流化床制粒的方法和装置的制造方法
【专利说明】流化床制粒的方法和装置
[0001]本申请是申请日为2008年12月19日，申请号为200880123929.6，发明名称为“流化床制粒的方法和装置”的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于流化床制粒的方法和装置。更具体地，本发明涉及一种方法和装置，其中，通过在流化床环境下进行的生长方法，将包含特定物质的液流转换成具有一定纯度的所述物质的固体颗粒。
现有技术
[0003]流化床制粒方法通过将颗粒保持在流化状态(例如通过吹气)，并且通过喷洒或雾化由待制粒物质制成的适当生长液或其溶液逐步裹覆颗粒并使颗粒增大。同一物质或另一物质的微小的固体微粒(一般直径小于2_)(称作种子)还被馈送到流化床，作为生长液渐进沉积的起点促进液体的制粒进程。
[0004]大致来说，通过使生长液的液滴润湿种子和颗粒且将该液滴粘附和凝固在种子和颗粒上从而一起形成流化床来执行该方法。所述方法用于诸如尿素、硝酸铵和氯化铵和其他物质的制粒。
[0005]概括地讲，该方法的一个目的是以最佳可行方法形成具有近似预定的理想形状(例如球形)的颗粒；另一目的是使颗粒的尺寸和质量尽量保持恒定，即近似“单分散”的产品。也就是说，颗粒的尺寸和质量的统计分布应以理论的期望值为中心且具有尽可能小的偏差。
[0006]为了实现上述目的，有必要利用生长液有效湿润种子和生长中的颗粒。而且，生长液必须以非常小的液滴的形式馈送到流化床，所述非常小的液滴小于形成流化床的生长中的颗粒和种子。为使可能包含在生长液中且可能成为杂质保留在最终产品中的任何溶剂蒸发，生长液的液滴的尺寸也是关键性的。关于尿素的制粒，生长液实质上为尿素的水溶液，液滴更小，这促使水蒸发，提高了更有价值的高纯度的固体尿素颗粒的生产。
[0007]US-A-4353730揭示了一种用于制粒的现有方法和装置，其中，以雾化形式馈送生长液。然而，所述方法具有公认的缺陷，包括:基本上不能控制最终产品的微粒尺寸的分布；需要筛选生成的颗粒；产生了大量尺寸不可接受(过大或过小)的颗粒废料；需要回收这些废颗粒以及将它们循环到制粒方法的上游。
[0008]为了分离达不到最终产品尺寸要求的颗粒，对脱离流化床的颗粒进行筛选。如此得到的废弃颗粒作被回收作为流化床自身的生长种子。
[0009]图10示意性地示出了现有的这种类型的制粒方法。流化床制粒机I通过流水线102馈送生长液物质，并且通过种子馈送线103馈送适当的种子流。制粒机I中产生的颗粒通过输出流水线105馈送到分离器104。构成最终产品的可接受范围内的颗粒通过线106排出；过大或过小的颗粒分别通过线107和108排出。线108的较大的颗粒在设备109中被粉碎得到小微粒(线110)，这些小微粒与线107的较小的颗粒一起被回收到种子馈送线103。
[0010]换句话说，通过回收制粒机I自身输出的废弃颗粒获得馈送到流化床制粒机I的种子。因此，分离器104执行双重任务:筛选流化床输出的颗粒从而得到最终产品流106，以及向线103提供操作流化床制粒机I所必不可少的种子流。应当注意，被回收的颗粒部分(线107和108)可达到制粒机I的输出105的50%，一般为30-35%。
[0011]WO 02/083320揭示了有效得多的制粒方法及相关的流化床制粒机，尤其提供了在流化床中形成涡流环境，并且其中，在流化床的输出端处获得大致单分散的颗粒，即，脱离流化床的几乎所有颗粒都在最终产品可接受的尺寸范围内。然而，图10的方案需要将一部分生产的颗粒作为制粒方法的种子回收到流化床的输入端。因此，应用具有图10的已知方案的根据公开号为02/083320的专利申请的流化床制粒机具有如下局限性，其需要将准备销售的部分产品(线105)回收到该方法中。
[0012]总之，根据已知技术，特定物质的流化床制粒方法包括如下基本步骤:
[0013]-向流化床提供微粒材料，所述微粒材料包括方法所述物质的颗粒和适当物质的固体微粒，所述适当物质的固体微粒用作所述制粒方法的种子。
