制备结晶的硫酸铵产品的方法
【专利说明】制备结晶的硫酸铵产品的方法
[0001 ] 本发明涉及制备硫酸铵晶体的方法。
[0002] 硫酸铵是有一种有用的肥料，例如用于农业、园艺或林业中。其通常作为结晶的材 料来被施用。根据晶体尺寸，将用于该用途的硫酸铵晶体进行分类。通常，大的晶体更易于 处理。此外，具有相对大的平均颗粒尺寸、具有一定尺寸分布的晶体可以被用于商业上有价 值的肥料掺合物中，并因此比小的晶体在经济上更具有价值。
[0003] 硫酸铵晶体可以通过如下步骤获得：将硫酸铵溶液进行结晶并将硫酸铵晶体的浆 料进行尺寸分类步骤，其中，晶体被分为富含较大晶体的部分（粗粒晶体部分）和富含较小 晶体的部分（细粒晶体部分）。作为进一步用途的产品、具体地用作肥料的产品，大晶体通 常是期望的。
[0004] W02009/077346描述了生产硫酸铵晶体的方法，其包括尺寸分类步骤。通过筛子使 干燥的晶体分离；并且，在此之前，在洗涤浓缩机中将溶液中的细粒晶体从本体悬浮液中去 除。
[0005] JP-A-3150217、JP-A-426512和WO 02/081374均描述了使用筛分机通过尺寸使硫 酸铵晶体分类的方法。这些方法包括将硫酸铵晶体在硫酸铵溶液中的浆料进料到筛分机 中，以防止大晶体扩散。从而形成粗粒晶体部分和细粒晶体部分。在WO 02/081374中，筛 分机的两侧被浸没在液体中，从而防止堵塞。通常对粗粒晶体部分进行干燥，以获得结晶的 硫酸铵产品。在具体的实施方式中，细粒结晶部分被再循环到结晶器中，从而使该晶体在结 晶器中进一步生长成大晶体。
[0006] 然而，上述方法的问题是，细粒结晶部分中甚至最小的晶体也被再循环到结晶器 中。这会增加结晶器中晶体的总表面积，导致过饱和度降低。这导致晶体的生长较慢；并因 此导致较小的平均晶体尺寸。因此，离开结晶器的硫酸铵晶体的平均晶体尺寸低得无法令 人满意。因此，从中生产大晶体的速率相对低。
[0007] 对此的一个解决方案是提高晶体在结晶器中的停留时间。然而，停留时间的增加 会降低结晶步骤的吞吐量，这需要更大、更复杂的结晶器或者甚至需要第二结晶器。此外， 为了能够提供恒定的产品质量，需要对结晶条件进行主动控制。这些方案都是复杂的，需要 额外的装置或控制系统用于工艺的敏感部分。
[0008] 本发明的一个目的是提供制备硫酸铵晶体的连续方法，其克服了上面提到的方法 的缺点。具体来说，一个目的是提供一种方法，该方法以经济的方式产生具有比已知方法更 高的平均晶体尺寸的结晶的硫酸铵产品。此外，期望的是提高方法的吞吐量并降低能量消 耗。可实现的一个或多个其他目的从下文的描述中将会是显而易见的。
[0009] 本发明现已发现上述目的通过如下方法得到满足：进行第二尺寸分类步骤，并在 将从双重分类系统产生的最细粒晶体的那些级分再循环回到结晶器中之前该部分的至少 一些重新溶解。
[001 0] 因此，本发明提供制备结晶的硫酸铵产品的方法，该方法包括：
[0011] a)在结晶器中将硫酸铵的物料溶液进行结晶，以形成硫酸铵晶体的第一浆料；
[0012] b)将硫酸铵晶体的第一浆料进行第一尺寸分类，以得到第一粗粒硫酸铵晶体级分 和第一细粒硫酸铵晶体级分；
[0013] c)将第一细粒硫酸铵晶体级分的至少一部分再循环到硫酸铵的物料溶液；以及
[0014] d)从第一粗粒硫酸铵晶体级分回收结晶的硫酸铵产品，
[0015] 其特征在于：
[0016] e)对硫酸铵晶体的第二浆料进行第二尺寸分类，以获得第二粗粒硫酸铵晶体级分 和第二细粒硫酸铵晶体级分。
