JP6517889B2 - 顆粒を生成する方法 - Google Patents

Description

本発明は、顆粒を調製するためのプロセス、及び顆粒に関する。

このようなプロセスは、当該分野において既知であり、一般的に、
‐ 粒子を備える造粒領域を提供するステップ（粒子は動かされ続けている）と、
‐ 液状組成物を備える第一の供給流を造粒領域内に提供するステップ（液状組成物は、造粒領域内を動いている粒子の上又は上方に適用される）と、
‐ 顆粒を備える生成物流を造粒領域から回収するステップ（顆粒は、造粒領域内を動いている粒子の層状成長の結果である）とを備える。

特許文献１には、このようなプロセスの一例が開示されている。特許文献１では、顆粒を生成するプロセスは、造粒領域からの生成物流の回収後に冷却ステップも備える。

一般的に、回収された生成物流は、サイズ分類装置において、サイズに基づいた三つの成長粒子流に分割される。所望のサイズの粒子流は、将来の使用又は処理のために回収される。小さ過ぎるサイズの粒子流は、造粒領域に戻される。大き過ぎるサイズの粒子流は、サイズ減少ユニットに送られて、その後、サイズの減少した粒子が、造粒領域に少なくとも部分的に戻される。

このようなプロセスの欠点は、造粒領域から放出された粒子流が広い粒径分布を有する点である。これによって、所望の粒径分布を有する顆粒生成物を得るために、小さ過ぎるサイズの粒子及び大き過ぎるサイズの粒子の両方を造粒プロセスに再利用することが必要とされる。これは、追加の分類設備及び配線を設置する必要があることを意味する。設備のサイズを、大き過ぎるサイズの粒子及び小さ過ぎるサイズの粒子の再循環に起因する生成物の追加的なスループットを許容するように増大しなければならない。これは、追加的なコストを課し、生成物の価格を上昇させる。新設工場にとって、小さ過ぎるサイズの粒子及び大き過ぎるサイズの粒子の再利用流の存在に起因した投資は高く付く。

既知のプロセスの他の欠点は、ダスト形成である。ダストは、主に、造粒領域において、また粉砕ステップにおいて形成される。

造粒領域におけるダスト形成は、造粒領域に供給される液状組成物の小滴の凝固による造粒核の形成によって、生じ得る。こうした核の一部は、造粒領域において成長して、顆粒を形成する。造粒核の他の部分は、ダストとして造粒領域から除去される。例えば、造粒プロセスが流動層において行われる場合、造粒領域に存在して成長している粒子を流動化するのに必要な空気流は、流動層内に全ての造粒核を保つには高くなり過ぎ得る。従って、流動化空気によって、形成された造粒核の一部がダストとして除去され得る。

粉砕ステップ又はサイズ減少ステップは、一般的に、大き過ぎるサイズの粒子に対して、粒子の粉砕強度を超過する機械力を印加すること（例えばダブルロール粉砕機によって）を含む。粒子を粉砕することは、やや未確定なプロセスであり、大き過ぎるサイズの粒子を二つ以上の小さな部分に砕くだけではなく、ダスト形成ももたらす。

既知の造粒プロセスは、略１〜１０質量％のダストを生成するが、これは望ましくない副産物である。ダストが顆粒生成物内に存在していると、造粒機又は貯蔵容器におけるケーキング及びベーキングの危険性が、特に高湿度条件において、顕著に増大する。従って、ダスト形成によって、プロセスにガス清浄機が備わっていること、及びダストの再利用が必要となる。こうした追加のプロセスステップは、多量の水をプロセスにおいて再循環させることを要し、高いエネルギー消費を有する。

従って、既存の造粒設備の性能を上昇させることは、再利用流のせいで制限されるだけではなく、非経済的であり、魅力がない。

米国特許第５７７９９４５号明細書 欧州特許出願公開第０１４１４３６号明細書 米国特許第４２１９５８９号明細書

Ｒ．Ｈ．Ｐｅｒｒｙ、Ｃ．Ｈ．Ｃｈｉｌｔｏｎ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ、第５版 Ｐｅｒｒｙ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’ Ｈａｎｄｂｏｏｋ、第６版、１９８４年

