DE102015108344A1

DE102015108344A1 - Granulation von Ammoniumsulfat

Info

Publication number: DE102015108344A1
Application number: DE102015108344.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Banik; Dr. Mathiak Jens
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2016-12-01
Also published as: JP2018522796A; EP3302777A1; BR112017018302A2; WO2016189036A1; TW201718407A; AU2016269056A1; CA2980409A1; JP6722197B2; US10512886B2; US20180117555A1; KR20170127537A; AU2016269056B2; CN107531583A; CA2980409C

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Granulierung von Ammoniumsulfat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Granulierung von Ammoniumsulfat.
Ammoniumsulfat findet eine Vielzahl von Anwendungen. Beispielsweise wird Ammoniumsulfat als Düngemittel oder Düngemittelzusatzstoff verwendet. Dabei stellt Ammoniumsulfat eine Quelle sowohl für Stickstoff als auch für Schwefel dar, die wichtige Pflanzennährstoffe sind. Es existiert weltweit in vielen Böden ein Schwefelmangel, der durch gezielte Zugabe von Ammoniumsulfat zumindest teilweise ausgeglichen werden kann.
Die Herstellung von Ammoniumsulfat kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Beispielsweise kann Ammoniumsulfat durch das Einleiten von Ammoniak in Schwefelsäure gebildet werden. Industriell wird Ammoniumsulfat häufig aus Lösungen kristallisiert, welche als Nebenprodukt beispielsweise in Kohleöfen oder Anlagen zur Herstellung von Caprolactam anfallen. Bei der Kristallisation von Ammoniumsulfat entstehen meist eckige Kristalle, die üblicherweise einen Durchmesser von 1 bis 2 mm besitzen.
Ammoniumsulfat ist üblicherweise nicht der einzige Bestandteil eines Düngemittels; vielmehr umfassen Düngemittel Kombinationen aus verschiedenen Pflanzennährstoffen (wie z.B. Stickstoff, Phosphor, Kalium oder Schwefel). Ammoniumsulfat wird daher bei der Anwendung oft mit granulierten Düngemitteln vermengt, um eine ausgewogene Düngemittelmischung herzustellen.
Kristallines Ammoniumsulfat hat jedoch einige Nachteile, die seine Einbindung in granulierte Düngemittelmischungen erschweren. Einerseits sind die bei der Kristallisation gebildeten Partikel aus Ammoniumsulfat verhältnismäßig klein, andererseits variieren die Partikel durch Abrieb und Staubbildung in ihrer Größe oft sehr stark. Diese Eigenschaften machen es schwierig, physikalisch homogene Düngemittelmischungen mit Ammoniumsulfat herzustellen. Bei der Verteilung von Düngemittelmischungen ist eine gleichmäßige Vermischung und Korngrößenverteilung der einzelnen Bestandteile jedoch essentiell. Eine zu große Breite der Korngrößenverteilung kann zudem auch zu mechanischen Problemen bei der gleichmäßigen Austragung des Düngemittelgemisches führen.
Aus diesen Gründen werden immer häufiger granulierte Düngemittel oder Düngemittelmischungen eingesetzt, die zudem erst kurz vor der Anwendung durch Mischen der einzelnen Bestandteile bereitgestellt werden können. Granuliertes Ammoniumsulfat ist idealerweise kugelförmig und die einzelnen Partikel des Granulats verfügen beispielsweise über einen Durchmesser von 2 bis 4 mm. Diese Größe orientiert sich am Harnstoffgranulat, das das weltweit meist verbreitete Düngemittel darstellt.
Für die Herstellung von granuliertem Ammoniumsulfat sind verschiedene Verfahren im Stand der Technik bekannt.
US 4 589 904 beschreibt die Granulierung von Ammoniumsulfat in einer Trommelgranulierung mit nachgeschaltetem Trockner, wobei die Lösungsherstellung in einem Vorneutralisierer erfolgt.
