DE1916059A1

DE1916059A1 - Verfahren zur Herstellung granulierter Produkte,die Ammoniumnitrat enthalten

Info

Publication number: DE1916059A1
Application number: DE19691916059
Authority: DE
Inventors: Moellerstedt Bengt Olof Pontus; Eduard Sulcs
Original assignee: Fosfatbolaget AB
Current assignee: Kemanord AB
Priority date: 1968-04-11
Filing date: 1969-03-28
Publication date: 1969-10-23
Also published as: GB1266409A; BE731319A; NL6905639A; NO126075B; FR2006042A1

Description

Dr. F. Ζυιτκίβΐη - Dr. E, Assmann

Or. R. Koe'nigäberger

Püsfaöuüla;:eu, _Dip| p_hys§Ri Holzhauer

Stockholm, pirttanwölt.

Schweden. Mündrwn 2, Brouhaussfro^· 4/III

Verfahren sur Herstellung granulierter

Das Prillverfahren ist eine bekannte technische

Methode, um granulierte Produkte aus Schmelzen und konzentrierten Lösungen herzustellen. Das Verfahren besteht im Prinzip darin, dass die Schmelze oder Lösung in Tropfen zerteilt wird, die durch ein gasförmiges Medium, meist Luft, fallen und dabei so abgekühlt werden, dass sie zu Körnern erstarren. Wenn das zugeführte Material eine Lösung ist, wird der Erstarrungsvorgang von einer teilweisen oder gänzlichen Verdampfung des Lösungsmittels begleitet.

Die Prilltechnik findet industrielle Anwendung bei der Herstellung u.a. von granuliertem Ammoniumnitrat.

Im Prinzip besteht eine Prillanlage aus einem

hohen Turm der einen Prillschacht enthält und Spritzvorrichtungen oben in dem Schacht vorgesehen sind. Die gebildeten Tropfen werden von einem kühlenden Luftstrom getroffen, der vom Boden oder von der Nähe des Bodens des Schachts eingeführt wird. Die Spritzvorrichtung besteht gewöhnlicherweise aus rotierenden, perforierten Zylindern oder Düsen, welche wie Spritzdüsen oder Niederdruckdüsen ausgeformt sein können, die oft als flache oder leicht konvexe Scheiben mit einer Mehrzahl von Löchern in konzentrischem Muster angeordnet, ausgeführt sein können.

Damit die Spritzöffnungen der Düsen durch Kristallisationsvorgänge nicht augesetzt werden, ist es erforderlich dass die Temperatur der zugeleiteten Speisung höher ist als die Kristallisationstemperatur (Erstaz>ungspunkt). Für eine Ammoniumnitratschmelze ist die letztgenannte Temperatur 170° C. Bereits bei einer etwas höheren Temperatur fängt reines Ammoniumnitrat an Q sich unter Gasentwicklung zu zersetzen und die Zersetzung _y wenn sie einmal begonnen hat, wird leicht unkontrollierbar. Auch co ·

■p- sehr kleine Mengen gewisser Verunreinigungen können die Zer-

\ Setzungstemperatur wesentlich erniedrigen.

Das Prillen von Ammoniumnitratschmelzen kann

daher mit bedeutenden Gefahrsmomenten verbunden sein, welche

■ man bestrebt ist möglichst zu eliminieren, teils durch besonders

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genaue Temperaturkontrolle, teils dadurch, dass die Menge der Nitratschmelze in dem System so klein wie möglich gehalten wird." In der Praxis geschieht dies so dass die Prillanlage mit einer wasserhaltigen Nitratlösung bespeist wird, welche erst ganz in der Nähe der Spritzdüsen zu einer Nitrat schmelze mit keinem oder* sehr niedrigem Wassergehalt konzentriert wird. Die Konzentrierung wird gewöhnlich in Dünnschichtverdampfern wie Fall-film-Verdampfern vorgenommen.

Da das Temperaturinterval zwischen dem Erstarrungs"-= punkt und dem Zersetzungspunkt klein ist muss die Kontroll- und die Reguliervor-richtung sehr empfindlich sein. Die. Regulierung wird dadurch schwieriger, dass man in der Praxis einen konstanten Fluss durch die Spritζvorrichtungen nicht aufrechterhalten kann ™ u.a. wegen Versetzen innen in den Spritzöffnungen sowie wegen Kristallisation auf der Oberfläche der Spritzvorrichtungen um die Spritzöffnungen herum»

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es den Bereich zwischen der Kristallisationstemperatur und der Zersetzungstemperatur zu erweitern so dass das Risiko beim Prillen von Schmelzen die Ammoniumnitrat enthalten wesentlich herabgesetzt wird. Erfindungsgemäss wird dies durch eine Zugabe von Natriumnitrat erreicht. Baim Prillen von Schmelzen die fast wasserfrei sind (einen Wassergehalt "on weniger als 1 % haben) wird der erwünschte Effekt erreicht wenn die Natriumnitratmenge höchstens 60 % der Menge des angewendeten Ammoniumnitrats ausmacht. " So z.B. gibt Natriumnitrat in einer Menge von 10-45 % eine Senkung des Erstarrungspunktes um mindestens 20° C verglichen mit dem Erstarrungspunkt für reines Ammoniumnitrat.

