的溫度，然后將形成的含尿素顆粒從所述傳動帶上移除。
2. 如權利要求1的工藝，其特征在于所述含尿素液體是尿素熔體。
3. 如權利要求2的工藝，其特征在于所述尿素熔體包含^99 WtM的 尿素。
4. 如權利要求1-3中任何一項的工藝，其特征在于在將所述含尿素 顆粒從所述傳動帶上移除之后，將所述傳動帶清潔。
5. 如權利要求1-4中任何一項的工藝，其特征在于所述含尿素液體 含有添加劑。
6. 如權利要求5的工藝，其特征在于所述添加劑是甲醛溶液或尿素 與甲酸的反應產(chǎn)物。
7. 如權利要求1-4中任何一項的工藝，其特征在于所述含尿素液體 是尿素與另 一種肥料的混合物。
8. 如權利要求7的工藝，其特征在于所述含尿素液體是尿素與硫酸 銨的混合物。
9. 如權利要求8的工藝，其特征在于所述含尿素液體是尿素與大于30 wt。/。的硫酸銨的混合物。
10. 含尿素顆粒，其特征在于所述顆粒的h/d比為0.99-0.1。
11. 如權利要求10的含尿素顆粒，其特征在于所述顆粒包含添加劑。
12. 如權利要求11的含尿素顆粒，其特征在于所述添加劑是甲醛溶 液或尿素與甲醛的反應產(chǎn)物。
13. 如權利要求10的含尿素顆粒，其特征在于所述顆粒包含尿素和 另一種肥料。
14. 如權利要求13的含尿素顆粒，其特征在于所述顆粒包含尿素和 硫酸銨。
15. 如權利要求14的含尿素顆粒，其特征在于所述顆粒包含尿素和大于30wt。/o的硫酸銨。
全文摘要
本發(fā)明公開了含尿素顆粒的制備工藝，其中所述含尿素顆粒在包括給料裝置、傳動帶以及從所述傳動帶上移除所形成的球粒的裝置的球粒機中如下制備將含尿素液體給料至所述給料裝置，通過所述給料裝置將含尿素液體的微滴加料至所述傳動帶，在所述傳動帶上，含尿素的微滴固化并冷卻至≤55℃的溫度，然后將形成的含尿素顆粒從所述傳動帶上移除。
文檔編號C05C9/00GK101160271SQ200680012871
公開日2008年4月9日 申請日期2006年4月3日 優(yōu)先權日2005年4月18日
發(fā)明者簡·韋比·韋爾夫凡德爾, 馬克·約瑟夫·布魯韋爾 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權資產(chǎn)管理有限公司