US 2012/0231277 betrifft die Herstellung von Aufbaugranulaten durch Wirbelschicht- oder Strahlschichtgranulierung. Dazu werden Granulierkerne (Nuclei), welche zuvor separat hergestellt wurden, mit einer Ammoniumsulfat-haltigen Lösung besprüht und anschließend getrocknet.
Ein Problem bei der Granulierung von Ammoniumsulfat stellt die Entstehung von Staub dar, wobei hierunter Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,5 mm verstanden werden. Die Entstehung von Staub ist im Wesentlichen auf drei Quellen zurückzuführen. Zunächst erzeugen die Düsen, welche das zu granulierende Material versprühen, jeweils Tropfen mit einer gewissen Verteilung an Durchmessern, wobei sich einige der feinsten Tropfen verfestigen, bevor sie auf die Ammoniumsulfatpartikel treffen, so dass der so gebildete Staub den Granulator mit der Abluft wieder verlässt. Des Weiteren ist der Abrieb des Granulats aufgrund von Bewegungen und Zusammenstößen der Partikel als Staubquelle zu nennen, beispielsweise in einem Fließbett, wobei die Menge des anfallenden Staubs wesentlich von den mechanischen Eigenschaften des Granulats abhängt. Schließlich ist als dritte Quelle der aus der Zerkleinerung zu großer Granulatpartikel entstandene Staub zu nennen, der in den Verfahren und Anlagen nach dem Stand der Technik üblicherweise direkt wieder in den Granulator überführt wird.
Aus diesem Grund werden häufig Granulierungsadditive eingesetzt, die diese Staubbildung reduzieren sollen. Die Zugabe dieser Additive führt dazu, dass die Granulatpartikel und insbesondere deren Oberfläche plastisch bleiben, so dass infolge ihrer Rollbewegungen und Zusammenstöße überwiegend runde Partikel mit einer glatten Oberfläche und einer guten mechanischen Stabilität erhalten werden. Das so erhaltene Granulat weist daher eine hohe Druck- und Stoßfestigkeit auf, eine geringe Tendenz zur Staubbildung durch Abrieb sowie darüber hinaus selbst bei längerer Lagerung nur eine geringe Neigung zur Verklumpung. Entsprechende Granulierungsadditive finden aber nicht nur in der Fließbettgranulierung ihre Anwendung, sondern auch in anderen Verfahren, wie beispielsweise der Sprühkristallisation oder der Trommelgranulierung.
Zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Staubbildung wurden unterschiedliche Verfahren im Stand der Technik beschrieben. Wang et al. (Particuology 11 (2013), 483–489) beschreiben den Einsatz von Calciumcarbonat oder Siliciumdioxid als Additiv in der zu granulierenden Ammoniumsulfatlösung, wobei das jeweilige Additiv in verhältnismäßig großer Menge eingesetzt werden muss, um ein zufriedenstellendes Granulierungsergebnis zu erhalten. Da diese beiden Additive im Wasser praktisch unlöslich sind und eine Suspension bilden, dürfen sie nur als Micro- oder Nanopartikel verwendet werden, was wiederum bei deren Beschaffung einen erheblichen Kostenfaktor darstellt. Andererseits könnten zu grobe Partikel die Pumpe schädigen und die Sprühdüsen verstopfen.
Die Verfahren und die Vorrichtungen zur Granulierung von Ammoniumsulfat sind jedoch nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend und es besteht ein Bedarf an verbesserten Verfahren und Vorrichtungen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Granulierung von Ammoniumsulfat bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche und der Beschreibung gelöst.
Es wurde überraschend gefunden, dass unter Verwendung von Aluminiumsulfat als Additiv, das gut wasserlöslich ist, Ammoniumsulfat mit erheblich geringerer Staubbildung granuliert werden kann. Gleichzeitig erhöht sich die Partikelhärte (Druckfestigkeit) auch bei geringem Einsatz von diesem Additiv erheblich. Damit kann bei der Granulierung von Ammoniumsulfat ein höherer spezifikationsgerechter Produktanteil erzielt werden, wodurch das Verfahren kostengünstiger durchgeführt werden kann als im Stand der Technik beschrieben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Granulat umfassend Ammoniumsulfat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat; und
(b) Granulieren der Zusammensetzung.