本発明の目的は、上記欠点のうち少なくとも一つを排除又は少なくとも軽減して、経済的で魅力的な造粒プロセスを達成することである。

この目的は、粒子を調製する方法（プロセス）であって、
‐ 動かされ続けている粒子を備える造粒領域を提供するステップと、
‐ 造粒領域内を動いている粒子の上又は上方に適用される液状組成物を備える第一の供給流を造粒領域内に提供するステップと、
‐ 造粒領域内を動いている粒子の層状成長の結果である顆粒を備える生成物流を造粒領域から回収するステップとを備え、
造粒核を備える第二の供給流が造粒領域内に供給され、造粒核が平均粒径の１５％未満である粒径の標準偏差を有することを特徴とする粒径分布を有し、第二の供給流が生成物流の０．０５質量％から５０質量％を構成することを特徴とする方法によって達成される。

このようなプロセスの生成物流は、狭い粒径分布を有する顆粒を備え、上述の造粒プロセスの欠点を少なくとも部分的に排除する。好ましい実施形態では、粒子分布は、分類設備を最早必要としなくなり得るように狭いものであり、造粒プロセス全体を単純化し、生成される顆粒の全体的な価格を下げる。この好ましい実施形態では、粉砕機も必要でなくなり得て、造粒プロセス全体におけるダスト形成も減じる。

本発明に係るプロセスの追加的な利点は、固体造粒核の追加が、生成される顆粒１キログラム当たりの造粒機から除去する必要のある結晶化熱の量を減らす点である。第二の供給流内の造粒機に加えられた造粒核は、別途のプロセスによって生成され、そのプロセスにおいて造粒核が凝固されて、結晶化熱はその別途のプロセスにおいて既に除去されている。

本発明に係るプロセスの他の利点は、造粒核の狭い粒径分布に起因して、造粒領域内で成長している粒子も狭い粒径分布を有し、特に造粒が流動層又は噴流層において行われる場合に、造粒プロセスのより安定な運用がもたらされ得る点である。造粒機内で成長している粒子の粒径分布が狭くなるほど、流動化ガス流を、層の安定性を犠牲にせずにより良く増大させることができる（つまり、流動層内のより狭い粒径分布は、軽い粒子の吹き飛ばし、並びに／又は、重い粒子のケーキング及び／若しくはベーキングの危険性を小さくする）。また、流動化ガス流の増大は、造粒機内の熱伝導に役立ち得て、造粒機のスループットの増大を可能にする。

造粒核の平均粒径は、生成物の所望の粒径、及び造粒機に供給可能な液状組成物の最大量に依存する。一般的に、造粒核の平均粒径は、０．０５ｍｍから５ｍｍの間、好ましくは０．１ｍｍから３．５ｍｍの間、より好ましくは０．２ｍｍから２ｍｍの間である。粒径の標準偏差は、好ましくは平均粒径の１２％未満、より好ましくは１０％未満である。

造粒プロセスにおいて成長している粒子の滞留時間分布（特に造粒機の設計に依存する）に起因して、成長している粒子の粒径の標準偏差が、造粒プロセス中に増大し得る。従って、造粒核の粒径の標準偏差は、好ましくは、所望の生成物の標準偏差より低く、例えば２０％低い。造粒機において成長している粒子の粒径の標準偏差の増大は、造粒機の設計によって低減可能である。造粒機が、例えば造粒機内にバッフルを配置することによって、直列の複数のセクションに分割されて、一つのセクションから次のセクションへの成長している粒子の連続流を許容する場合、成長している粒子の標準偏差の増大を減じ得る。造粒核を備える第二の供給流は、好ましくは第一セクションに導入される。

本発明の文脈において粒径は、粒子が通過することができるスクリーン又は篩の最小の細孔径又はメイズサイズに等しい。球形粒子、及び半球に類似している形状の錠剤（ｐａｓｔｉｌｌｅ）にとって、直径は、粒子がスクリーン又は篩のメイズの細孔を通過するかどうかを決める臨界パラメータである。

粒径分布はＡＳＴＭ Ｅ１１‐６１に従って決められる。タイラーメッシュ篩が使用される（非特許文献１のｐ．２１−４１を参照）。

複数（ｎ個）のスクリーン又は篩が、粒子を粒子のｎ＋１個の分画に分類するのに用いられる。第一のスクリーン又は篩は細孔径ｐ_１を有し、第一の分画は、ｐ_１よりも大きな粒径を有する粒子を備えて、所謂粗い分画である。第二の篩又はスクリーンは、細孔径ｐ_２を有し、第二の分画は、ｐ_１とｐ_２の間の粒径を有する。最後の、つまりｎ番目の篩又はスクリーンを通過する分画は、ダストを含む所謂‘微粒子’を備える。各分画の質量が求められる。平均粒径（μ）は、以下の式（１）に従って計算される：

