Спосіб одержання гранульованого добрива

Реферат: Винахід належить до способів одержання гранульованого добрива, що містить карбамід та елементарну сірку, шляхом розпилення карбаміду і сірки у стані рідини на завісу сипучого матеріалу в об'ємі обертового барабана з внутрішніми лопатями, при цьому розплав сірки і розплав або розчин карбаміду розпиляють одночасно двома роздільними факелами з круговим перерізом, які не перетинаються і мають діаметри, приблизно рівні половині діаметра кола, утвореного вільними кінцями лопатей барабана, а розбризкування розплаву сірки та розплаву або розчину карбаміду здійснюють уздовж осі обертання барабана в одному напрямі. Винахід забезпечує розподіл сірки в об'ємі гранули добрива в дрібнодисперсному стані. UA 110740 C2 (12) UA 110740 C2 UA 110740 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область техніки Винахід стосується способу одержання гранульованого добрива, з умістом карбаміду та сірки, конкретніше - способу одержання гранульованого карбаміду з диспергованими частками елементарної сірки в об'ємі гранули. Попередній рівень техніки Відомі способи одержання добрив, з умістом елементарної сірки у вигляді покриття на поверхні гранул карбаміду. Таке покриття забезпечує уповільнене розчинення гранул карбаміду, знижену злежуваність гранул. Однак сірка, яка складає це покриття, із-за великого розміру часток не може бути ефективно використовувана для забезпечення потреби рослин в сірці відразу після внесення добрива в ґрунт та на ранніх стадіях першого року його застосування. Перевага добрив з умістом карбаміду та елементарної сірки, в яких сірка розподілена в об'ємі гранули добрива у дрібнодисперсному виді (менш 100 мкм), полягає в тому, що дрібнодисперсна сірка швидше окислюється сульфобактеріями у форму, доступну для рослин, що збільшує ефективність внесеного добрива. Відомо спосіб одержання гранульованого добрива з умістом карбаміду та елементарної сірки, в якому розплав карбаміду змішується з розплавом сірки у присутності спеціальних добавок (стійких до температури С6 - С30 жирних кислот та їх ефірів) (RU 2296730, С05С9/00, 2007). Утворена гомогенна фаза потім затвердіває з одержанням твердих гранул. Проміжок часу між введенням добавки та одержанням твердих гранул повинен складати менше 180 секунд. В результаті одержують гранули добрива, в яких сірка розподілена в об'ємі гранули в дрібнодисперсному стані. Розмір часток сірки складає приблизно 10-150 мкм і залежить від концентрації добавок. Необхідність введення спеціальної добавки обумовлена тім, що стабільна емульсія сірки у карбаміді не може бути одержана в результаті звичайного змішування розплавів, оскільки ці два розплави значно розрізняються по поверхневому натягу та густині і, таким чином, намагаються негайно розділитися на дві окремі фази. Добавки впливають на поверхневий натяг між фазами карбаміду та сірки, що сприяє утворенню гомогенної змішаної фази і перешкоджає розшаруванню одержаної емульсії. Але навіть введення спеціальних добавок не стабілізує змішану фазу на тривалий проміжок часу, що і обумовлює необхідність дуже обмеженого проміжку часу (менш 180 с) між введенням добавки і одержанням твердих гранул. Таким чином, в цьому відомому способі розплав карбаміду і розплав сірки змішують до гранулювання у присутні спеціальних добавок. Це вимагає введення в спосіб одержання добрива додаткової стадії змішування розплавів та, як наслідок, введення додаткового апарату (змішувача) в установку для виробництва добрива. Усе це веде до ускладнення технології, а також додаткових витрат, пов'язаних з необхідністю застосовування додаткової речовини. Але, як було вказано вище, ці міри не призводять до утворення стабільної у часі системи. Найбільш близьким до запропонованого способу є відомий спосіб одержання гранульованого добрива з умістом карбаміду та сірки, який включає одержання гомогенізованого розплаву карбаміду та сірки і його розпилення на