Granulate umfassen bevorzugt Partikel, welche einheitlich geformt und homogen aufgebaut sind und ihre Beschaffenheit und ihr physikalisches Verhalten einem Fachmann bekannt sind. Die Körner eines Granulats können verschiedene Größen annehmen, wobei die Breite der Korngrößenverteilung ein Kriterium für die Qualität eines Granulats darstellt. Das erfindungsgemäße Granulat weist bevorzugt eine enge Korngrößenverteilung auf, wobei der größte und der kleinste Partikeldurchmesser bevorzugt höchstens 10 mm voneinander abweichen, bevorzugter höchstens 8 mm, höchstens 6 mm, höchstens 4 mm, höchstens 3 mm oder höchstens 2 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Granulate eine Größe im Bereich von 2 bis 5 mm auf, bevorzugter im Bereich von 2 bis 4,5 mm, noch bevorzugter im Bereich von 2 bis 4 mm und am bevorzugtesten im Bereich von 2,5 bis 4 mm.
In Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Zusammensetzung umfassend Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat hergestellt. Bevorzugt umfasst die Zusammensetzung außerdem Wasser. Bevorzugt werden Ammoniumsulfat, Aluminiumsulfat und Wasser miteinander in einer Mischvorrichtung gemischt. Bevorzugt werden eine Zusammensetzung aus Ammoniumsulfat und Wasser sowie eine zweite Zusammensetzung aus Aluminiumsulfat und Wasser angewendet, die in entsprechendem Verhältnis flüssig vermischt werden. Bevorzugt werden eine Zusammensetzung aus kristallinen Ammoniumsulfat und Wasser sowie eine zweite Zusammensetzung aus kristallinen Aluminiumsulfat und Wasser hergestellt, die in entsprechendem Verhältnis flüssig vermischt werden. Bevorzugt werden eine Zusammensetzung aus kristallinen Ammoniumsulfat und Wasser hergestellt sowie eine zweite Zusammensetzung aus Aluminiumsulfat und Wasser angewendet, die in entsprechendem Verhältnis flüssig vermischt werden. Bevorzugt werden eine Zusammensetzung aus Ammoniumsulfat und Wasser angewendet sowie eine zweite Zusammensetzung aus Aluminiumsulfat und Wasser hergestellt, die in entsprechenden Proportion flüssig vermischt/dosiert werden. Bevorzugt wird eine Zusammensetzung aus Ammoniumsulfat und Wasser angewendet in die kristallines Aluminiumsulfat in entsprechendem Verhältnis zugefügt wird. Bevorzugt wird eine Zusammensetzung aus Ammoniumsulfat und Wasser hergestellt, in die kristallines Aluminiumsulfat in entsprechendem Verhältnis zugefügt wird. Geeignete Mischvorrichtungen sind einem Fachmann bekannt.