ここで、
μは、平均粒径、
Ｗ_ｔｏｔは、粒子の全質量、
Ｗ_ｉは、ｉ番目の分画の粒子の質量、
ｘ_ｉは、（ｐ_ｉ−１＋ｐ_ｉ）／２に等しいｉ番目の分画の平均粒径、
ｎ＋１は、分画の総数である。

標準偏差は、以下の式（２）に従って計算される：

ここで、
σは、標準偏差、
Ｗ_ｔｏｔ、Ｗ_ｉ、ｘ_ｉ、μ、ｎ＋１は、上記意味を有する。

平均粒径及び標準偏差を求める上記方法は、粒子の少なくとも二つの分画の存在を要する。

特定の一組の篩で、粒子の単一の分画しか得られない場合、その単一の分画を定める二つのスクリーン又は篩の細孔径の間の細孔径を有するスクリーン又は篩の異なる組を用い得る。その結果は、得られた単一の分画が、分画毎により狭い範囲の粒径を有する複数の分画に分離され得るというものである。上記方法は、平均粒径及び標準偏差を求めるのに使用可能である。

特定の一組の篩で、粒子の単一の分画しか得られない場合、平均粒径及び標準偏差は以下の式（３）及び（４）に従っても求められ得る：

ここで、μ、ｘ_ｉ、σ、ｐ_ｉ−１、ｐ_ｉは上記意味を有する。

従って、平均粒径はｘ_ｉ（つまり、その単一の分画の平均粒径）に等しく、その単一の分画を定めるスクリーン又は篩の平均細孔径（ｐ_ｉ−１＋ｐ_ｉ）／２である。その単一の分画内の粒径の正規分布を仮定すると、平均粒径からの粒径の最大偏差は±３σに等しい。従って、その単一の分画内の全ての粒子は、−３σから＋３σのウィンドウ内に含まれる。このウィンドウの境界は、その単一の分画を定めるスクリーン又は篩の細孔径ｐ_ｉ−１及びｐ_ｉによって決められる。従って、標準偏差（σ）が式（４）によって求められる。

後者の方法（式（３）及び式（４）を用いる）は、非常に狭い粒径分布を有する粒子（例えば、錠剤化プロセスで生成された粒子）が生成される場合に特に有用である。

本発明に係るプロセスでは、生成物流が三つの流れに分割され得る。つまり、大き過ぎるサイズの（つまり粗い）粒子の第一の流れと、所望のサイズの粒子の第二の流れと、小さ過ぎるサイズの（つまり微小な）粒子の第三の流れとである。平均粒径及び標準偏差は、上述の方法で計算可能である。

造粒機に導入される造粒核の量は、造粒機から回収される生成物流に対する相対的な質量によって表される。好ましくは、第二の供給流は、０．１質量％から４０質量％、より好ましくは０．５質量％から２５質量％、更に好ましくは０．７５質量％から１５質量％、１質量％から１０質量％、最も好ましくは１質量％から５質量％を構成する。

造粒核は、既知のプロセスによって得られ得て、例えば、造粒化、錠剤化、別途の（プレ）造粒プロセス、より広い粒径分布を有する生成物からの所望の粒径分布の分画の篩分けが挙げられる。好ましくは、造粒核は、造粒化プロセス又は錠剤化プロセスから得られて、より好ましくは錠剤化プロセスから得られる。造粒核は、貯蔵容器から造粒機に供給されるか、又は上記プロセスのうち一つを造粒機と直列に結合することによって直接供給され得る。

好ましい実施形態では、１ｍｍから２ｍｍの間の平均サイズ及び平均サイズの１５％未満の標準偏差を有する錠剤（つまり、錠剤化プロセスで得られた生成物）を、生成物流の１から２５質量％の間の量で造粒機に供給する。

例えば、顆粒生成物が、１ｍｍの平均粒径を有する造粒核から開始して、３ｍｍの平均粒径を有することが望まれる場合、第二の供給流は生成物流の４質量％を構成し、造粒領域内にスプレーされる液状組成物を備える第一の供給流は生成物流の９６質量％を構成する。造粒領域に伝えられる結晶化熱は、４％減少する。