Wenn es aus Sicherheits- und/oder anderen betriebstechnischen Gründen erwünscht ist den Erstarrungspunkt mit 20° zu senken kann dies also erreicht werden wenn man ca 10 % Natriumnitrat zusetzt gerechnet auf die Menge des Ammoniumnitrats. Die erhaltenen Prills haben wesentlich die gleichen Eigenschaften "'•"■"'wie Prills aus-r einem' Ammoniumnitrat 'und sie-können daher direkt für dieselben Zwecke angewendet werden.

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Für Sprengstoffzwecke ist es jedoch oft vom

Interesse poröse Prills anzuwenden, welche grössere sauerstoffabgebende Fähigkeit haben als die aus reinem Ammoniumnitrat. Ferner sind für landwirtschaftliche Zwecke kompakte Prills mit hohem Na- und N-Gehalt von Interesse für das Düngen von Zuckerrüben und anderer angebauten Strandpflanzen. Damit man in den ebengenannten und in anderen Fällen die erwünschten Effekte erzielt möchte der Gehalt an Natriumnitrat mindestens 20 % der Menge

des Ammoniumnitrats ausmachen. ErfindungsgemäS wird daäier Natriumnitrat in einer Menge von 20-60 ^c/o, vorzugsweise 20- <fo der Menge des Ainmoniuinnitrats, zugegeben. Ferner soll die Menge an natriumnitrat grosser als 10 ^c/o des Gewichts der Schmelze oder Lösung sein, die geprillt werden soll.

Die oben exemplifiierte Schmelzpunktherabsetzung mit 20 C kann erfindungsgemäss durch Zugabe von 45 % Natriumnitrat gerechnet a«f Ammoniumnitrat beim Prillen einer Lösung wo die Totalkonzentration dieser Stoffe 96 % ist, erzielt werden. Die erhaltenen Prills haben die Zusammensetzung 69 % Ammoniumnitrat und 31 % Natriumnitrat.

Die Zugabe von Natriumnitrat kann so geschehen, dass dieser Stoff in der ammqniumnitrathaltigen Schmelze oder Lösung unmittelbar vor deren Zuführung in die Spritzvorrichtung aufgelöst wird. Eine bevorzugte Ausführungsform ist jedoch, dass die Zugabe bereits vor der Eindampfung, welche vor der Speisung der genannten Spritzvorrichtungen stattfindet, gemacht wird. Geeigneterweise kann die Zugabe des Natriumnitrats dabei so vorgenommen werden, dass sie in-situ hergestellt wird, z.B. auf solche Weise, dass die natriumnitrathaltige Ammoniumnitratlösung durch gleichzeitige Neutralisation des Natriumhydroxyds und Ammoniaks mit Salpetersäure hergestellt wird.

In dem Prillprozess soll die Schmelze bzw. Lösung die Spritzvorrichtung in Form von.. Tropf en oder Flüssigkeitsstrahlen verlassen, welche unter Einfluss der Oberflächenspannung in Tropfen zerlegt werden, die wenn sie sphärische Form angenommen haben zum Erstarren gebracht werden, dadurch dass die enthaltene Wärme mit dem gasförmigen Medium weggeleitet wird. Wenn das Kühlen ungenügend ^st Jiabeii die Tropfen nicht Zeit genug um zu

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Körnern genügender Festigkeit zu erstarren bevor sie den Schacht-.boden erreichen. Wenn andererseits die Kühlung zu schnell geschieht, können sich Tropfen sphärischer Form vor dem Erstarren _, nicht fertigbilden und die Körner werden dann eine mehr oder weniger birnenähnliche Form annehmen und werden oft agglomeriert, sodass die Fallgeschwindigkeit in dem Schacht steigt. Die Agglomerate haben keine Zeit zu erstarren bevor sie den Schachtboden erreichen, weshalb sich Ablagerungen bilden. Das Verfahren muss dann unterbrochen werden zwecks Reinigung des Schachts.