Aluminiumsulfat existiert sowohl als reine Verbindung ohne Kristallwasser als auch mit verschiedenen Anteilen an Kristallwasser. In allen bevorzugten Ausführungsformen, welche nachfolgend beschrieben werden, soll für die Anteile und Konzentrationen von Aluminiumsulfat das Kristallwasser, welches im handelsüblichen kristallinen Produkt (in der Regel stöchiometrisch 42,4 Gew.-%) vorkommt, außer Acht gelassen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Gehalt von Ammoniumsulfat in der Zusammensetzung im Bereich von 30 Gew.-% bis maximal zur gesättigten Lösung bei etwa 50 Gew.-%, bevorzugter im Bereich von 31 bis 49 Gew.-%, im Bereich von 32 bis 48 Gew.-%, im Bereich von 33 bis 47 Gew.-%, im Bereich von 34 bis 46 Gew.-% oder im Bereich von 35 bis 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung, immer unterhalb der temperaturabhängigen Kristallisationsgrenze.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Gehalt von reinem Aluminiumsulfat in den Feststoffanteilen der Zusammensetzung im Bereich von 0,5 bis 2,5 Gew.-%, bevorzugter im Bereich von 0,55 bis 2,3 Gew.-%, im Bereich von 0,6 bis 2,1 Gew.-%, im Bereich von 0,65 bis 1,9 Gew.-%, im Bereich von 0,7 bis 1,7 Gew.-%, im Bereich von 0,75 bis 1,5 Gew.-%, im Bereich von 0,8 bis 1,3 Gew.-%, im Bereich von 0,85 bis 1,2 Gew.-% oder im Bereich von 0,9 bis 1,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des trockenen, granulierten Produktes.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform beträgt der Gehalt von reinem Aluminiumsulfat in der Zusammensetzung höchstens 2,5 Gew.-%, bevorzugter höchstens 2,3 Gew.-%, höchstens 2,1 Gew.-%, höchstens 1,9 Gew.-%, höchstens 1,7 Gew.-%, höchstens 1,5 Gew.-%, höchstens 1,3 Gew.-%, höchstens 1,2 Gew.-%, höchstens 1,1 Gew.-% oder höchstens 1,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des trockenen, granulierten Produkts.
Bevorzugt liegt das Massenverhältnis von Ammoniumsulfat zu Aluminiumsulfat in der Zusammensetzung im Bereich von 50:1 bis 10:1, bevorzugter im Bereich von 48:1 bis 15:1, im Bereich von 46:1 bis 20:1, im Bereich von 44:1 bis 25:1, im Bereich von 43:1 bis 30:1 oder im Bereich von 42:1 bis 35:1.
Die Zusammensetzung liegt bevorzugt in Form einer Mischung vor, wobei die Mischung beispielsweise in Form einer Lösung vorliegen kann.
In Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Granulieren der Zusammensetzung. Das Granulieren der Zusammensetzung kann nach üblichen, dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen, beispielsweise mittels Sprühkristallisation (Prilling) oder Fließbettgranulierung. Vorzugsweise erfolgt das Granulieren der Zusammensetzung durch Fließbettgranulierung.
Die Herstellung des Granulats erfolgt bevorzugt durch Trocknung der sich verfestigenden Tröpfchen der Zusammensetzung, kann aber auch durch Abrieb von schon vorhandenen, bereits verfestigten Granulatpartikeln erfolgen. Durch die Benetzung solcher Granulatpartikel mit weiteren Tröpfchen wachsen die Partikel an und bilden bevorzugt ein homogenes Granulat.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Granulieren der in Schritt (a) bereitgestellten Zusammensetzung in Schritt (b) mittels Fließbettgranulierung, umfassend die Schritte:

(b₁) Bereitstellen von Ammoniumsulfat-haltigen Keimen;
(b₂) Fluidisieren der Ammoniumsulfat-haltigen Keime; und
(b₃) Versprühen der in Schritt (a) bereitgestellten Zusammensetzung auf die Keime.

In Schritt (b₁) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bevorzugt Ammoniumsulfat-haltige Keime bereitgestellt. Bevorzugt werden die Keime durch Sieben und/oder Brechen von granuliertem Ammoniumsulfat erzeugt.
Die erfindungsgemäßen Keime weisen bevorzugt eine enge Größenverteilung auf, wobei der größte und der kleinste Keimdurchmesser bevorzugt höchstens 4 mm voneinander abweichen, bevorzugter höchstens 2 mm, höchstens 1 mm oder höchstens 0,5 mm. Verfahren zur Bestimmung eines Keimdurchmessers sind einem Fachmann bekannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Durchmesser der Ammoniumsulfat-haltigen Keime im Bereich von 0,1 bis 4,0 mm, bevorzugter im Bereich von 0,1 bis 2,0 mm und am bevorzugtesten im Bereich von 0,5 bis 2,0 mm.