частки ретуру з умістом карбаміду та сірки в об'ємі обертового барабану, розташованого під нахилом (US 4330319, С05С9/00, 1982). В результаті одержують гранули добрива, в яких сірка розподілена в об'ємі гранули в дрібнодисперсному стані. Розмір часток сірки складає менш, ніж приблизно 100 мкм. Для одержання гомогенізованого розплаву карбаміду і сірки, в якому сірка диспергована в карбаміді, в даному способі, на відміну від попереднього, розплав карбаміду і розплав сірки пропускають через одне або декілька пристроїв для високоінтенсивного змішання при температурі, вище за температур плавлення. Перепад тиску через вказаний пристрій змішування складає, щонайменше, 200 кПа. Як вже було вказано вище, гомогенізований розплав карбаміду і сірки складає дуже нестабільну систему. Два рідких компонента розплаву значно різняться по поверхневому натягу та густині і, таким чином, намагаються негайно розділитися на дві окремі фази. В описі цього відомого способу вказано, що бажано підтримувати час перебування гомогенного розплаву до отвердіння настільки коротким, наскільки це можливо: час, який проходить між виходом гомогенізованого розплаву з пристрою та отвердінням, повинен складати близько 10 секунд або менше. Тільки за цієї умови досягається розподіл сірки в об'ємі гранули та одержання часток сірки в кінцевому добриві розміром менш 100 мкм. Таким чином, в цьому відомому способі розплав карбаміду і розплав сірки також змішують до гранулювання, причому процес змішення відбувається при значному перепаді тиску. Це вимагає введення в технологічну схему додаткових пристроїв змішування і насосів, що веде до ускладнення технології, збільшення енергетичних витрат. Але і застосовування цих засобів (цей 1 UA 110740 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 прийом) також не призводить до утворення стабільної системи, у зв'язку з чим необхідно максимально скоротити проміжок часу між утворенням гомогенізованого розплаву та його отвердінням. Розкриття винаходу Технічна задача, на рішення якої спрямований цей винахід, полягає в спрощенні технології одержання гранульованого карбаміду з елементарною сіркою, розподіленою в об'ємі гранули. Для рішення цього завдання запропоновано спосіб одержання гранульованого добрива з умістом карбаміду та елементарної сірки шляхом розпилення карбаміду і сірки у стані рідини на завісу сипучого матеріалу в об'ємі обертового барабану, який відрізняється тим, що розпилення здійснюється у барабані з лопатями, встановленими на його внутрішній поверхні, розплав сірки і розплав або розчин карбаміду розпилюють одночасно двома роздільними факелами з круговим перерізом, які не перетинаються і мають діаметри, приблизно рівні половині діаметра кола, утвореного вільними кінцями лопатей барабану, причому розбризкування розплавів карбаміду та сірки здійснюється уздовж осі обертання барабана в одному напрямі. Технічний результат, що виникає при використанні винаходу, полягає в забезпеченні розподілу сірки в об'ємі гранули добрива у дрібнодисперсному стані без попереднього змішування компонентів. Цей результат досягається використанням заявленого способу нанесення розплаву сірки і розплаву або розчину карбаміду на гранули. Завісу падаючих гранул, які є знову введеним прильованим карбамідом і ретуром (частки розміром менше потрібного), зрошують двома роздільними факелами з круговим перерізом, які не перетинаються і мають діаметри, приблизно рівні половині діаметра кола, утвореного вільними кінцями лопатей. В результаті за кожен цикл підйому-падіння кожна гранула по черзі зрошується розплавом сірки і розплавом або розчином карбаміду. Таким чином, досягається одержання гранул з умістом сірки розміром переважно 10-100 мкм. Розплав або розчин карбаміду в цьому випадку виступає сполучним компонентом часток сірки. Карбамід зв'язує частки сірки шляхом покриття тонкими плівками у процесі катання. Короткий опис фігур креслень Суть винаходу ілюструється