DE1592359A1 - Process for the production of ammonium nitrate granules - Google Patents
Process for the production of ammonium nitrate granulesInfo
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Description
PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKERPATENT ADVOCATE DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMA CHEMIST
5 KOLN-LINDENTHAL PETER-KINTGEN-STRASSE 25 KOLN-LINDENTHAL PETER-KINTGEN-STRASSE 2
Köln, den 20,4o1967 Eg/AxCologne, 20.4o1967 Eg / Ax
Nitrates et Engrais, Nitrates et Engrais ,
61, Rue Galilee, Paris 8e (Frankreich).61, Rue Galilee, Paris 8 e (France).
Verfahren zur Herstellung von AmmoniumnitratgranulatProcess for the production of ammonium nitrate granules
.Ammoniumnitrat wird in Form von Granulat oder "Prills" in den. Handel gebracht, dessen Stickstoffgehalt je nach der vorgesehenen landwirtschaftlichen oder technischen Verwendung verschieden ist. Das Granulat muß gut getrocknet sein, danit es lagerfähig ist und nicht zusammenbackt und erhärtet= Bisher wird das Granulat durch Zerstäuben einer ge- , sättigten wässrigen Ammoniumnitratio sung am oberen Ende eines Turms hergestellt. Ausgehend von einer wässrigen Ammoniumnitratlösung einer Konzentration von etwa 95^ erhält man am Fuß aes Turms ein Granulat, das noch etwa 4$ Wasser enthält und dann in einer kostspieligen und umfangreichen Apparatur getrocknet wird, deren Abmessungen die Errichtung großer Bauwerke erfordert».Ammonium nitrate comes in the form of granules or "prills" in the. Trade, its nitrogen content depending on the intended agricultural or technical use is different. The granules must be well dried so that they can be stored and not caked and hardened = So far, the granulate is made by atomizing a saturated, aqueous ammonium nitration solution at the top made of a tower. Based on an aqueous ammonium nitrate solution, a concentration of about 95 ^ is obtained one at the foot of aes tower a granulate, which is about 4 $ Contains water and then in an expensive and extensive Apparatus is dried, the dimensions of which require the erection of large structures »
Ui die durch diese Trocknung bedingten Anlagekosten zu verringern, wurae kürzlich vorgeschlagen, eine 3ehr hochkonzentrierte 99,8^ige AmmoniuninitratlÖsung zu verwenden und äienen Ilitrat praktisch im geschmolzenen Zustand zu zerstäuben, wobei am Fuß des Turms ein Granulat erhalten wird, das 99»8^ Ammoniumnitrat und 0,2/0 Wasser enthält. Um jodoch diese sehr hone Konzentration zu erreichen, müssen komplizierte Apparaturen verwendet werden, und die Handhabung der Flüssigkeit bei einer Temperatur in der Bähe derUi the plant costs caused by this drying It was recently proposed to reduce a 3 very highly concentrated 99.8% ammonium nitrate solution to be used and to produce ilitrate practically in the molten state atomize, obtaining a granulate at the base of the tower which contains 99 »8 ^ ammonium nitrate and 0.2 / 0 water. In order to achieve this very high concentration, you have to Complicated apparatuses are used, and the handling of the liquid at a temperature in the vicinity of the
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Zersetzungstemperatur von Arni..oniuiunitrat ist mit einer bedenklichen Gefahr verbunden.Decomposition temperature of Arni..oniuiunitrat is with a serious danger associated.
Die Erfindung ermöglicht es, die Nachteile der Vervrendung von hochkonzentrierten' Ammoniumnitrat].ösurigen auszuschalten, indem von Lösungen von mittlerer Konzentration ausgegangen wird, und die Kosten und den Umfang der AnIagenzu verringern, indem die Wirbelschichttechnik angewendet wird.The invention makes it possible to overcome the disadvantages of using of highly concentrated ammonium nitrate]. by starting from solutions of medium concentration and reducing the cost and size of the equipment, by using fluidized bed technology.