Die Ammoniumsulfat-haltigen Keime werden bevorzugt in einem Fließbett fluidisiert. Ein Fließbett eignet sich für eine Vielzahl verfahrenstechnischer Prozesse zur Behandlung von Feststoffen und Flüssigkeiten und sein Aufbau ist einem Fachmann bekannt. Das erfindungsgemäße Fließbett wird bevorzugt durch die Ammoniumsulfat-haltigen Keime gebildet. Bevorzugt wird das Fließbett von einem Fluid durchströmt. Die Ammoniumsulfat-haltigen Keime werden bevorzugt durch eine aufwärtsgerichtete Strömung des Fluids in einen fluidisierten Zustand versetzt. Dabei wird ein flüssigkeitsähnlicher Zustand der Keime erzeugt, der auch als "Wirbelschicht" bezeichnet wird. Bevorzugt umfasst das Fluid Luft.
Bevorzugt liegt die sog. Leerrohrgeschwindigkeit des Fluids, welches zum Fluidisieren der Ammoniumsulfat-haltigen Keime verwendet wird, im Bereich von 1–5 m/s, bevorzugter im Bereich von 1,5–4,5 m/s, im Bereich von 2–4 m/s oder im Bereich von 2,5–3,5 m/s.
Bevorzugt liegt die Temperatur des Fließbetts im Bereich von 50 °C bis 100°, bevorzugter im Bereich von 60°C bis 90°C oder im Bereich von 70°C bis 80°C. Das Fluid wird entsprechend vorgewärmt um die Fließbetttemperatur einzustellen.
In Schritt (b₃) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt die in Schritt (a) bereitgestellte Zusammensetzung auf die Keime versprüht. Die beim Versprühen der in Schritt (a) bereitgestellten Zusammensetzung gebildeten Tröpfchen gehen dabei bevorzugt in das Fließbett aus fluidisierten, Ammoniumsulfat-haltigen Keimen über. Beim Erreichen des Fließbetts werden die Tröpfchen bevorzugt von dem Fluid, bevorzugt von Luft, von unten nach oben umströmt, wobei das Fluid bewirkt, dass die Tröpfchen trocknen und sich überwiegend an den Keimen verfestigen, wodurch sie zum Wachstum der Keime beitragen.
Das Versprühen der in Schritt (a) bereitgestellten Zusammensetzung erfolgt bevorzugt unterhalb bzw. innerhalb des Fließbettes, so dass die beim Versprühen gebildeten Tröpfchen von unten nach oben in das Fließbett versprüht werden, wodurch die versprühte Zusammensetzung auf die Partikel im Fließbett übertragen und getrocknet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Versprühen der in Schritt (a) bereitgestellten Zusammensetzung in Schritt (b₃) über Düsen, wobei über jede Düse pro Minute mindestens 150 ml der Zusammensetzung versprüht werden, bevorzugter mindestens 250 ml pro Minute, mindestens 500 ml pro Minute, mindestens 1000 ml pro Minute, mindestens 1500 ml pro Minute oder mindestens 2000 ml pro Minute.
Bevorzugt wird zum Versprühen der in Schritt (a) bereitgestellten Zusammensetzung in Schritt (b₃) Luft verwendet. Bevorzugt herrscht im Fließbett ein geringer Unterdruck. Bevorzugt beträgt der Unterdruck höchstens 10 mbar, bevorzugter höchstens 5 mbar oder höchstens 2 mbar. Bevorzugt sorgt der Unterdruck dafür, dass möglichst wenig, bevorzugt gar kein Staub das Fließbett verlässt.
Bevorzugt liegt der Durchfluss der Luft, welche in Schritt (b₃) zum Versprühen der Zusammensetzung über jede Düse verwendet wird, im Bereich von 10 bis 200m³ pro Stunde, bevorzugter im Bereich von 20 bis 180m³ pro Stunde, im Bereich von 40 bis 160m³ pro Stunde, im Bereich von 60 bis 140m³ pro Stunde oder im Bereich von 80 bis 120m³ pro Stunde.