一実施形態では、造粒プロセスは、流動層又は噴流層において行われる。噴流層技術は、流動化するのが難しい生成物（例えば、非常に広い粒径分布を有する生成物、粗い生成物、非常に微細な生成物、粘着性によって塊を形成する傾向を有する粒子）用の特別に設計された設備を備える。

更に、本発明は、本発明に係るプロセスによって入手可能な顆粒に関する。このような顆粒はコア及びシェルを備える。コアは、第一のプロセス、特に錠剤化による第一の成分製である。シェルは、第二の成分製であり、コアの上に堆積した層状構造をもたらす本発明に係る造粒プロセスによって適用される。

一実施形態では、粒子のコアは、粒子のシェルよりも低い密度を有する。この差は処理によって生じる。コアは、例えば、造粒化プロセス又は錠剤化プロセスによって、好ましくは錠剤化プロセスによって生成される。シェルは、造粒核の層状成長によって造粒プロセスにおいて徐々に形成される。造粒化プロセス及び錠剤化プロセスにおいて、液体物質が粒子の外側から内側に向けて結晶化する一方で、造粒プロセスにおける層状粒子の成長は、物質を粒子の内側から外側に向けて結晶化させるので、コアがシェルよりも低い密度を有し得る。一実施形態では、コアの密度は、シェルの密度よりも０．１％〜５％、好ましくは０．５〜３％、より好ましくは１〜２％低い。

一実施形態では、第一の成分及び前記第二の成分は、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、これらのアンモニウム塩の混合物、カルシウム硝酸アンモニウム、マグネシウム硝酸アンモニウム、ＮＰ複合肥料、ＮＰＫ複合肥料、尿素、尿素含有組成物、硫黄、ビスフェノール、及びカプロラクタムから成る群から各成分に対して独立して選択可能な化合物を備える。

一実施形態では、第一の成分及び第二の成分は尿素を備え、顆粒の密度は１３３０ｋｇ／ｍ^３未満、好ましくは１３２０ｋｇ／ｍ^３未満である。顆粒は、好ましくは１ｍｍから１０ｍｍの間、より好ましくは２ｍｍから５ｍｍの間の平均サイズを有する。

以下、添付図面を参照して、本発明を更に説明する。

狭い粒径分布を有する粒子の供給流を有する造粒機を備える本発明の一実施形態の概略図を示す。 再利用流を更に備える本発明の他の実施形態の概略図を示す。 冷却器を更に備える本発明の更に他の実施形態の概略図を示す。 錠剤の概略的な平面図Ａ及び正面図Ｂを示す。

液状組成物（例えば、溶液、溶解物又は懸濁液等）から顆粒を生成する本プロセスは、液状組成物を、造粒機の造粒領域内を動いている同じ組成の固体粒子上に適用して、その組成の固体粒子を成長させることと、例えば固体粒子が選択されたサイズに成長すると、成長した固体粒子流を造粒領域から放出することとを含む。

図１は、本発明の一実施形態を示す概略図である。

尿素溶液等の液状組成物からの顆粒生成では、液状組成物の溶液を、蒸発ステップによって、貯蔵容器１からライン２を通って造粒機４まで通して、ガス流３を用いて、又は用いずに、造粒機内にスプレーする。液状組成物は、例えば特許文献２に開示されているスプレーデバイスで造粒機内にスプレーされ得る。好ましくは、液体は、円錐フィルムとして造粒領域内にスプレーされる。

ほぼ均一な粒径を有する粒子を備える第二の供給流２５が、造粒機内に導入されて、粒子が、顆粒を形成するように徐々に成長する。顆粒は、ライン５を介して造粒機から連続的に放出される。

好ましくは、造粒機は複数のセクションに分割されて、各セクションは理想的に撹拌されたタンクに近接している。セクションは、一つのセクションの放出流が次のセクションの供給流となるように配置される。この配置では、軸方向分散の小さな栓流の条件が得られる。その結果は、第二の供給流において粒子の狭い粒径分布が造粒プロセス中に大部分にわたって保たれ得るというものであり、同様に狭い粒径分布を有する生成物がもたらされる。