Gemäss der Erfindung kann der Feuchtigkeitsgehalt auf sehr niedrige Vierte (etwa 0,1 oder 0,2$) mit einer sehr kleinen spezifischen Wirbelschichtfläche gebracht werden, indem man einerseits die Konzentration der zu zerstäubenden Lösungen einstellt und andererseits das Granulat einer Folge von selektiven Wärmebehandlungen unterwirft. Man geht hierbei von einer wässrigen Amrnoniumnitratlösung einer Konzentration von gleich oder weniger als 97*5 Gew.$ vorzugsweise von weniger als 95 Gew.$ Ammoniumnitrat aus. Aus rein wirtschaftlichen Gründen besteht kein Interesse,eine Konzentration unter 90 Gew.$ zu verwenden. Diese am Kopf eines Turms zerstäubte Lösung ergibt am Fuss des Turms ein Granulat, dessen Wassergehalt um etwa 1% unter dem Viassergehalt der Ausgangslösung liegt. Dieses Granulat besteht also aus Ammoniumnitratkristallen und einer flüssigen Phase, die eine, bei der jeweiligen Temperatur des Granulats gesättigte Lösung ist.According to the invention, the moisture content can be brought to a very low fourth (about 0.1 or 0.2 $) with a very small specific fluidized bed area by adjusting the concentration of the solutions to be atomized on the one hand and subjecting the granules to a sequence of selective heat treatments on the other . This is based on an aqueous ammonium nitrate solution having a concentration of equal to or less than 97 * 5% by weight, preferably less than 95% by weight of ammonium nitrate. For purely economic reasons there is no interest in using a concentration below 90% by weight. This solution, which is atomized at the top of a tower, produces granules at the foot of the tower, the water content of which is about 1% below the water content of the starting solution. This granulate consists of ammonium nitrate crystals and a liquid phase, which is a saturated solution at the respective temperature of the granulate.
Mit dem erfindungsgemässen Trockenverfahren soll eine zu schnelle Kristallisation dieser gesättigten Lösung vermieden werden. Wenn die Kristallisation nämlich nicht kontrolliert ist, bewirkt sie eine,vorzeitige Verstopfung der Poren des Granulats durch die die .eingeschlossene Feuchtigkeit entweicht. Daher wird das Granulat einer Folge von selektiven Wärmebehandlungen wie folgt unterworfen:With the drying process according to the invention, a to rapid crystallization of this saturated solution can be avoided. When the crystallization is not controlled is, it causes a premature clogging of the pores of the granulate through which the enclosed moisture escapes. The granulate is therefore subjected to a series of selective heat treatments as follows:
a) Reifunga) maturation
Diese erste Wärmebehandlung, die den Zweck hat, den Wassergehalt im Innern jedes Korns zu homogenisieren, muss so durchgeführt werden, dass das Granulat ohne nennenswertenThis first heat treatment, which has the purpose of homogenizing the water content inside each grain, must be like this be carried out that the granules without significant
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Peuchtigkeitsverlust auf eine Temperatur in der Nahe der späteren eigentlichen Trocknungstemperatur gebracht wird. Zu diesem Zweck muss diese Erwärmung vernaltnismässig langsam und für eine Dauer, die wenigstens 1 Minute beträgt und bis zu 4 Minuten und mehr betragen kann, erfolgen. Sie kann in Wirbelschichten von geringer Dicke (z.B. 50-βθ mm) oder in beliebiger anderer geeigneter Weise 'vorgenommen werden.Loss of moisture is brought to a temperature close to the later actual drying temperature. For this purpose, this warming must be reasonably slow and for a duration which is at least 1 minute and can be up to 4 minutes and more. she can in fluidized beds of small thickness (e.g. 50-βθ mm) or in any other suitable manner.