Bevorzugt benetzen die Tröpfchen die Ammoniumsulfat-haltigen Keime bzw. die schon vorhandenen, bereits verfestigten Granulatpartikel, so dass diese gleichmäßig wachsen und ein homogenes Granulat bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform verlassen die Granulatpartikel das Fließbett und werden bevorzugt zu einer Sortiervorrichtung überführt. Geeignete Maßnahmen zum Überführen von Granulatpartikeln von einem Fließbett zu einer weiteren Vorrichtung sind einem Fachmann bekannt. Beispielsweise durch Einsatz von speziell konstruierten Verteilerplatten können die Granulatpartikel im fluidisierten Zustand nicht nur in vertikale Bewegung, sondern zusätzlich auch in horizontale Bewegung versetzt werden und so nach und nach das Fließbett verlassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest ein Teil der zum Fluidisieren in Schritt (b₂) verwendeten Luft in einer Reinigungsstufe gereinigt. Bevorzugt wird die Luft nach Durchströmen des Fließbettes oberhalb des Fließbettes abgeleitet und der Reinigungsstufe zugeführt. Bevorzugt wird die Luft in der Reinigungsstufe gereinigt, d.h. insbesondere von Feststoffpartikeln und Tröpfchen befreit. Bevorzugt ist die Reinigungsstufe ein Nasswäscher.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Granulate nach ihrer Herstellung in drei Fraktionen aufgeteilt, wobei

– eine Fraktion (F₁) Partikel mit der gewünschten Zielgröße enthält,
– eine Fraktion (F₂) Partikel mit einer Größe oberhalb der gewünschten Zielgröße enthält, und
– eine Fraktion (F₃) Partikel mit einer Größe unterhalb der gewünschten Zielgröße enthält.

Bevorzugt wird die Fraktion (F₁), welche Partikel mit der gewünschten Zielgröße enthält, nach Verlassen des Fließbettes weiter verarbeitet.
Bevorzugt wird die Fraktion (F₂), welche Partikel mit einer Größe oberhalb der gewünschten Zielgröße enthält, einer Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt, welche bevorzugt konfiguriert ist, Granulatpartikel zu zerkleinern. Bevorzugt werden die Partikel der Fraktion (F₂) in der Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert und die zerkleinerten Partikel werden bevorzugt erneut dem Fließbett zugeführt.
Bevorzugt wird die Fraktion (F₃), welche Partikel mit einer Größe unterhalb der gewünschten Zielgröße enthält, erneut dem Fließbett zugeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die fertigen Granulate mindestens 95 Gew.-% der in Schritt (b₃) versprühten Menge an Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat, bevorzugter mindestens 95,5 Gew.-%, mindestens 96 Gew.-%, bevorzugter mindestens 96,5 Gew.-%, mindestens 97 Gew.-%, mindestens 97,5 Gew.-% oder mindestens 98 Gew.-%.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge an Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat, welche nicht zur Masse der fertigen Granulate beitragen und beispielsweise Staub bilden, höchstens 5 Gew.-%, bevorzugter höchstens 4,5 Gew.-%, höchstens 4 Gew.-%, höchstens 3,5 Gew.-%, höchstens 3 Gew.-%, höchstens 2,5 Gew.-%, höchstens 2 Gew.-%, höchstens 1,5 Gew.-%, höchstens 1 Gew.-% oder höchstens 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die trockene Gesamtmasse an versprühtem Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Granulat, welches Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat umfasst, wobei alle Partikel des Granulats eine vergleichbare Zusammensetzung aufweisen und wobei der Gehalt an reinem Aluminiumsulfat im Granulat im Bereich von 0,5 bis 2,5 Gew.-% liegt.