фіг. 1, 2 та 3. Фіг. 1 показує барабанний гранулятор у подовжньому розрізі, якій може бути використаний для здійснення запропонованого способу. Фіг. 2 показує поперечний переріз барабану А-А. На фіг. 3 схематично ілюструється характер руху гранул запропонованим способом в поперечному перерізі Б-Б. Здійснення винаходу Зображений на фіг. 1 барабанний гранулятор включає барабан 1 з транспортуючою насадкою у вигляді розподільних лопатей 2, встановлених на внутрішній поверхні в декілька рядів, камери завантаження 3 та вивантаження 4, нерухомі відносно обертового барабана. Камера завантаження 3 включає завантажувальну трубу 5, штуцер виведення повітря 6, механічну форсунку 7 і механічну форсунку 8, розташовані паралельно осі барабана у напрямі камери вивантаження. Камера вивантаження 4 має штуцер введення повітря 9 та штуцер виведення готового продукту 10. Апарат містить також додатковий зовнішній барабан 11, зворотній шнек 12, який розміщений між барабанами і обертається з ними, класифікатор 13, скріплений з обома барабанами, та приймальні вікна 14. Кожух 15 з перегородками 16 і штуцерами подання охолоджувальної води 17 та злива охолоджувальної води 18 виконаний зовні зовнішнього барабана 11 таким чином, щоб забезпечити охолоджування водою поверхні барабана та, отже, продукту, який повертається в якості ретура в зону падаючої завіси гранул. Запропонований спосіб реалізується в грануляторі, зображеному на фіг. 1, таким чином. Прильований карбамід, що подається через трубу 5, закріплену в нерухомій камері завантаження 3, надходить до барабану 1, оснащеному транспортуючою насадкою 2. При обертанні барабана лопаті насадки 2 піднімають та викидають частки продукту по параболічній траєкторії у поперечному перерізі барабана з утворюванням щільної і рівномірної завіси із падаючих часток продукту. Одночасно в передню частину барабану 1 на утворену завісу із падаючих часток за допомогою форсунок 7 та 8 уздовж осі барабану у напрямі камери вивантаження розпиляють розплав сірки та розплав або розчин карбаміду двома факелами з круговим перерізом, які не перетинаються і мають діаметри, приблизно рівні половині діаметра кола, утвореного вільними кінцями лопатей. В процесі руху часток в поперечному перерізі барабану та уздовж його осі відбувається попадання і застигання крапель розплаву сірки та розплаву або розчину карбаміду на гранулах. Гранули поступово переміщуються у протилежний кінець барабана 1, звідки потрапляють до камери вивантаження 4 та у вигляді готового продукту через штуцер 10 виводяться з апарату. Через штуцер 9 подається охолоджувальне 2 UA 110740 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 повітря, яке проходить через барабан 1 протитечією у напрямі руху гарячих гранул і далі через камеру завантаження 3 та штуцер 6 поступає на очищення. Гранули після переміщення в протилежний кінець барабану 1 потрапляють на класифікатор 13. Гранули необхідного розміру, дійшовши до кінця класифікатора, потрапляють до камери вивантаження 4 і у формі готового продукту через штуцер 10 виводяться з апарату. Дрібна фракція продукту потрапляє в класифікаторі 13 до простору між внутрішнім 1 та зовнішнім 11 барабанами та за допомогою шнека 12 транспортується в передню частину зовнішнього барабану 11 до приймальних вікон 14, через які продукт потрапляє до внутрішнього барабану 1 для подальшого нарощування в падаючій завісі. Дякуючи катанню в нижній частині барабана 1 гранули набувають рівну гладку (без пухирців) поверхню. Для зняття тепла передбачено (у разі потреби) подання охолоджуючої води з температурою 22  28 С у штуцер 17 кожуха 15. Суть винаходу ілюструється також прикладами здійснення запропонованого способу. Приклад 1. Прильований карбамід з грануляційної вежі з температурою 60 °C у кількісті 1,2 т/год. подають до барабанного гранулятора через завантажувальну трубу 5. Швидкість обертання барабана складає 27 об/хв. Одночасно з поданням прильованого