JP2023030102A - 尿素造粒プラントの空気システム内のダスト蓄積を防止するためのコーティング材料を備えた流動層造粒機システム - Google Patents
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Abstract
Description
たベントダクトを備えた流動層造粒機を備えるプラント、および肥料粒を製造するための
流動層造粒機の使用に関する。
を提供することが常に求められている。これらの従来の肥料は、窒素、リン酸塩、硫黄、
カリウムまたは微量栄養素を含有し得る。
土壌中で急速に分解し、アンモニアと硝酸塩化合物を提供する。用途に基づいて、肥料は
尿素のみ、または尿素と前述の成分、例えばリン酸塩、硫黄、カリウムまたは微量栄養素
のうちの1つまたは複数との組み合わせを含有し得る。
とにより、大規模な工業規模で製造することができる:
2NH3+CO2⇔H2N-COONH4(1)
H2N-COONH4⇔(NH2)2CO+H2O(2)
肥料用途に必要な固体尿素粒子は、例えば、造粒、プリル化(prilling)、ま
たは結晶化によって仕上げセクションで製造される。尿素の吸湿性に起因する水の吸収は
、制御されない凝集、品質低下、および微細な、未処理尿素粒子の固化を容易にもたらす
。このプロセスは、尿素肥料の溶解度、バルク貯蔵、耐久性または化学的安定性に悪影響
を及ぼすおそれがある。さらに、水を吸収することによる制御されない重量増加は、輸送
重量およびコストを増加させる。したがって、輸送可能でかつ貯蔵可能な尿素肥料を提供
するためには、さらなる合成後プロセスステップが必要である。一般的な技術的プロセス
には、プリル化、ドラム造粒または流動層造粒などの多様な固化プロセスが含まれる。特
にプリル化プロセスは、比較的柔らかい粒子および時々変形した不均一な粒子などのいく
つかの重大な欠点に悩まされる。
の結果、より硬く、より安定で均一な粒が得られる。得られた粒状尿素は、バルク輸送お
よびブレンド操作に特に適している。さらに、尿素系肥料の混合および輸送中の分離また
は機械的損傷が低減される。
落~、図1、または米国特許第4,701,353号明細書、ドイツ特許第311677
8号明細書および米国特許第4,219,589号明細書に見出すことができる。
肥料で植物栄養素の窒素と硫黄の両方を提供することができる。アンモニア硫黄は植物が
直接使用できるが、元素硫黄は土壌微生物によって分解される必要があるため、長期的な
植物栄養素を提供する。尿素/硫黄粒の例は、例えば、米国特許第4,330,319号
明細書に見出すことができる。
粒核種を提供することに基づく。これらの小さな液滴は、「霧化」液体尿素溶融物を介し
て提供され得る。本明細書で使用される「霧化」という用語は、液体尿素溶融物(または
他の適切な肥料溶融物)と空気などの加圧媒体との混合プロセスを指す。この混合プロセ
スにより、液体/ガスのエマルジョンまたは小さな液滴のエアロゾルが作成される。した
がって、「霧化」という用語は、原子/共有結合の分子分離プロセスと混同すべきでない
。製造された液滴は、約1μm~200μmの中程度のサイズ分布を有し得る。これらの
小さな溶融物液滴は、造粒核種の表面に吸収され、それによって「成長する」造粒粒子が
作成される。これらの新鮮な「その場で」製造された粒は、一般に100℃を超える温度
を示し得、比較的柔らかい。粒子は、造粒機の流動層および/または別個の冷却区画でさ
らに冷却される。
の付着は、前述の固化、または造粒機の壁への尿素粒の(部分的な)吸着さえもたらし得
る。粒のこの吸着プロセスは、流動層造粒機の壁、通気口およびダクトの部分的または完
全な閉塞につながる可能性さえある。この閉塞は、広範な洗浄手段、または流動層造粒機
の完全なシャットダウンさえ必要とする。
ットを開示している。コーティングは、ノズルおよび分配板に位置し得る。
ーティングを開示している。
て、その内壁が、少なくとも1つの有機ケイ素化合物の層で広範囲にコーティングされて
いる反応器を開示している。
が減少した流動層造粒または流動層冷却システムを提供することが本発明の目的である。