Vergleichbare Zusammensetzung im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Stoffmengen der einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen Granulats in den einzelnen Granulatpartikeln höchstens um 2 % vom Mittelwert der Stoffmengen der jeweiligen Komponente im gesamten Granulat abweichen, bevorzugter höchstens 1,5 % oder höchstens 1 %. Methoden zur Bestimmung der Stoffmengen eines Granulats sind einem Fachmann bekannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Gehalt an Ammoniumsulfat im Granulat mindestens 97,5 Gew.-%, bevorzugter mindestens 98 Gew.-%, mindestens 98,5 Gew.-%, oder mindestens 99 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Granulats.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt der Gehalt an reinem Aluminiumsulfat im Granulat im Bereich von 0,5 bis 2,5 Gew.-%, bevorzugter im Bereich von 0,6 bis 2 Gew.-%, im Bereich von 0,7 bis 1,5 Gew.-%, oder im Bereich von 0,8 bis 1,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Granulats.
Das Granulat kann ggf. weitere Bestandteile umfassen. Beispielsweise umfasst die partikelförmige Zusammensetzung Wasser als Restfeuchte. Bevorzugt beträgt der Gehalt an Wasser im Granulat höchstens 1,0 Gew.-%, bevorzugter höchstens 0,8 Gew.-%, höchstens 0,6 Gew.-%, höchstens 0,4 Gew.-%, oder höchstens 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Granulats.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Granulaten umfassend Ammoniumsulfat, wobei die Vorrichtung die zumindest zeitweise miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten umfasst:

(A) eine Mischvorrichtung, konfiguriert zum Herstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat;
(B) eine Versprühungsvorrichtung, angeordnet nach der Mischvorrichtung, konfiguriert zum Versprühen der in der Mischvorrichtung hergestellten Zusammensetzung; und
(C) ein Fließbett, angeordnet nach der Mischvorrichtung, konfiguriert zum Herstellen des Granulats.

Alle bevorzugten Ausführungsformen, welche vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, gelten entsprechend analog auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Die Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung stehen miteinander in Wirkverbindung, d.h. sind durch geeignete Rohrleitungen etc. miteinander in einer Weise verbunden, welche die allgemeine Funktionsfähigkeit der Vorrichtung gewährleistet. Die dafür erforderlichen Maßnahmen sind einem Fachmann bekannt.
Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung ist bevorzugt konfiguriert zum Herstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat. Der Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Mischvorrichtung sind einem Fachmann bekannt.
In der Versprühungsvorrichtung wird die Zusammensetzung, welche in der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung hergestellt wird, bevorzugt versprüht. Bevorzugt ist die Versprühungsvorrichtung vor, bevorzugter unterhalb bzw. innerhalb des Fließbettes angeordnet und versprüht die Zusammensetzung von unten nach oben auf das Fließbett. Die Versprühungsvorrichtung ist derart konfiguriert, dass die beim Versprühen gebildeten Tröpfchen eine enge Größenverteilung haben und gleichmäßig verteilt werden.
Das Fließbett ist bevorzugt konfiguriert, die Ammoniumsulfat-Keime und die sich bildenden Granulatpartikel zu fluidisieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung die zusätzlich mit der Vorrichtung in Wirkverbindung stehenden Komponenten:

(D) eine Aufteilungsvorrichtung, angeordnet nach dem Fließbett, konfiguriert zum Aufteilen der Granulate in Fraktionen unterschiedlicher Partikelgröße; und/oder
(E) eine Reinigungsstufe, konfiguriert zum Reinigen der zum Fluidisieren verwendeten Luft.

Die Aufteilungsvorrichtung ist bevorzugt angeordnet nach dem Fließbett und konfiguriert zum Aufteilen der Granulate in Fraktionen unterschiedlicher Partikelgröße. Dabei werden solche Partikel, die die gewünschte Zielgröße haben, nach Verlassen des Fließbettes bevorzugt weiter verarbeitet. Partikel mit einer Größe oberhalb der gewünschten Zielgröße, ggf. auch ein geringer Teil des Produktstroms, werden bevorzugt einer Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt und dort zerkleinert. Bevorzugt werden die zerkleinerten Partikel erneut dem Fließbett als Keime zugeführt. Partikel mit einer Größe unterhalb der gewünschten Zielgröße werden erneut dem Fließbett als Keime zugeführt.
