DE2310309C3 - Verfahren zur Herstellung von MischdUngemitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mischdüngemitteln durch Trocknen von Düngemittelteilchen durch Hitze und Kühlen derselben mittels Kühlkraft, wobei in der Kühlphase eine Staubemission an die Kühlluft erfolgt

Es ist sehr schwierig, eine Staubemission in den Industrieabgasen von Düngemittelfabriken zu vermeiden. Es sind Verfahren und Vorrichtungen zum Herabsetzen des Gehaltes an Staubteilchen in der Düngemittelindustrie bekannt, und zwar handelt es sich dabei um elektrostatische Ausfällapparate, Gewebefiltersammler, Berieselungstürme und mechanische Sammler, beispielsweise Naß- und Trockenzyklonabscheider. In der US-PS 34 99 731 ist ein Steuersystem beschrieben, um die Abgabe von Schadstoffen einschließlich Staub zu verhindern; dabei werden Naß- und Trockenzyklonabscheider und auch Berieselungstürme verwendet Es ist ebenfalls bekannt, in Müllverbrennungsöfen und Trocknern für Granulatmaterialien eine Berieselung mit Wasser und wäßriger Lösung durchzuführen, um die Konzentration der in der Luft enthaltenen Teilchen herabzusetzen. In der US-PS 64 084 wird erläutert, wie eine Anlage zur Staubunterdrückung in Verbindung mit einem rotierenden Trockner eingesetzt wird und Lösungen aus Kaliumhydroxid oder Holzsulfaten auf das Material im Trockner gesprüht werden, um die Staubbildung herabzusetzen.

Die Teilchengröße ist jedoch das wesentlichste

Hemmnis bei der Verwendung von Trockenzyklonabscheidern. Bei Teilchengrößen mit einem Durchmesser von weniger als 0,25 μτη nimmt der Trennwirkungsgrad von Trockenzyklonen schnell ab. Die aufwendigeren und kostspieligeren Naßzyklonabscheider sind wirkungsvoller bei der Entfernung feiner Teilchen, erfordern aber größeren gerätetechnischen Aufwand, beispielsweise Berieselungstürme, um die Feststoffe aus dem Luftstrom zu entfernen, wie in dem US-PS

ίο 34 99 731 beschrieben ist

Der Erfindung liegt somit in erster Linie die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die Luftverunreinigung durch Düngemittelteilchen herabgesetzt wird, die in den

is Industrieabgasen von Düngemittelfabriken in die Umgebungsluft abgegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Es gelingt hierdurch, die Staubemission sowohl in der Anlage selbst wie in der Abluft zu reduzieren und Granulate herzustellen, welche sowohl bei der Herstellung als auch beim anschließenden Mischen und bei der Verwendung weniger Schwebestaubteilchen abgeben. Die wäßrigen Lösungen aus stickstoffhaltigen Salzen können in die Eingabevorrichtung für den Luftkühler für die im Ofen getrockneten und granulierten Mischdüngemittel eingeführt werden. Das Aufsprühen der stickstoffhaltigen Lösung nach der Erfindung verbindet die feinen staubartigen Teilchen, im Luftstrom des Kühlers miteinander und mit größeren Düngemittelteilchen und dient daher dazu, die staubartigen Teilchen zu größeren Partikeln mit größerer Dichte und größerer Querschnittsfläche zusammenzubacken. Daraus ergibt sich eine Verminderung der Konzentration der in der Luft enthaltenen Düngemittelteilchen, die vom Luftstrom des Kühlers zu den Zyklonabscheidern übertragen und schließlich über den Schornstein an die Umgebungsluft abgegeben werden. Gleichzeitig erhöht das Aufsprühen einer stickstoffhaltigen Lösung den Nährwert der

Mischdüngemittel. Weitere Einzelheiten und Vorteil der Erfindung

ergeben sich aus dem anhand der Zeichnung erläuterten

Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung. Die Zeichnung stellt schematisch ein Flußdiagramm

einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Eine Leitung 10 führt dem Reaktor 16 zur Ammoniakanreicherung teilchenförmige Rohmaterialien zu, beispielsweise Superphosphate, Kaliumbestandteile und stickstoffhaltige Feststoffe. Die Leitung 11 führt Wasser, die Leitung 12 Ammoniaklösung, die Leitung 13 Schwefelsaure und die Leitung 14 Dampf zu, um einerseits die Säurekomponenten mit Ammoniak anzureichern und Ammoniaksalze zu bilden und andererseits die feinverteilten oder zermahlenen Teil chen zu Düngemittelgranulaten zusammenzubacken. Die teilweise granulierte Reaktionsmischung gelangt dann über die Leitung 17 zu dem Trockner 18 mit einer rotierenden Trommel, welcher über einen Gasofen 19 erhitzt wird, dem Gas über die Leitung 15 zugeführt wird. Vom Trockner gelangen die Düngemittelgranulate durch die Leitung 20 zu dem Sortiersieb 21. Die vom Sieb zurückgehaltenen Granulate werden einer Mühle 22 zugeführt, von welcher die zermahlenen Granulate über die Leitung 23 und die Leitung 17 wiederum dem Trockner zugeführt werden. Die im Sieb 24 zurückgehaltenen Granulate werden über die Leitung 25 dem Luftkühler 26 zugeführt, während die feinen vom Sieb durchgelassenen Teilchen über die Leitung 27 wieder

dem Reaktor und damit dem Kreislauf zugeführt werden.