[0017] 本发明还提供通过上述方法获得的结晶的硫酸铵产品。
[0018] 此外，本发明提供硫酸铵结晶设备，其包含结晶器、第一尺寸分类器和第二尺寸分 类器，第二尺寸分类器的阈值尺寸比第一尺寸分类器的阈值尺寸小。
[0019] "结晶的硫酸铵"是指所要求保护的方法的终产品。为了避免混淆，该术语不包括 籽晶或结晶器中的晶体，或者从结晶器中移除的晶体，但包括分离单元中所回收的晶体。
[0020] 硫酸铵的物料溶液被进料到结晶器。该物料溶液可来源于另一化学工艺。例如， 其通常来源于生产己内酰胺或丙烯腈的方法。因此，硫酸铵晶体的物料溶液通常包含与该 物料相一致的杂质。此外，当硫酸铵晶体的浆料被描述为"被进料到硫酸铵物料溶液"时， 事实上其为额外包含被进料到结晶器中的硫酸铵晶体的硫酸铵物料溶液。
[0021] 可以使用任何合适的结晶器。尤其优选地使用DTB-型或Oslo-型的结晶器。由 于生产大晶体是优选的，因此低剪切结晶器是优选的。
[0022] 发生结晶的条件是本领域技术人员已知的。优选地，利用蒸发结晶。具体地，本发 明的方法可包含多效蒸发工艺。所述方法是本领域技术人员公知的。其包括使用多个结晶 器，这些结晶器相对于硫酸铵结晶并行运行，并且在蒸发结晶期间在第一结晶器中产生的 蒸汽被用于加热随后的结晶器。
[0023] 本文中使用时，术语"进行尺寸分类"指的是硫酸铵晶体的浆料被分成两类浆料： 一类的平均晶体尺寸比另一类大。本文中，这些被分别称为粗粒硫酸铵晶体级分（coarse ammonium sulphate crystal fraction)和细粒硫酸鞍晶体级分（fine ammonium sulphate crystal fraction)〇
[0024] "再循环到硫酸铵的物料溶液"指的是将再循环的溶液与物料溶液混合。混合可以 发生在物料溶液进入结晶器之前，或者混合可以发生在结晶器中。
[0025] 通过在第一粗粒硫酸铵级分中从硫酸铵溶液中分离，来在回收单元中回收结晶的 硫酸铵。典型地，这是通过筛进行的。结晶的硫酸铵产品从其中回收的硫酸铵溶液通常被 再循环回到硫酸铵的物料溶液中。
[0026] 本文中所表示的术语"第一"和"第二"被用于识别不同的尺寸分类操作、以及由 这些分类得到的物料和级分。为了避免疑惑，除另有说明外，在本发明的方法中，第一尺寸 分类不一定发生在第二尺寸分类之前。
[0027] 硫酸铵的第二浆料包含在结晶器中最初形成的硫酸铵晶体和来源于硫酸铵物料 溶液的硫酸铵溶液。优选地，硫酸铵的第二浆料包含完全在结晶器中最初形成的硫酸铵晶 体和完全来源于硫酸铵物料溶液的硫酸铵溶液。
[0028] 本发明的方法可以是间歇过程或半间歇过程。然而，其通常是连续过程。
[0029] 在本发明的一个实施方式中，硫酸铵晶体的第二浆料是第一细粒硫酸铵晶体级 分。换言之，进行第一尺寸分类；使第一粗粒硫酸铵晶体级分通过用于回收产品的回收单 元；使第一细粒硫酸铵晶体级分通过第二尺寸分类步骤，从该步骤得到第二细粒硫酸铵晶 体级分和第二粗粒硫酸铵晶体级分。
[0030] 在本发明的替代性实施方式中，从结晶器直接取出硫酸铵晶体的第二浆料。在该 实施方式中，第一尺寸分类步骤和第二尺寸分类步骤并未直接相关联；它们并行操作。当结 晶器为流化床反应器时，从结晶器的侧面取出硫酸铵晶体的第二浆料。在该结晶器中的硫 酸铵晶体的浆料具有晶体尺寸的梯度：平均晶体尺寸从顶部到底部升高。可以控制结晶器 中的晶体密度，使得选择硫酸铵晶体的第二浆料（从结晶器取出）的平均晶体尺寸。因此， 优选地，第二尺寸分类的阈值晶体尺寸是通过调节结晶器