Wenn das Granulat am Puss des Granulierturms bereits bei einer Temperatur erhalten wird, die in der Nähe der Trockentemperatur liegt, kann man den Reifungsprozess natürlich ohne Anwendung einer Wärmebehandlung ablaufen lassen, wobei jedoch die Zeit der natürlichen, genügend langsamen Reife vor der eigentlichen Trocknung eingehalten werden muss.If the granulate at the puss of the granulating tower has already been delivered to a If temperature is obtained which is close to the dry temperature, one can of course do the ripening process without Apply a heat treatment, but the time of natural, sufficiently slow maturity must be adhered to before the actual drying.
b) Trocknung mit konstantem Verlaufb) Drying with a constant course
Auf die Reifung erfolgt eine Trocknung mit konstantem Verlauf. Das ist der Verfahrensschritt, bei dem der wesentliche Teil der Trocknung erfolgt. Die Trocknung wird so durchgeführt, dass die oberflächliche Verdampfung so konstant wie möglich ist, um eine vorzeitige Kristallisation der eingeschlossenen Lösung zu vermeiden. Diese Wärmebehandlung kann in beliebiger geeigneter V/eise vorgenommen werden, jedoch wird vorzugsweise ein Wirbelschichttrockner verwendet, in detr. das gerelfte Ammoniumnitrat nach seiner Einführung so getrocknet wird, dass seine Temperatur zwischen 45 und 700C, vorzugsweise bei etwa 55°C liegt. Die in der Praxis erhaltene Temperatur hängt von der Höhe der Wirbelschicht und von der Temperatur der Trockenluft ab. Eine gute Trocknung wird mit einer Wirbelschicht von etwa JOO mm Höhe und mit Luft von 110 C erzielt. Die Verweilzeit des Granulats im Trockner kann zwischen 4 und 8 Minuten liegen und beträgt vorzugsweise 6-7 Minuten. Am Austritt des Trockners liegt der Feuchtigkeitsgehalt des Korns bei etwa 0,5-1$.After ripening, drying takes place at a constant rate. This is the process step in which most of the drying takes place. The drying is carried out in such a way that the surface evaporation is as constant as possible in order to avoid premature crystallization of the enclosed solution. This heat treatment can be carried out in any suitable manner, but a fluidized bed dryer is preferably used, in detr. gerelfte the ammonium nitrate after its introduction is dried so that its temperature between 45 and 70 0 C, preferably at about 55 ° C. The temperature obtained in practice depends on the height of the fluidized bed and on the temperature of the drying air. Good drying is achieved with a fluidized bed about JOO mm high and with air at 110 ° C. The residence time of the granules in the dryer can be between 4 and 8 minutes and is preferably 6-7 minutes. At the exit of the dryer, the moisture content of the grain is around $ 0.5-1.
c) Langsame Diffusionc) Slow diffusion
llcich der Troc'«c;iUii;r mit konstantem Verlauf wird das Granulat in einer Wirbelschicht bei einer Temperatur getrocknet, die deutlich aber der Temperatur der vorherigem Stufe liegt, *The granulate becomes the same as the troc '"c; iUii; r with a constant course dried in a fluidized bed at a temperature which, however, is clearly the temperature of the previous stage, *
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nämlich bei etwa 8o-lOO°C, wobei die Höhe der Schicht vorzugsweise etwa 550 mm beträgt. Die Verweilzeit hängt von der gewünschten Endfeuchtigkeit ab und liegt in der Grössenordnung von 6 Minuten bei einem Endfeuchtigkeitsgehalt von 0,1-0,2$. Das trockene Ammoniumnitrat kann anschliessend in einem Kühler üblicher Bauart gekühlt und dann in Säcke abgefüllt werden.namely at about 80-100 ° C, the height of the layer preferably is about 550 mm. The residence time depends on the desired final moisture content and is in the order of magnitude of 6 minutes with a final moisture content of $ 0.1-0.2. The dry ammonium nitrate can then be cooled in a conventional cooler and then filled into bags will.