第二の供給流２５は、貯蔵容器２６から供給され得て、又は顆粒化（ｐｒｉｌｌｉｎｇ）や錠剤化（ｐａｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）等のプロセスから直接供給され得る。顆粒化は、例えば尿素溶液が９９．７％の尿素に凝集されるプロセスである。結果物の溶解流は、顆粒化タワー内の回転顆粒化バケットを用いて顆粒化される。顆粒化の際のシーディングという任意の方法を用いると、耐衝撃性顆粒が得られる。こうした顆粒は、生成物の取り扱い中における劣化に非常に耐性がある。錠剤化は、例えばＳａｎｄｖｉｋ Ｒｏｔｏｆｏｍｅｒで実施されるプロセスである。このプロセスでは、例えば尿素溶解物のほぼ均一なサイズの滴が、スチールベルト冷却器上に堆積される。冷却の際に、滴がほぼ半球状に凝固して、ほぼ均一な粒径を有する（図４を参照）。

狭い粒径分布を有する生成物を実現する他のプロセスも、造粒機の第二の供給流の生成に適している。

貯蔵容器１内の温度は、造粒される生成物に応じて、略５０℃から略２５０℃の間である。尿素造粒の場合、貯蔵容器内の温度は、略７０℃から略１００℃の間であり、特に略７５℃から略９９℃の間である。造粒機内の温度は、略６０℃から略１８０℃の間であり、尿素造粒の場合好ましくは略９０℃から略１７０℃の間である。ガス流３のガス量は、液状組成物１キログラム当たり略０から略０．９キログラムの範囲内である。ガス流３の温度は、略２０℃から略１８０℃であり、尿素造粒の場合好ましくは略９０℃から略１４０℃の間である。流動層又は噴流層の場合、空気等の流動化ガスが、ライン２１を通って造粒機に供給される。パン又はドラム造粒プロセスの場合、周囲空気が、ライン２１を通って造粒機に供給される。造粒機を出て行くガス流は、ライン６を通って、サイクロンやスクラバー等のガス／固体分離装置７に通されて、固体（主にダスト）が、それを運んでいるガスから分離されて、ガスはライン８を通って放出される。ガス流から分離されたダストは、ライン９を介して貯蔵容器１に戻されて、任意で水等の溶媒で希釈化され、造粒機４に再供給され得る。

図２は、本発明の他の実施形態の概略図である。

本実施形態では、ライン５を介して造粒機から放出された顆粒が、追加処理を経る。追加処理は、サイズ分類装置（例えば、サイジング篩又はスクリーン）を用いた粒径による生成顆粒の分類を備える。サイズ分類又はスクリーニング装置１３において、顆粒は三つの流れに分割されて、具体的には、大き過ぎるサイズの粒子、所望のサイズの粒子、小さ過ぎるサイズの粒子である。小さ過ぎるサイズの粒子は、ライン１５を介して造粒機４に戻されて、造粒プロセス中に液状組成物の固体粒子がその上に成長することができる核として機能する。所望のサイズの粒子は、手段１６を介して、貯蔵所１７に通され、その後、売却されるか、下流プロセスにおいて使用され得る。大き過ぎるサイズの粒子は、ライン１８を通ってサイズ減少又は粉砕装置１９に通され、所望のサイズの生成物が略２から略４ｍｍの直径を有する場合には、略１．２から略２．４ｍｍ、好ましくは略１．５から略２．１ｍｍの平均粒径を有する粉砕された粒子に変換される。ダスト形成は、この粉砕プロセスにおいてつきものである。このような粉砕設備の概要については、例えば、非特許文献１のｐ．８−１６から８−５７に見出だすことができる。本発明にとっては、特に、非特許文献１のｐ．８−１９から８−２２に記載されるようなロール粉砕機と称される設備が適している。尿素造粒の場合、所望のサイズの粒子は、通常、略２から４ｍｍの間の顆粒直径を有することが好ましい。多き過ぎるサイズの粒子は略４ｍｍ超の直径を有し、小さ過ぎるサイズの粒子は略２ｍｍ未満の直径を有する。しかしながら、他の顆粒直径も適用可能である。例えば、空中散布での林業用の尿素顆粒の生成の場合、所望のサイズの粒子の顆粒直径は、５から１５ｍｍの間、好ましくは７から１０ｍｍの間である。粉砕された固体粒子流は、第二のサイズ分類又はスクリーニング装置２７（例えば、篩又はスクリーン）において、造粒領域において再利用される流れ２８と、液化（例えば溶解、分解、分散）されて貯蔵容器１に再利用される流れ２９に分離される。