Die Reinigungsstufe ist bevorzugt konfiguriert, die Luft, welche das Fließbett durchströmt hat, zu reinigen, d.h. insbesondere von Feststoffpartikeln und Tröpfchen zu befreien. Bevorzugt ist die Reinigungsstufe ein Nasswäscher.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4589904 [0008]
US 2012/0231277 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Wang et al. (Particuology 11 (2013), 483–489) [0012]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Granulaten umfassend Ammoniumsulfat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Bereitstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat; und (b) Granulieren der Zusammensetzung.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gehalt von Ammoniumsulfat in der Zusammensetzung im Bereich von 30 Gew.-% bis maximal zur gesättigten Lösung liegt.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Gehalt von reinem Aluminiumsulfat in der Zusammensetzung im Bereich von 0,5 bis 2,5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse des trockenen, granulierten Produktes liegt.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Granulieren der in Schritt (a) bereitgestellten Zusammensetzung in Schritt (b) mittels Fließbettgranulierung erfolgt umfassend die Schritte: (b₁) Bereitstellen von Ammoniumsulfat-haltigen Keimen; (b₂) Fluidisieren der Ammoniumsulfat-haltigen Keime; und (b₃) Versprühen der in Schritt (a) bereitgestellten Zusammensetzung auf die Keime.
Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Temperatur im Fließbett im Bereich von 50 bis 100°C liegt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der Durchmesser der Ammoniumsulfat-haltigen Keime im Bereich von 0,5 bis 2,0 mm liegt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Versprühen der Zusammensetzung in Schritt (b₃) über Düsen erfolgt und wobei über jede Düse pro Minute mindestens 150 ml der Zusammensetzung versprüht werden.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Granulate eine Größe im Bereich von 2 bis 5 mm aufweisen.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung eine Lösung ist.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die fertigen Granulate mindestens 95 Gew.-% der in Schritt (b₃) versprühten Menge an Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat umfassen.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche umfassend den Schritt c: (c) Aufteilen der Granulate nach ihrer Herstellung in drei Fraktionen, wobei eine Fraktion (F₁) Partikel mit der gewünschten Zielgröße enthält, eine Fraktion (F₂) Partikel mit einer Größe oberhalb der gewünschten Zielgröße enthält, und eine Fraktion (F₃) Partikel mit einer Größe unterhalb der gewünschten Zielgröße enthält.
Vorrichtung zur Herstellung von Granulaten umfassend Ammoniumsulfat, wobei die Vorrichtung die zumindest zeitweise miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten umfasst: (A) eine Mischvorrichtung, konfiguriert zum Herstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat; (B) eine Versprühungsvorrichtung, angeordnet nach der Mischvorrichtung, konfiguriert zum Versprühen der in der Mischvorrichtung hergestellten Zusammensetzung; und (C) ein Fließbett, angeordnet nach der Mischvorrichtung, konfiguriert zum Herstellen des Granulats.
Die Vorrichtung nach Anspruch 12, umfassend die zusätzlich mit der Vorrichtung in Wirkverbindung stehenden Komponenten: (D) eine Aufteilungsvorrichtung, angeordnet nach dem Fließbett, konfiguriert zum Aufteilen der Granulate in Fraktionen unterschiedlicher Partikelgröße; und/oder (E) eine Reinigungsstufe, konfiguriert zum Reinigen der zum Fluidisieren verwendeten Luft.
Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13 in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
Ein Granulat, welches Ammoniumsulfat und Aluminiumsulfat umfasst, wobei alle Partikel des Granulats eine vergleichbare Zusammensetzung aufweisen, und wobei der Gehalt an reinem Aluminiumsulfat im Granulat im Bereich von 0,5 bis 2,5 Gew.-% liegt.