Alle diese Arbeitsgänge der selektiven Wärmebehandlung werden besonders im Fall der konzentriertesten Lösungen von 95-97>5Gew£ verbessert, wenn der.Ammoniumnitratlösung vor dem Zerstäuben ein oberflächenaktives Kittel zugesetzt wird, von denen die Aminacetate und die Alkylsulfate, wie Natriumlaurylsulfat die bekanntesten sind. Es ist jedoch darauf zu achten, dass das oberflächenaktive Mittel eine höhere Zersetzungstetiiperatur hat, als die zu verstäubende Lösung.All of these selective heat treatment operations are improved, especially in the case of the most concentrated 95-97 > 5 weight solutions, if a surfactant is added to the ammonium nitrate solution prior to atomization, of which the amine acetates and the alkyl sulfates, such as sodium lauryl sulfate, are the best known. However, it must be ensured that the surface-active agent has a higher decomposition temperature than the solution to be atomized.
Eine wässrige Ammoniumnitratlösung, die 92$ Nitrat und 8$ Wasser enthält, wird am Kopf eines Granulierturmes zerstäubt. Am Fies des Turms wird ein .Granulat, das 93$ Nitrat und etwa 7$ V/asser enthält, bei einer Temperatur von etwa 25-500C erhalten. Dieses Granulat wird zuerst der Reifung in einer ersten Wirbelschicht unter folgenden Bedingungen unterworfen:An aqueous ammonium nitrate solution containing 92 $ nitrate and 8 $ water is atomized at the top of a granulation tower. On fies the tower is a .Granulat, the $ 93 $ nitrate and about 7 v / ater containing obtained 0 C at a temperature of about 25-50. These granules are first subjected to ripening in a first fluidized bed under the following conditions:
Höhe der Schicht 5O-6O mmLayer height 50-60 mm
Eintrittstemperatur der Luft 7O-75°CAir inlet temperature 70-75 ° C
Austrittstemperatur des Produkts 55°CProduct outlet temperature 55 ° C
Feuchtigkeitsgehalt des austretenden Produkts 6-6,5?«Moisture content of the exiting product 6-6.5? «
Verweilzeit 1,5 MinutenResidence time 1.5 minutes
Auf die Reifung folgt eine Trocknung mit konstantem Verlauf in einer zweiten Wirbelschicht unter folgenden Bedingungen:Ripening is followed by constant drying in a second fluidized bed under the following conditions:
Höhe der Schicht 250 mm am EintrittHeight of the layer 250 mm at the entrance
550 Mm am Austritt550 mm at the outlet
Lufttemperatur am Eintritt 110-115°CAir temperature at the inlet 110-115 ° C
Austrittstemperatur des Produkts 6O-7O°CExit temperature of the product 6O-7O ° C
Feuchtigkeitsgehalt des austretendenMoisture content of the exiting
Produkts 009850/1689 °* 5-i£Product 009850/1689 ° * 5-i £
Verweil zeit 6 MinutenDwell for 6 minutes
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Nach der Trocknung mit konstantem Verlauf wird das Granulat einer langsamen Diffusion in einer dritten Wirbelschicht unter folgenden Bedingungen unterworfen:After constant drying, the granulate undergoes a slow diffusion in a third fluidized bed subject to the following conditions:
Höhe der Schicht J5OO-55O mmLayer height J5OO-550 mm
Lufttemperatur am Eintritt 900CAir temperature at the inlet 90 0 C
Austrittstemperatur des Produkts etwa 85 C Feuchtigkeitsgehalt des austretenden Produkts 0,1-0,3$Exit temperature of the product about 85 C moisture content of the exiting Product $ 0.1-0.3
Verweilzeit 5 MinutenResidence time 5 minutes
Unter diesen Bedingungen erhält man somit in etwa 12 Minuten ein praktisch trockenes Produkt. Wenn man demgegenüber beim klassischen Verfahren eine konzentrierte wässrige Lösung mit 96$ Ammoniumnitrat und 4$ Wasser zarstäubt, erhält man am Fuss des Turms ein Granulat mit 96,8$ Nitrat und J>,2% V/asser. Wenn man dieses Granulat ohne besondere Vorkehrungen beispielsweise durch Einführung von Luft bei IJO0C trocknet, beträgt der Feuchtigkeitsgehalt nach 5 Min. 3, lyo, nach 10 Minuten J>% und nach 15 Minuten immer noch yp. Die Erniedrigung des Feuchtigkeitsgehaltes erfolgt ausserordentlich langsam, und es würde mehrere Stirxfen erfordern, um das Granulat vollständig zu trocknen, wenn dies überhaupt möglich ist.Under these conditions, a practically dry product is thus obtained in about 12 minutes. In contrast, if you use the classic method to spray a concentrated aqueous solution with 96% ammonium nitrate and 4% water, you get a granulate with 96.8 % nitrate and 2% v / water at the foot of the tower. If this granulate is dried without special precautions, for example by introducing air at IJO 0 C, the moisture content after 5 minutes is 3. lyo, after 10 minutes J>% and after 15 minutes it is still yp. The lowering of the moisture content is extremely slow, and it would take several strokes to dry the granulate completely, if this is possible at all.