好ましい実施形態は、対応する従属請求項の対象である。
態は、対応する従属請求項の対象である。
システムの使用を提供することが本発明の別の目的である。
成または放出されるダスト、例えば尿素ダスト、およびアンモニアなどの化学蒸気は、ス
クラバーユニットで除去される。好ましくは、スクラバーユニットは、少なくともダスト
除去スクラバーおよびアンモニア除去スクラバーを備える。適切なスクラバーの例は、国
際公開第2005/032696号(図1)または国際公開第2010/60535号に
見出すことができる。接続ダクトは、流動層造粒機の通気口とスクラバーユニットとの間
に位置する。この接続ダクトは、前述のダスト(例えば、尿素ダスト)、蒸気およびガス
をスクラバーユニットに転送する。接続ダクトの内面は、好ましくは1つ(または複数)
の有機ケイ素化合物またはフッ素化有機化合物、例えばポリテトラフルオロエチレンを含
む付着防止層で少なくとも部分的にコーティングされている。好ましくは、「部分的にコ
ーティングする」という用語は、内接続面の少なくとも5%、それぞれ10%、より好ま
しくは少なくとも30%をカバーするコーティングに関する。付着防止層は、接続ダクト
内の造粒ダストの付着親和性を低下させる。好ましくは、接続ダクトが、通気口から始ま
って最初の接続ダクトの曲がり(好ましくはおよそ90度の角度の形状)までコーティン
グされている。最初の接続ダクトの曲がりにより、曲げ角度に基づいて流向が変化する。
好ましくは、曲げ角度が、+/-10度~170度の範囲、より好ましくは+/-30度
~120度の範囲である。
流動層造粒機は、造粒機空間の内側に位置する多孔板と、多孔板の中、上またはそばに位
置するスプレーノズルとをさらに備える。好ましくは、スプレーノズルが、多孔板に取り
付けられる。好ましくは多孔板の下に位置する流動化空気入口が、肥料粒の流動層に必要
な流動化空気を提供する。「流動化空気」という用語は、空気または不活性ガス、例えば
二酸化炭素(CO2)、窒素、アルゴンまたはこれらの混合物を含む。スプレーノズルは
、霧化空気用の供給ラインおよび液体溶融物、好ましくは尿素を含有する液体溶融物用の
供給ラインに接続されている。これらの空気および溶融物用の供給ラインを1つのライン
にまとめてもよい。さらに、流動層造粒機は、造粒核種入口を備える。「造粒核種入口」
という用語は、粒状核種を導入するための内部および外部の装置、ラインおよび開口部を
含む。「内部」という用語は、造粒機内での粒状核種の製造を指す。「外部」という用語
は、造粒機の外側から、例えば流動層造粒機の外側のふるいまたは破砕機を介して、粒状
核種を提供または製造することを指す。さらに、流動層造粒機は、造粒機出口および通気
口を備える。通気口の位置は流動層造粒機内で固定されない。好ましくは、通気口は、造
粒核種入口の隣および/または上に配置される。造粒機空間が、統合された開口部を備え
ていてもよい分離壁を備えてもよい。これらの分離壁は、造粒機出口に向かう流動層の速
度をさらに変更および修正することができる。
ダクト内のダスト付着を有効に低減し、接続ダクト内の閉塞固形物の蓄積を防止/低減す
る。例えばメチルポリシロキサンに基づく有機ケイ素化合物を使用した適切なコーティン
グ手順の例は、欧州特許第2832439号明細書の段落~およびに見出すことができる
。
とも30%、より好ましくは少なくとも50%が、付着防止層でコーティングされている
。
が、接続ダクトの内側に位置する。洗浄ノズルは、水を噴霧するのに適したノズル型を備
え、接続ダクトに追加の洗浄手段を提供する。2つ以上の洗浄ノズルが接続ダクトの内側
に位置していてもよい。好ましくは、洗浄ノズルが、空気流方向に沿っておよび/または
空気流に直交して配置される。さらに、洗浄ノズルにより、接続ダクトの内側のダストお
よびガス流を適切に冷却できるため、接続ダクトおよびスクラバーユニット内のガス/ダ
ストの温度を下げることができる。
のダクト内距離の2%~90%、好ましくは5%~50%以内の場所/空間に位置する。
「ダクト内距離」という用語は、通気口からスクラバーユニットまでで測定される接続ダ
クト内の距離を指す。これにより、相対値「0%」は通気口を直接指す。相対値「100