Am Einlaß des Kühlers 26, der vorzugsweise mit einer rotierenden Trommel arbeitet, werden die Düngemittelteilchen mit einer die Staubbildung unterbindenden stickstoffhaltigen Lösung besprüht, welche über die Leitung 28 zugeführt wird. Vom Kühler 26 werden die Düngemittelgranulate, welche nun mit der Lösung behandelt sind, über die Leitung 29 Speicherbehältern zugeführt, während der Gegenluftstrom durch die to Leitung 30 zu dem Trockenzyklonextraktor 31 strömt. Die Abgase des Zyklons werden über die Leitung 32 dem Schornstein zugeführt und die aus dem Kühlmittelstrom abgeschiedenen Düngemittelteilchen werden über die Leitung 23 erneut dem Reaktor zugeführt.

Bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Düngemittelgranulaten ist es oft vorteilhaft, daß der Materialstrom bei der Abgabe vom Trockner sortiert wird. Im allgemeinen wird der Anteil mit der gewünschten Größe dem Kühler oder dem Kühlvorgang zugeführt, wo die Temperatur des Granulates vor der Speicherung oder Verpackung herabgesetzt wird. Der Anteil mit übermäßiger Korngröße gelangt durch eine Verkleinerungseinrichtung, beispielsweise eine Walzenmühle, eine Käfigmühle, eine Kettenmühle oder eine Hammermühle und wird wieder dem Trockner zugeführt und der heiße Anteil mit zu geringer Korngröße wird wieder dem Reaktor zugeführt

Die üblichen Kühlvorrichtungen für Düngemittelgranulate enthalten Wirbelschicht- und Halbwirbelschichtkühler, Trogkühler und Kühler mit rotierenden Trommeln, welch letztere am meisten verbreitet sind. Bei diesem letzten Typ werden die teilchenförmigen Düngemittelmaterialien bei der Drehung der Trommel um ihre Längsachse durch eine Anzahl von Leitblechen angehoben, die unter verschiedenen Winkeln relativ zur Längsachse angeordnet sind, und sie fallen dann durch einen Gegenluftstrom. Im allgemeinen ist ein kurzer Abschnitt eines stark geneigten Leitbleches am äußersten Einlaßende der Trommel des Kühlers angeordnet, um die schnelle Entfernung der heißen Teilchen vom Hinlaßende zu erreichen. Dieses schnelle Entfernen ist erforderlich, um ein Zusammenbacken der Teilchen zu verhindern, welches aufgrund der Oberflächenplastizität des heißen Teilchenmaterials für den Kühler erfolgen könnte.

Der naturgemäße schlechte Wirkungsgrad von Trockensortijrvorgäugen bei Dünge:nittelgranulaten sowie die normale Kristallisation aufgrund der Abnahme von Temperatur und Feuchtigkeit des Produktes im Kühler, sowie das Zermahlen aufgrund der mechanischen Kräfte bei der Luftkühlung der Düngemittelgranulate führt zu einem Verlust an in der Luft schwebender: Teilchen des Produktstromes.

Es wurde nun herausgefunden, daß durch die Eingabe vom 2,2 bis 45,5 kg einer wäßrigen Lösung eines stickstoffhaltigen Salzes pro 907 kg granuliertem Düngemittel am Eingabeende des Kühlers die Emission der Staubteilchen in den Kühlerabgasen wesentlich reduziert wird. Zu den bevorzugten stickstoffhaltigen Salzen gehören Ammoniumorthophosphate, Ammoniumpolyphosphate, Kalziumnitrat, Ammoniumnitrat, Harnstoff, Harnstoffphosphat, Harnstoffnitrat und Mischungen aus diesen. Wie z. B. in »Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie«, Band 10,4. Auflage, unter dem Stichwort »Düngemittel« angegeben, ist es üblich, die Formulierung von Mehrstoffnährdüngern durch das Verhältnis von N zu P2O5 zu K2O in Gewichtsprozenten anzugeben, so daß z.B. die Formulierung 5 + 10+15 bedeutet, daß Anteile von 5% Stickstoff, 10% P2O5 und 15% K2O vorhanden sind. Diese übliche Art der Formulierung wird regelmäßig auch auf den Düngersäkken angegeben und wird deshalb auch im folgenden verwendet