Die prinipiell mögliche Weise die Bildung solcher Ablagerungen zu verhindern durch Erhöhung der Temperatur der zu den Spritzvorrichtungen zugeleiteten Schmelze, wird in der Praxis unmöglich gemacht aufgrund der oben erwähnten Zersetzung bei P solchen höheren Temperaturen. Durch Vorwärmung der hereingeführten Luft, die durch den Schacht strömt kann das Erstarren der Tropfen verzögert werden, aber dadurch dass dies grosse Luftvolumen beansprucltjSteilt sich dieses Verfahren sehr kostspielig.

Mit der Zugabe des Natriumnitrats, die für die . Erfindung kennzeichnend ist, erhält man eine Erniedrigung des Erstarrungspunktes im Verhältnis zu der Temperatur bei welcher eine Zersetzung anfängt. Die Erfindung ermöglicht es also auch auf gewünschte iveise die Länge derjenigen Strecke regulieren zu können, welche die Tropfen fallen sollenjbevor sie zu sphärischen Körnern erstarren.

Diese Regulierungsmöglichkeit ist von grosser Bedeutung nicht nur beim Prillen ganx oder fast wasserfreier Schmelzen sondern auch beim Prillen von Schmelzen (Lösungen) mit einem Wassergehalt bis zu 10 %. Im letztgenannten Falle wird das Wasser während des Falls der Tropfen/kÖrner durch den Prillschacht . verdampft und gibt somit die Anregung zur Porosität in den Körnern. Durch Regulierung des Wassergehaltes hat man also die Möglichkeit Körner mit gewünscht regulierter Porosität herzustellen. - '"Als Beispiel können Vergleichs-Pr xllver'suche' im 'Betriebsmas st ab erwähnt werden für die Herstellung von Prills die 26 % Natriumnitrat und im übrigen Ammoniumnitrat enthalten. Das Prillen einer Lösung die 6 % Wasser enthielt ergab dabei eine Porosität von 8 %,während

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ein Wassergehalt von Γ,5 % eine Porosität von 2-3 % ergab. Bei Wassergehalten unter 0,5 - 1 % erhielt man Prills welche praktisch ganz kompakt waren.

Beim Prillen wasserhaltiger Schmelzen, d.h. Lösungen aus reinem Ammoniumnitrat (oder aus Ammoniumnitrat und Natrium-

nitrat in vorbestimmten Proportionen) ist der Wassergehalt massgebend auch für die Fallstrecke bevor die Tropfen zu Körnern erstarren. Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung wird diese Blockierung eliminiert und die Fallstrecke kann durch Anpassung des Natriumnitratgehalts zu einer prozesstechnisch erwünschten Länge reguliert werden. Die hierfür erforderliche Menge Natriumnitrat kann event, grosser sein als die oberen Grenzwerte welche erwähnt worden sind für das Prillen fast wasserfreier Schmelzen.

Wenn man das erfindungsgemässe Verfahren anwendet erhält man sphärische Körner mit gewünschter Porosität und welche eine hauptsächlich homogene Mischung von Ammoniumnitrat und Natriumnitrat sind. Ausser den genannten zwei Nitraten kann die Schmelze resp. Lösung die geprillt werden soll auch andere anorganische Zugaben enthalten. Beispiel solcher Zugaben sind bekannte DüngemittelkomponenteiijwieAmmoniumphospliat, Calcium- und Magnesiumnitrate, und Borate. "~

Die nach der Erfindung hergestellten kornförmigen

Produkte können auf bekannte Weise nachfolgendem Trocknen und/oder Abkühlen unterworfen werden und mit oberflächenaktiven Mitteln behandelt werden, welche u.a. den Trocknungsprozess unterstützen und auch das Zusammenbacken der Körner bei Lagerung verhindern. Beispiele solcher oberflächenaktiver Mittel sind Fettamine und deren Salze mit anorganischen und organischen Säuren, z.B. Stearinsäure.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren sum Prillen ..von anuno η iumnit rathalt igen Schmelzen oder Lösungen, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Wassergehalt reguliert wird um die gewünschte Porosität der durch Prillen hergestellten Körner zu erhalten und dass ihre Kristallisationstemperatur ausserdem reguliert wird durch Zugabe von Natriumnitrat in einer Menge, die grosser ist als 10 % des Gewichts der Schmelze oder Lösung, und welche 2Θ -60 %, vorzugsweise 20-45 % der Menge des angewandten Ammoniumnitrats ausmacht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Natriumnitrat der ammoniumnitrathaltigen Schmelze oder Lösung vor der Regulierung des Wassergehalts zugesetzt wird.

3. Nach Anspruch 1-2 hergestellte Produkte, welche Ammoniumnitrat und Natriumnitrat enthalten.

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