%」は、完全な(前述の)ダクト内距離を指し、スクラバーユニット入口で終わる。これ
により、d0は通気口の開始点を定義し、d100はスクラバー開口部の終点を定義する
。したがって、接続ダクトの内部空間内の、例えば洗浄ノズルの相対的ダクト内位置は、
好ましくは、diとして示される。
ズルの通気口に関して、はるかに離れた配置を可能にする。2%(d2)~90%(d9
0)ダクト内距離の空間内にあるこの離れた配置は、より好ましくは接続ダクトの垂直断
面での、洗浄ノズルから流動造粒機への洗浄液の逆流を禁止し、これにより、造粒機空間
への逆流を有効に防止する。さもなければ、洗浄ノズルが接続ダクトの通気口の近くに配
置される場合、この前述の流動層造粒機への洗浄液の逆流が発生だろう。他方、コーティ
ングされていない接続ダクトは、尿素ダスト付着を除去し、完全な接続ダクト閉塞を回避
するため、洗浄手段、例えば通気口の近く、ダクト内距離の2%(d10)~90%(d
90)の前述の空間の外側に位置する洗浄ノズルを要する。
置し、それによって造粒機空間への洗浄液の逆流が禁止される。好ましくは、「垂直」と
いう用語は、粒状流向にほぼ(好ましくは+/-15度の偏差内で)直行に配置された接
続ダクトの断面を記載する粒状流向を指す。好ましくは、粒状流向に「水平」という用語
は、粒状流向とほぼ(好ましくは+/-15度の偏差内で)共に配置された接続ダクトの
断面を記載する。
リールシリコーン化合物、ポリアリルシリコーン化合物ならびに/あるいはアルキル-、
アリール-およびアリルシリコーン化合物の混合物または誘導体を含む。
ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、(ポリ)ペルフルオロアルキ
ルシランまたは(ポリ)ペルフルオロアルキルシロキサンならびに/あるいはこれらの混
合物または誘導体を含み、より好ましくは有機ケイ素化合物がポリメチルシロキサンを含
む。
5μm~1000μm、好ましくは15μm~40μmの厚さを有する。
ラバーを備える。適切なスクラバーの例は、国際公開第2005/032696号(図1
)、国際公開第2010/60535号(図1、段落~)、国際公開第2015/072
854号または欧州特許第0177998号明細書に見出すことができる。好ましい実施
形態では、ダストスクラバーが、希尿素溶液を利用して、ダスト、小さな尿素または他の
生成物粒子を除去する。エアロゾルなどの非常に小さな粒子を、国際公開第2014/0
94987号、例えば段落、および図2に従って除去してもよい。
なくとも部分的にコーティングされている。コーティングされた本発明のベントダクトと
コーティングされた多孔板を組み合わせることによって、流動層造粒機における全体的な
固化傾向がさらに減少する。
ニア、UAS(尿素-硫酸アンモニア)および/またはこれらの混合物を含有する肥料粒
を製造するための、以前に開示されたような本発明の流動層造粒機システムを含む。
り、保護の範囲を制限するものではない。
金属造粒機壁プレート(サイズDIN A4)を、二酸化ケイ素(SiO2)、ペルフ
ルオロアルキルシランおよびポリメチルシロキサンに基づく3つの異なるコーティングの
うちの1つでコーティングした(プレートの半分)。コーティングされた金属造粒機壁プ
レートを、運転中の流動層造粒機の内側に配置し、それぞれ19、20および17日間尿
素粒を製造した。その後、金属プレートのコーティングされた部分とコーティングされて
いない部分を比較することによって、金属プレートを光学的に検査した。平均化した結果
を、以下の表1に要約する。尿素の付着が弱いまたはないことを(++)で示し、中程度
の尿素の付着を(O)で示し、強い付着を(-)で示す。
尿素粒の付着を有効に防止する。前述のように、この効果により、接続ダクト内の洗浄ノ
ズルを通気口から、通気口とスクラバーユニットとの間のダクト内距離の2%~90%の
空間に再配置することが可能になる。
流動層造粒機の接続ダクト(図1および図2に基本的に記載される)を、本発明による
付着防止層でコーティングした。接続ダクトを、通気口から始まって最初の接続ダクトの