Dieses Beispiel veranschaulicht den Vorteil der Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels zur wässrigen Ammoniumnitratlösung vor der Zerstäubung.This example illustrates the benefit of adding a surfactant to the aqueous ammonium nitrate solution before atomization.
Ein Granulat, das durch Zerstäuben einer wässrigen Lösung erhalten vmrdo, die 95/^ Ammoniumnitrat und 5$ V/asser sowie 0,05# Ilatriuinlaurylsulfat enthielt, wurde in einer Wirbelschicht (Höhe ^00 Hirn, Temperatur dor Luft 110-1150C) nach dorn in BeLspieL L beschriebenen Verfahren getrocknet. Der t'Onohtl^koLUjgehal.t des GranuLcits Ln Abhängigkeit von der Trockexi/oil Ln t nachstehend zusammen mit den V/er ten angegeben, die für «La CIruiml.at aus einer •/erj.leich.'ilösun^; ohneoberflächenaktives HiL,LeL ermittelt wurden.A granulate containing vmrdo obtained by spraying an aqueous solution containing 95 / ^ ammonium nitrate and 5 $ v / ater and 0.05 # Ilatriuinlaurylsulfat, was in a fluidized bed (height 00 ^ brain temperature dor air 110-115 0 C) dried according to the method described in Example L. The t'Onohtl ^ koLUjgehal.t des GranuLcits Ln dependence on the Trockexi / oil Ln t given below together with the words that for «La CIruiml.at from a • / erj.leich.'ilösun ^; without surface-active HiL, LeL were determined.
BAD ORIGINAL Ü098S0/1689 BATH ORIGINAL Ü098S0 / 1689
Trockenzeit Feuchtigkeitsgehalt des Granulats,Drying time moisture content of the granulate,
Vergleichspro^ukt Mit 0,05?o Na-(ohne oberfläehen- trlurnlaurylaktives kittel) sulfat Comparative product with 0.05? O Na (without surface-trlurnlauryl active coat) sulfate
Nach 0 Minuten 4,6O 4,60After 0 minutes, 4.6O 4.60
Nach 2 Minuten 4,24 2,22After 2 minutes 4.24 2.22
Nach 8 Minuten 3,56 0,24After 8 minutes 3.56 0.24
Nach 15 Minuten 3,10 0,15After 15 minutes 3.10 0.15
Die Anlage für die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung kann in beliebiger geeigneter v/eise konstruiert sein. Geeignet sind Trockenböden oder Trommeltrockner, jedoch werden vorzugsweise drei klassische V/irbelböden, die getrennt angeordnet oder zu einem einzigen Block vereinigt sind, mit den erforderlichen Hilissinrichtungeri, z'.B. einer Heizbatterie, einem Gebläse für die Aufwirbelung, einem Staubabscheider usw., verwendet.The annex for the implementation of the procedure according to Invention can be constructed in any suitable manner. Drying floors or drum dryers are suitable, however, three classic v / vortex floors are preferred, which are arranged separately or combined into a single block, with the necessary auxiliary equipment, e.g. a heating battery, a blower for the fluidization, a dust collector, etc., is used.
5 0/16895 0/1689
Claims (4)
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