図３は、本発明の更に他の実施形態の概略図を示す。本実施形態では、ライン５を介して造粒機４を出て行く顆粒は、冷却器１０において、その冷却器に供給されるガス流１１を用いて冷却され、その後、顆粒は、ライン１２を通って、サイズ分類又はスクリーニング装置１３に通される。得られた大き過ぎる粒子１８、所望のサイズの粒子１６及び小さ過ぎる粒子１５の三つの流れは、上述のように処理される。粉砕された粒子は、粉砕プロセスにおいて生成されたダストと共に、ライン２０を通って、造粒機４の下流の冷却器１０に戻される。冷却器を出て行くガス流３０は、ガス／固体分離装置７に向けられる。このステップは、造粒機内に蓄積するダストの量を減らして、造粒機の洗浄のための生成停止と生成停止との間の時間を増大させる。

供給されるガス流１１の温度は略１０℃から略８０℃であり、その量は、冷却器に供給される顆粒１キログラム当たり略０．５から略５キログラムの間である。尿素造粒の場合、ガス流の温度は好ましくは略１０℃から略５０℃の間であり、尿素顆粒が冷却器を出て行く温度は、略２０℃から略８０℃の間であり、より好ましくは略２５℃から略７５℃の間である。ライン１４を介して冷却器１０を出て行くガス流は、上述のガス／固体分離装置７に移される。この分離装置７は、造粒機４からのダスト含有空気及び／又は冷却器か１０からの空気を洗浄するために、例えば二つの別々の装置又は組み合わさった装置で構成され得る。

好ましくは、冷却器及び造粒機を、僅かな低圧力において動作させる。“わずかな低圧力”は、略０から１００水柱ｍｍ、好ましくは０から７０水柱ｍｍの低圧力を意味する。

本発明は、溶液、溶解物又は懸濁液状の全ての種類の液状組成物に適用可能である。造粒するのに適した物質の例として、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等のアンモニウム塩並びにこれらの混合物、カルシウム硝酸アンモニウム、マグネシウム硝酸アンモニウム、ＮＰ及びＮＰＫ複合肥料、尿素、尿素含有組成物、硫黄等の単純な肥料等が挙げられる。本発明は、特に、単純な肥料及び複雑な肥料の造粒、特に尿素の造粒に適している。

本発明は、小さ過ぎるサイズの粒子及び粉砕された大き過ぎるサイズの粒子の両方が造粒プロセス内において完全に再循環される多様な造粒プロセスに適切に適用可能である。その例として、その全開示が参照として本願に組み込まれる非特許文献２のｐ．８−７１、２０−５９から２０−７４に記載されているような流動層造粒プロセス、噴流層造粒プロセス、パン造粒プロセス、ドラム造粒プロセスが挙げられる。

本発明に係るプロセスは、例えば、その全開示が参照として本願に組み込まれる特許文献３に一般的に記載されているような設備において実施可能であり、その設備は、流動層造粒機等の造粒機、冷却器、スクリーニング装置、大き過ぎるサイズの粒子を粉砕する装置、及び、造粒機及び／又は冷却器を出て行くガス流から固体粒子を分離するガス／固体分離装置で構成される。

以下の非限定的な例で、本発明を更に説明する。

［比較例Ａ］
試験設定においては、尿素を、流動層造粒機内において略１１０℃の温度で、直径４５ｃｍのシリンダー状流動層で造粒した。流動層の下側は、その６％が直径１．８ｍｍの孔で構成された多孔質プレートによって、境界付けられていた。冷却空気は、略２ｍ／ｓの表面速度で孔を通って流動層に流れ込んでいた。オーバーフローが、底部プレート上方７０ｃｍの層の上側に提供された。特許文献２に記載されるような液体分配デバイスを、底部プレートの中央に配置した。

略９０ｋｇ／ｈの割合で供給される空気で液体分配デバイスを略１４０℃で作動させながら、略０．５質量％の水を含有する略１４０℃の尿素溶解物を、尿素貯蔵容器から流動層造粒機に略２００ｋｇ／ｈの割合で供給した。層から出て行く尿素顆粒を、冷却器において冷却空気を用いて略４０℃に冷却して、その後、平台スクリーンでスクリーニングした。