[0014]-将包括包含所述物质的生长液的输入流馈送到所述流化床；
[0015]-将所述种子流馈送到所述流化床，以促进颗粒的生长和保持液化质量；
[0016]-使用在流化床输出端处的颗粒的一部分以获得用于所述流化床的种子。
[0017]如上所述，需要持续改进制粒方法和装置，尤其需要用于市场价值受颗粒测定法且特别受颗粒的统一形状、尺寸和质量的剧烈影响的一些产品(例如像尿素)的方法和装置。
【发明内容】
[0018]基于本发明的问题是设计并得到一种适于克服现有技术的上述缺陷与限制的流化床制粒方法和装置；获得具有经控制的粒度的期望物质的颗粒；减少废品；简化制粒设备的设计。
[0019]这个问题通过一种特定物质的流化床制粒方法解决，所述流化床制粒方法包括以下步骤:
[0020]-提供微粒材料的流化床，所述微粒材料包括所述物质的颗粒以及用作制粒方法的种子的适当物质的固体微粒；
[0021]-将包括生长液的输入流馈送到所述方法，所述生长液包含所述物质；
[0022]-将所述种子的流馈送到所述流化床内，以促进颗粒的生长和维持流化质量；
[0023]-将固体颗粒流作为在所述流化床中执行的所述方法的输出；
[0024]其特征在于，所述输入流的第一部分直接馈送到所述流化床，并且所述输入流的第二部分用于生成至少一部分量的所述固体种子。
[0025]优选地，所述输入流的第二部分是所述输入流的较小部分，更优选地，所述第二部分与整体输入流之间的比率与种子和最终产品的颗粒之间的体积比有关。根据本发明的一个方面，所述第二部分与整体输入流之间的比率等于d3/D3，其中，d是所述种子的特征尺寸的平均值，D是在所述流化床的输出端处获得的固体颗粒的特征尺寸的平均值。在实践中，所述颗粒和种子大致近似球形，此处用球形进行示意；根据该模型，d是种子的平均直径，D是颗粒的平均直径。
[0026]优选地，所述输入流的第二部分用于产生馈送到所述流化床的全部固体种子，并且所述固体颗粒的输出流不再用于产生种子；然而，并不排除将所生产的颗粒用于产生种子的选择。
[0027]根据本发明的一个方面，包含在所述输入流的第二部分中的生长液在实施制粒的所述流化床的外部以适当的、本身已知的方法固化，获得其后馈送到所述流化床自身的适当区域的固体种子。
[0028]根据一个实施方式，根据本身已知的技术，所述输入流的第二部分通过在冷却输送带上沉积液滴进行固化，获得具有适当直径(例如2_或更小)的固体锭剂，其构成所述制粒方法的种子。根据另一实施方式，所述输入流的第二部分馈送到竖直造粒塔中。在所述竖直造粒塔中完成的方法可包括例如如下步骤:通过将液体输入流馈送到诸如一个或多个位于造粒塔顶部的造粒料斗或造粒喷头的造粒设备来产生向下的小液滴流；在所述塔的内部形成冷却空气流，以使穿过所述塔下降的液滴冷却并固化；固体颗粒离开所述塔的底部，用作流化床制粒的种子。
[0029]所述输入流的第一部分以例如雾化或喷洒的适当形式直接馈送到所述流化床的适当区域。
[0030]在第一实施方式中，在大致水平的(纵向的)流化床中执行所述方法，其中所述输入流的第一部分沿同一流化床一侧或两侧上的连续的纵向馈送线馈送进入所述流化床。
[0031]在第二实施方式中，所述输入流的第一部分以不连续方式馈送到所述流化床的预定馈送区域中，所述预定馈送区域与所述流化床的主流方向对齐，并与所述流化床的不馈送所述输入液流的非馈送区域交替。所述馈送区域实质上用作利用所述输入流馈送的所述微粒材料的润湿区域，并且所述非馈送区域实质上用作所述生长微粒的干燥和固结区域。这将借助于下面给出的详细描述而更明显。
[0032]优选地，在所述流化床中产生并保持涡流环境。因此，向所述流化床提供诸如空气的气体介质的不均匀的液化流以便形成并维持所述涡流环境。更优选地，所述输入流在所述流化床的自由表面下方馈送，甚至更优选地，接近所述流化床的所述自由表面。
[0033]根据本发明的优选实施方式，并且还得益于采用了上述流化床结构，所述流化床的输出可直接作为最终产品，而不需要进行颗粒的筛选/分