曲がり(およそ90°(度)の流向の変化、好ましくは70度~120度の範囲内)まで
コーティングした。全体的試験期間は1年とした。この期間中、落下するダストの塊は検
出されなかった。本発明によるコーティングなしでは、特に長期間の運転時間後、落下す
るダストの塊が一年の間に検出された。これらの落下するダストの塊は、流動層造粒機に
損傷をもたらすおそれがあり、特に落下するダストの塊は、多孔板を損傷するおそれがあ
る。
減少させる。これらのシャットダウンは、製造停止および接続ダクトの複雑な掃除を要す
る。以前の経験とは逆に、例えば欧州特許第2832439号明細書に記載されているよ
うに流動層造粒機の内部空間全体をコーティングする必要はない。他方、本発明による付
着防止コーティングのみで、落下するダストの塊の外観および流動層造粒機のシャットダ
ウンの回数を有意に減少させるのに十分である。したがって、本発明は、先行技術と比較
して、付着防止コーティングのコーティングコスト(全体的な空間対選択された単一空間
)および(前駆体)コーティング化学物質の総量を有意に減少させる。
の範囲を制限するものではない。図は正確な縮尺ではない。
に位置する多孔板(2)とを備えた流動層造粒機(14)を備える先行技術による流動層
造粒機システムを示す。スプレーノズル(3)は多孔板(2)の上に位置し、流動化空気
入口(15)は多孔板(2)の下に位置する。複数の霧化空気用の供給ライン(4)およ
び液体溶融物用の供給ライン(5)がスプレーノズル(3)に接続されている。造粒機は
、好ましくは図示されていない製品ふるいまたは破砕機と接続した造粒核種入口(6)と
、造粒機出口(7)と、通気口(8)とをさらに備える。流動層(17)は、多孔板(2
)の下からの流動化空気を利用する対応する粒状粒子(16)によって形成される。流動
化空気流は(II)と表示される矢印で示され、流動層粒状粒子(16)の流向は(I)
と表示される矢印で示される。流動層(17)は、好ましくは、1つまたは複数の分離壁
(22)によって分割される。流動層造粒機システムは、スクラバーユニット(9)と、
通気口(8)とスクラバーユニット(9)との間の接続ダクト(10)とをさらに備える
。好ましくは、スクラバーユニット(9)が、少なくとも1つの(図示せず)ダストスク
ラバーおよび1つのアンモニアスクラバー(図示せず)を備える。接続ダクト(10)は
、通気口(8)およびスクラバー開口部(23)を介して流動層造粒機(14)をスクラ
バーユニット(9)に接続する。洗浄ノズル(13)は(di)で通気口(8)の近くに
位置し、通気口(8)の方向に水を噴霧することによって、この領域での尿素ダストによ
る付着、固化および内側の接続ダクト(10)の閉塞を禁止する。しかしながら、水およ
び尿素ダストクラスターの一部が流動層(17)に落ちることがある。これにより、均一
な粒子成長および空気流が妨げられる場合がある。水流が、流動層造粒機の内側で大規模
な凝集を引き起こし、それにより流動層造粒機の適切な操作を妨害する。
流動層造粒機システムの仕組みと同一である。しかしながら、接続ダクト(10)の内面
が、有機ケイ素化合物を含む付着防止層(11)で少なくとも部分的にコーティングされ
ている。付着防止層(11)は、接続ダクト内の尿素ダストの付着、固化および閉塞を禁
止または低減する。したがって、洗浄ノズル(13)を、省略する、または好ましくは接
続ダクト(10)の垂直断面で、(di)で通気口(8)から離れて配置することができ
る。この前述の1または複数の洗浄ノズル(13)の配置により、通気口(8)の近くに
水を噴霧する必要がなくなる。同時に、流動層(17)に落下する水および尿素ダストク
ラスターの量が有意に減少し、より長い/延長した運転サイクルおよびより優れた製品品
質がもたらされる。さらに、洗浄ノズル(13)を使用して、流動層造粒機(14)の造
粒機空間(1)から生じる熱気流を急冷することができる。したがって、前述の熱気流の
温度を、スクラビングユニット(9)に入る前に下げることができ、追加の急冷ステップ
を省略または減らすことができる。
2 多孔板
3 スプレーノズル
4 霧化空気用の供給ライン
5 液体溶融物用の供給ライン
6 造粒核種入口