略２から４ｍｍの間の粒径を有する略２００ｋｇ／ｈの顆粒、略４ｍｍ超の３０ｋｇ／ｈの顆粒、及び略２ｍｍ未満の１５０ｋｇ／ｈの顆粒が得られた。小さな顆粒は、流動層造粒機に直接戻された。略３０ｋｇ／ｈの大き過ぎるサイズの顆粒流は、１．４ｍｍの平均顆粒サイズに調節されたダブルロール粉砕機で構成されたサイズ減少装置に送られた。粉砕された顆粒は、略３０ｋｇ／ｈの割合で冷却器に戻された。

尿素ダストは、略８ｋｇ／ｈの割合で流動層造粒機を出て行くガス流から、また、略５ｋｇ／ｈの割合で冷却器から抽出された。これらのダスト流は、ガス／固体分離機に通されて、尿素ダストが分離されて、尿素貯蔵容器に加えられた。

２９日間の連続操業後、流動層造粒機が詰まり、試験を終了した。

［比較例２］
硝酸アンモニウムを、噴流層造粒機の試験設定で造粒した。噴流層を、直径４５ｃｍのシリンダー状容器内に配置し、その容器の下側には、垂直線に対して３０度の角度で下方に収束していて、空気供給パイプで終端されている円錐セクションが設けられていた。略３５℃の空気が、略４００ｋｇ／ｈの割合、及び略４０ｍ／ｓの速度で装置に入った。噴流層内の顆粒は略１００℃の温度を有していた。オーバーフローは、円錐セクションからシリンダー状セクションの移行部上方３０ｃｍの噴流層のシリンダー状セクションに配置された。

略０．５質量％の水及び略１．５質量％のＭｇ（ＮＯ_３）_２を含有する略１８０℃の硝酸アンモニウム溶解物を、略１００ｋｇ／ｈの割合で気流内に噴流させた。噴流層造粒機から出て行く硝酸アンモニウム顆粒を、冷却器に移して、略４０℃に冷却して、その後、平台スクリーンでスクリーニングした。

略２から４ｍｍの粒径を有する略１００ｋｇ／ｈの顆粒、略４ｍｍ超の１０ｋｇ／ｈの顆粒、略２ｍｍ未満の７５ｋｇ／ｈの顆粒が得られた。略２ｍｍ未満の顆粒は、噴流層造粒機に戻された。略４ｍｍ超の顆粒は、１．４ｍｍの平均粒径に調節されたサイズ減少装置に通されて、その後、冷却器に戻された。ダストは、ガス／固体分離機によって、略３ｋｇ／ｈの割合で噴流層造粒機を出て行くガス流から、また略２ｋｇ／ｈの割合で冷却器から抽出された。

２７日間の連続操業後、噴流層造粒機が詰まり、試験を終了した。

［例１］
比較例Ａに係る試験設定で、流動層造粒機において、略１１０℃の温度で尿素を造粒した。冷却空気が、略２ｍ／ｓの表面速度で孔を通って流動層内に流れ込んだ。オーバーフローを、底部プレートの上方７０ｃｍで層の上側に提供した。略９０ｋｇ／ｈの割合で供給される空気で液体分配デバイスを略１４０℃で作動させながら、略１．５質量％の水を含有する略１４０℃の尿素溶解物を、尿素貯蔵容器から流動層造粒機に略１９０ｋｇ／ｈの割合で供給した。１ｍｍから１．４ｍｍの間の粒径を有する固体尿素の錠剤（生成されたままのものであり、μ＝１．２ｍｍ、σ＝（１．４−１）／６＝０．０６７ｍｍ、σ／μ＝０．０５６（５．６％））を備える第二の供給流を、１０ｋｇ／ｈの割合で流動層造粒機に加えた。層から出て行く尿素顆粒を、冷却器において冷却ガスを用いて略４０℃に冷却して、その後、平台スクリーンでスクリーニングした。

略２から４ｍｍの粒径を有する略２００ｋｇ／ｈの顆粒が得られて、貯蔵設備に直接放出された。０．１ｋｇ／ｈより低い割合で４ｍｍ超のサイズを有する塊を、塊スクリーンで分離して、溶解容器に放出した。

尿素ダストを、略４ｋｇ／ｈの割合で流動層造粒機を出て行くガス流から、また略２ｋｇ／ｈの割合で冷却器から抽出した。これらのダスト流はガススクラビングシステムに通されて、尿素ダストが、水を用いて空気から洗い出されて、更なる処理のための尿素プラントに戻された。