Wegen ihrer relativ niedrigen Hygroskopie und ihres negativen oder sehr geringen freien Feuchtigkeitspotentials beim Auftreten von Hydrolyse besteht eine bevorzugte staubunterbindende Lösung aus einer wäßrigen Lösung mit einer Mischung von Ammoniumorthophosphat und Ammoniumpolyphosphat in solchen Mengen, daß der Gesamtgehalt an Stickstoff in den gelösten Salzen 10 Gewichtsprozent der Lösung und der Phosphatgehalt, ausgedrückt in P2O5, 34 Gewichtsprozent der Lösung beträgt Diese staubunterbindende NP-Grundlösung »10+34 + 0«, deren Zusammensetzung in U 11 m a η η, a.a.O., S. 230, angegeben ist, ist ein handelsübliches Produkt, das gewöhnlich verwendet wird, um flüssige und Suspensions-Düngemittelmischungen aufzubereiten. Andere handelsübliche stickstoffhaltige Düngemittellösungen können ebenfalls vorteilhaft zur Staubunterbindung gemäß der Erfindung verwendet werden. Zu den geeigneten handelsüblichen Lösungen gehören: 8 + 24 + 0, eine wäßrige Lösung aus Ammoniumorthophosphat mit 8% Stickstoff; 11+37 + 0, eine wäßrige Lösung aus Ammoniumorthophospbat und Ammoniumpolyphosphat mit 11% Stickstoff; 190 (0—54 — 0), eine wäßrige Lösung aus Ammoniumnitrat mit 19% Stickstoff; 210 (0 - 60 - 0), eine wäßrige Lösung aus Ammoniumnitrat mit 21% Stickstoff; 280 (0—40-31), eine wäßrige Lösung aus Ammoniumnitrat und Harnstoff mit 28% Stickstoff; 300 (0-42-33), eine wäßrige Lösung aus Ammoniumnitrat und Harnstoff mit 30% Stickstoff; und 320 (0-44-35), eine wäßrige Lösung aus Ammoniumnitrat und Harnstoff mit 32 Gewichtsprozent Stickstoff btxogen auf die Lösung. Bei den vorstehend genannten Stickstofflösungen hat der Schlüssel, z, B. 320 (0-44-35) die folgende Bedeutung (vgl. U11 m a η η, a.a.0, S. 228): Die erste Zahl bedeutet den Stickstoffgehalt in Promille, und der Klammerausdruck gibt den Gehalt in der Form

NH₃-NH₄NO₃-(NHz)₂CO

Im allgemeinen wird die staubunterbindendc Lösung auf die Fläche der herabfallenden Bahn von granuliertem Düngemittel an der Schnittstelle der Förder- und Hebeleitbleche des Trommelkühlers durch Sprühen injiziert Wenn eine andere Külilerbauart verwendet wird, wird eine Vorbehandlung des Einfüllmaterials für den Kühler vorgezogen, indem dieses in einer kleinen, geneigten Trommel, einem kurzen Abschnitt einer Förderschnecke, einem kurzen Abschnitt eines Förder bandes oder in einer Förderrinne zur Kühlvorrichtung besprüiit wird.

Vorzugsweise sollen die in den Kühler eintretenden Granulate eine geeignete Größe aufweisen und relativ nichtporös bezüglich der Oberfläche der Teilchen sein. Die Menge der den Staub unterbindenden Lösung zur wirksamen Behandlung eines Einheitsgewichtes von Düngemittelgranulat schwankt in Abhängigkeit von der Obefflächengföße der Granulate und deren Porosität. Im allgemeinen wären etwa 45 kg der staubunterbindenden Lösung pro 907 kg Düngemittelgranulat der erforderliche Maximalwert, es sei denn es handele sich um Düngemiuelgranrlate hoher Porosität, in welchem Fall eine größere Lösungsmenge erforderlich sein kann.

Unabhängig davon, ob die staubunlerbindende aufzusprühende Lösung bei der Vorbehandlung oder beim Eintreten der Düngemittelgranulate in den Kühler verwendet wird, bewirkt sie, daß feine Düngemittelteilchen im Kühler aneinander und an größeren Teilchen anhaften. Die Flüssigkeitsbrücke zwischen den Teilchen wird zu einer Salzbrücke zwischen den Teilchen, welche diese fest aneinander bindet, wenn der Anteil der flüssigen Phase durch Verdampfen oder Kühlen herabgesetzt wird.

Dieses Fixieren oder Verkleben der feinen Teilchen zu solchen Partikeln, welche zu groß oder zu dicht sind, um .Schwebstoffe in der Luft zu bilden, vermindert wesentlich die Emission der Düngemittelschwebeteilchen im Luftstrom bei der Herstellung. Die folgenden Beispiele erläutern dieses.