карбаміду до форсунки 7 за допомогою насоса подають розплав сірки з температурою 127 °C в кількості 2,5 т/год., а до форсунки 8 за допомогою насоса подають розплав карбаміду з температурою 135 °C та в кількості 6,4 т/год. Розплав сірки через форсунку 7, а розплав карбаміду через форсунку 8 розпиляються на утворену завісу із гранул карбаміду і ретура. В процесі руху часток у поперечному перерізі гранулятора та уздовж його осі відбувається попадання і застигання крапель розплаву сірки і розплаву карбаміду на гранулах. Для відведення тепла кристалізації карбаміду і сірки передбачено подання повітря до барабанного гранулятора в кількості 20000 3 м /год. Одержане добриво переміщується в інший кінець барабану. Дрібна фракція проходить через класифікатор та за допомогою шнека транспортується через приймальні вікна до внутрішнього барабану для подальшого нарощування в падаючій завісі. Готовий продукт вивантажують із апарата у кількості 10,1 т/год. з температурою 80 °C. Уміст сірки у готовому продукті складає 24,8 %. Приклад 2. Процес проводять аналогічно прикладу 1 з тією відмінністю, що прильований карбамід подається зі складу з температурою 20 °C в кількості 1,3 т/год., швидкість обертання барабана складає 30,5 об/хв., розплав сірки з температурою 123 °C подається в кількості 1,3 т/год. через форсунку 7, а до форсунки 8 подають 98 % розчин карбаміду з температурою 134 °C та в кількості 7,4 т/год. Випарувана із розчину карбаміду волога виводиться повітрям, що подається до гранулятора. Одержане добриво вивантажують з апарату в кількості 9,9 т/год. з температурою 70 °C. Уміст сірки у готовому продукті складає 13,0 %. Приклад 3. Процес проводять аналогічно прикладу 1 з тією відмінністю, що прильований карбамід подається з грануляційної вежі з температурою 37 °C в кількості 1,2 т/год., швидкість обертання барабана складає 30 об/хв., розплав сірки з температурою 125 °C подається в кількості 0,7 т/год., розплав карбаміду з температурою 136 °C подається в кількості 7,6 т/год. Одержане добриво вивантажують з апарату в кількості 9,5 т/год. з температурою 85 °C. Уміст сірки у готовому продукті складає 7,4 %. Приклад 4. Процес проводять аналогічно прикладу 1 з тією відмінністю, що прильований карбамід подається зі складу з температурою 20 °C в кількості 1,2 т/год., швидкість обертання барабана складає 29,5 об/хв., розплав сірки з температурою 124 °C подається в кількості 2,1 т/год. через форсунку 7, а до форсунки 8 подається 96 % розчин карбаміду з температурою 137 °C та в кількості 7,1 т/год. Випарувана із розчину карбаміду волога виводиться повітрям, що подається до гранулятора. Отримане добриво з добавкою сірки вивантажують з апарату в кількості 10,1 т/год. з температурою 68 °C. Уміст сірки у готовому продукті складає 20,8 %. Мікрофотографічний аналіз отриманих за прикладами 1-4 гранул добрива, що містять карбамід та сірку, показав, що частки сірки мають розмір менше 100 мкм і розподілені в об'ємі гранули добрива. Промислова застосовність Винахід відноситься до способу одержання гранульованого добрива з умістом карбаміду та сірки і може бути використаний у виробництві добрив. 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 Спосіб одержання гранульованого добрива, що містить карбамід та елементарну сірку, шляхом розпилення карбаміду і сірки у стані рідини на завісу сипучого матеріалу в об'ємі обертового барабана, який відрізняється тим, що розпилення здійснюють у барабані з лопатями, встановленими на його внутрішній поверхні, розплав сірки і розплав або розчин карбаміду 3 UA 110740 C2 розпилюють одночасно двома роздільними факелами з круговим перерізом, які не перетинаються і мають діаметри, приблизно рівні половині діаметра кола, утвореного вільними кінцями лопатей барабана, причому розбризкування розплавів карбаміду та сірки здійснюють уздовж осі обертання барабана в одному напрямі. 4 UA 110740 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5