［例２］
比較例Ａに係る試験設定で、流動層造粒機において、略１１０℃の温度で尿素を造粒した。冷却空気が、略２ｍ／ｓの表面速度で孔を通って流動層内に流れ込んだ。オーバーフローを、底部プレートの上方７０ｃｍで層の上側に提供した。略９０ｋｇ／ｈの割合で供給される空気で液体分配デバイスを略１４０℃で作動させながら、略１．５質量％の水を含有する略１４０℃の尿素溶解物を、尿素貯蔵容器から流動層造粒機に略１９０ｋｇ／ｈの割合で供給した。略１．７ｍｍから２．２ｍｍの間の粒径を有する固体尿素の錠剤（生成されたままのものであり、μ＝１．９５ｍｍ、σ＝（２．２−１．７）／６＝０．０８３ｍｍ、σ／μ＝０．０４３（４．３％））を備える第二の供給流を、５０ｋｇ／ｈの割合で流動層造粒機に加えた。層から出て行く尿素顆粒を、冷却器において、冷却ガスを用いて略４０℃に冷却し、その後、平台スクリーンでスクリーニングした。

略２から４ｍｍの粒径を有する略２５０ｋｇ／ｈの顆粒、略４ｍｍ超の１０ｋｇ／ｈの顆粒、略２ｍｍ未満の５０ｋｇ／ｈの顆粒が得られた。小さな顆粒は、流動層造粒機に直接戻された。略１０ｋｇ／ｈの大き過ぎるサイズの顆粒流は、１．４ｍｍの平均顆粒サイズに調節されたダブルロール粉砕機で構成されたサイズ減少装置に送られた。粉砕された顆粒は、略３０ｋｇ／ｈの割合で冷却器に戻された。

尿素ダストは、略６ｋｇ／ｈの割合で流動層造粒機を出て行くガス流から、また略３ｋｇ／ｈの割合で冷却器から抽出された。これらのダスト流は、ガススクラビングシステムに通されて、尿素ダストが、水を用いて空気から洗い出されて、更なる処理のために尿素プラントに戻された。

１ 貯蔵容器
２ ライン
３ ガス流
４ 造粒機
５ ライン
６ ライン
７ ガス／固体分離装置
８ ライン
９ ライン
２１ ライン
２５ 第二の供給流
２６ 貯蔵容器

Claims (9)

1. 顆粒を調製する方法であって、
   動かされ続けている造粒核を備える造粒領域を提供するステップと、
   前記造粒領域内を動いている前記造粒核の上に又は上方に適用される尿素溶液である液状組成物を備える第一の供給流を前記造粒領域内に提供するステップと、
   顆粒を備える生成物流を前記造粒領域から回収するステップとを備え、
   前記造粒核を備える第二の供給流が前記造粒領域内に供給され、前記造粒核が平均粒径の１５％未満の粒径の標準偏差を有する粒径分布を有し、前記第二の供給流が前記生成物流の０．０５質量％から５０質量％を構成し、前記第二の供給流の造粒核が錠剤化によって得られ、前記顆粒が前記造粒領域における前記造粒核の層状成長の結果であり、
   前記錠剤化によって得られる造粒核を調製するための錠剤化ステップを更に備え、前記錠剤化ステップにおいて尿素溶解物の滴がスチールベルト冷却器上に堆積され、
   前記造粒領域で行われる造粒が、噴流層又は流動層において行われることを特徴とする方法。
2. 堆積させた前記滴が半球状に凝固する、請求項１に記載の方法。
3. 前記造粒核が０．０５ｍｍから５ｍｍの間の粒径を有する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記造粒核が０．２ｍｍから２ｍｍの間の粒径を有する、請求項３に記載の方法。
5. 前記造粒核の粒径の標準偏差が平均粒径の１２％未満である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第二の供給流が前記生成物流の０．１質量％から４０質量％を構成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第二の供給流が前記生成物流の０．５質量％から２５質量％を構成する、請求項６に記載の方法。
8. 前記錠剤化によって得られる第二の供給流の造粒核が、平均サイズの１５％未満の標準偏差で１から２ｍｍの間の平均サイズを有する錠剤であり、前記第二の供給流が前記生成物流の１質量％から２５質量％を構成する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第二の供給流が前記生成物流の１質量％から５質量％を構成する、請求項８に記載の方法。

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