Beispiel 1

Ein 3 + 9 + 9-Tabak-Düngemittelgranulat wurde mit einem Durchsatz von 22,7 t pro Stunde hergestellt. Eine wäßrige Lösung aus Ammoniumorthophosphat und Ammoniumpolyphosphat mit einem Äquivalentgewicht von 10% Stickstoff und 34% P₂O₅ wurde auf die herabfallende Bahn des Düngemittelproduktes am Förderende eines Trommelkühlers mit einem Durchsatz von 354 kg Lösung pro Stunde aufgesprüht, was äquivalent zu 15,6 kg der staubunterbindenden Lösung 10 + 34 + 0 pro 1000 kg Düngemittel ist. Im Gegenluftstrom wurde in den Strom aus Feststoffen in der Trommel Luft mit einem Durchsatz von etwa lOOOmVmin eingeblasen. Beim Verlassen des Kühlers wurde der Luftstrom durch herkömmliche Zyklonstaubabscheider geführt und dann von einem Schornstein an die Umgebungsluft abgegeben. Die Staubemission in den Luftabgasen betrug etwa 6,4 kg pro Stunde. Bei einer Vergleichsmessung bei der gleichen Geschwindigkeit der Düngemittelherstellung pro Stunde, aber ohne eine staubunterbindende Lösung 10+34+0, betrug die Staubkonzentration im Luftauslaßstrom etwa 31,4 k§ pro Stunde. Daher führte die Verwendung dei staubunterbindenden Lösung zu einer Verminderung von 79,7% des Betrages des an die Umgebungslufi ·> abgegebenen Düngemittelstaubs.

Beispiel 2

Ein Düngemittelgclgranulat mit der Formulierung 5+15 + 30 wurde mit einem Durchsatz von 18,14 t prc Stunde hergestellt. Das Granulat wurde im Ofer getrocknet, mit einem Sieb sortiert und einer rotieren den Trommel zur Kühlung mil einem Gegenluftstron von etwa 1000 mVmin zugeführt. Am Einlaßende de; Kühlers wurde die herabfallende Bahn von Düngemit

\'i teltcilchen mit einer wäßrigen Lösung von Ammonium orthophosphat und Ammoniumpolyphosphat besprüht die die Formulierung 10 + 34 + 0 bei einem Durchsati von 354 kg pro Stunde aufwies, was 19,5 kg dei siaubunterbindenden Lösung ;>ro 1000 kg des Duiige mittelprodukts entspricht. Beim Verlassen des Kühler: gelangte der Luftstrom durch herkömmliche Zyklon staubabscheider und wurde dann von einem Schornsteir an die Umgebungsluft abgegeben. Die Staubemissior erfolgte mit einem Durchsatz von 12,8 kg pro Stunde

>-■> Fine Vergleichsmessiing bei der Herstellung dei gleichen Art von Düngemittel mit dem gleicher Durchsatz pro Stunde, aber ohne die Verwendung dei ' orbeschriebenen stickstoffhaltigen Lösung zjr Staub Unterbindung, ergab eine Staubemission von 44,5 kg prc

hi Stunde. Die Verwendung der Staub unterbindender Lösung führte daher zu einer Verminderung um 71,2^ΟΛ des Betrages des als Schornstein;ibgas an die Umge bungsluft emittierten Düngemittelstaubes.

Während vorstehend im einzelnen bevorzugte Aus

i--> führtingsbeispiele angegeben wurden, versteht es siel· für den Fachmann, daß eine Vielzahl von Abwandlunger möglich sind, ohne den Schutzumfang der Erfindung zi verlassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunccn

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Mischdüngemitteln durch Trocknen von Düngemittelteilchen durch Hitze und Kühlen derselben mittels Kühlluft, wobei in der Kühlphase eine Staubemission an die Kühlluft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß man am Beginn der Kühlphase zur Reduzierung der Staubemission die wäßrige Lösung eines stickstoffhaltigen Salzes auf die Düngemittelteilchen aufsprüht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als wäßrige Lösung eine Mischung aus Ammoniumorthophosphat und Ammoniumpolyphosphat einsetzt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung etwa 44 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat und etwa 35 Gewichtsprozent Harnstoff enthält

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Lösung auf die in der Luft befindlichen Düngemittelteilchen aufsprüht

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Lösung in Mengen von etwa 2,5 bis 50 kg pro Tonne des granulierten Mischdüngemittels aufsprüht

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Lösung in Mengen von 15 bis 20 kg pro Tonne des granulierten Mischdüngemittels aufsprüht

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als wäßrige Lösung eine Stickstoffiösung mit mindestens 10 Gewichtsprozent Stickstof einsetzt.