7 造粒機出口
8 通気口
9 スクラバーユニット
10 接続ダクト
11 付着防止層
12 接続ダクトの内面
13 洗浄ノズル
14 流動層造粒機
15 流動化空気入口
16 粒状粒子
17 流動層
22 分離壁
23 スクラバー開口部
d0 通気口での相対的ダクト内距離
di 所与の点、例えば洗浄ノズルの位置での相対的ダクト内距離
d100 スクラバー開口部での相対的ダクト内距離
I 粒の流向
II 流動化空気の流向
Claims (14)
- -流動層造粒機(14)と、
-スクラバーユニット(9)と、
-前記流動層造粒機(14)の通気口(8)と前記スクラバーユニット(9)との間の
接続ダクト(10)と、
を少なくとも備える流動層造粒機システムであって、
前記接続ダクト(10)の内面は、付着防止層(11)で少なくとも部分的にコーティ
ングされている、流動層造粒機システム。 - 前記流動層造粒機が、前記流動層造粒機(14)の内側の造粒機空間(1)と、前記造
粒機空間(1)の内側に位置する多孔板(2)と、前記多孔板(2)の中、上またはそば
に位置するスプレーノズル(3)と、流動化空気入口(15)と、前記スプレーノズル(
3)に接続された霧化空気用の供給ライン(4)と、前記スプレーノズル(3)に接続さ
れた液体溶融物用の供給ライン(5)と、造粒核種入口(6)と、造粒機出口(7)と、
前記通気口(8)とを備える、請求項1に記載の流動層造粒機システム。 - 前記付着防止層(11)が有機ケイ素化合物を含む、請求項1または2に記載の流動層
造粒機システム。 - 前記接続ダクト(10)の内面(12)の少なくとも10%、好ましくは少なくとも3
0%、より好ましくは少なくとも50%が、前記付着防止層(11)でコーティングされ
ている、請求項1から3のいずれか一項に記載の流動層造粒機システム。 - 洗浄ノズル(13)が前記接続ダクト(10)の内側に位置し、好ましくは1~6個の
洗浄ノズル(13)が前記接続ダクト(10)の内側に位置する、請求項1から4のいず
れか一項に記載の流動層造粒機システム。 - 前記洗浄ノズル(13)が、前記接続ダクト(10)の内側の、前記通気口(8)と前
記スクラバーユニット(9)との間のダクト内距離の2%~90%、好ましくは5%~5
0%以内の場所/空間に位置する、請求項5に記載の流動層造粒機システム。 - 前記洗浄ノズル(13)が、前記接続ダクト(10)の垂直断面または水平断面に位置
する、請求項5または6に記載の流動層造粒機システム。 - 前記有機ケイ素化合物が、ポリアルキルシリコーン化合物、ポリアリールシリコーン化
合物、ポリアリルシリコーン化合物ならびに/あるいはアルキル-、アリール-およびア
リルシリコーン化合物の混合物または誘導体を含む、請求項1から7のいずれか一項に記
載の流動層造粒機システム。 - 前記有機ケイ素化合物が、ポリアルキルシロキサン、ポリメチルシロキサン、ポリジメ
チルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ペルフルオロアルキルシランまたはペ
ルフルオロアルキルシロキサンならびに/あるいはこれらの混合物または誘導体を含む、
請求項8に記載の流動層造粒機システム。 - 前記有機ケイ素化合物がポリメチルシロキサンを含む、請求項9に記載の流動層造粒機
システム。 - 前記付着防止層(11)が、0.5μm~1000μm、好ましくは10μm~40μ
mの厚さを有する、請求項1から10のいずれか一項に記載の流動層造粒機システム。 - 前記多孔板(2)が、前記付着防止層(11)で少なくとも部分的にコーティングされ
ている、請求項1から11のいずれか一項に記載の流動層造粒機システム。 - 請求項1から12のいずれか一項に記載の流動層造粒機システムを備える尿素造粒プラ
ント。 - アンモニア化合物、硝酸塩、リン酸塩、尿素、元素硫黄、硫酸アンモニア、UAS(尿
素-硫酸アンモニア)および/またはこれらの混合物を含有する肥料粒を製造するための
、請求項1から12のいずれか一項に記載の流動層造粒機システムの使用。
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