DE2529100A1

DE2529100A1 - Prillverfahren

Info

Publication number: DE2529100A1
Application number: DE19752529100
Authority: DE
Inventors: John Kenneth Bradley
Original assignee: Fisons Ltd
Current assignee: Fisons Ltd
Priority date: 1974-07-06
Filing date: 1975-06-30
Publication date: 1976-01-22
Also published as: JPS5148772A; FR2276868A1; US3951638A; BE830749A; NL7507800A; GB1493612A

Description

Pr i Uv e r fahr e η

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Prillverfahren.

E3 wurde vorgeschlagen, "bei Prillverfahren geschmolzenes Material in eine Pulverzone fallen zu lassen, um den lall der Tröpfchen aus geschmolzenem Material zu dämpfen und die Verwendung kleinerer Prilltürme zu ermöglichen. Bei diesem Verfahren werden die Tropfen ausserdem mit Pulver auo dieser Pulverzone überzogen, wodurch eine Konditionierung, z.B. eine Verhinderung des Zusammenba-ckens, der Prillkörner erreicht

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werden kann. Meistens nehmen die Tropfen beim Fallen durch die Pulverzone jedoch übermässig grosse Pulvermengen an, und die Pulver-Aufnahme lässt sich nicht auf einen annehmbaren Wert bringen.

Es wurde nun gefunden, dass die Pulveraufnahme herabgesetzt werden kann, indem man einen Teil oder das gesamte Pulver mit einer Silizium-organischen Verbindung behandelt. Indem man das Ausmaß der Pulverbehandlung entsprechend variiert, kann man die Pulveraufnahme sogar bei geschmolzenen Materialien, wie Harnstoff, die besonders viel Pulver mitnehmen, leicht regulieren. Ausserdem wurde gefunden, dass mit Teilchen, die mit einer Silizium-organischen Verbindung behandelt wurden, eine viel höhere Pulverkonzentration (d.h. kg/nr ) in einem, mit bestimmter linearer Geschwindigkeit strömenden Gas erzielt werden kann als bei Verwendung von unbehandelten Teilchen, Man kann also die gleichen Ergebnisse mit noch kleineren Prilltürmen erhalten oder einen Turm gleicher Höhe mit einer geringeren Gas-Fliessgeschwindigkeit betreiben; im ersten Falle werden Investitionskosten und im zweiten Betriebskosten gespart.

Durch die vorliegende Erfindung wird also ein Verfahren zur Herstellung von Prillkörnem geschaffen, bei dem Tropfen eines geschmolzenen Materials durch eine Pulverzone bzw.Staubzone fal, len, die Teilchen enthält, welche mit einer Silizium-organischen Verbindung behandelt wurden.

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Das erfindungsgemasse Verfahren eignet sich zur Herstellung von Prillkörnern*aus einer Vielzahl von Materialien, z.B. aus geschmolzenen Düngemitteln, wie Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfatnitrat, Ammoniumphosphate, Kaliumphosphate, Kaliumnitrat , Natriumnitrat, Harnstoff und Mischungen dieser Substanzen miteinander oder mit anderen Materialien. Die Erfindung eignet sich besonders zur Herstellung von Harnstoff-Prillkörnern. Andere geschmolzene Materialien, wie z.B. Natrium- oder Kaliumhydroxyd , Kaliumchlorid oder Schwefel, können ebenfalls behandelt v/erden.

Das Pulver, bzw. der Staub in das die Tropfen aus geschmolzenem Material fallen, kann aus verschiedenen Materialien und Materialmischiingen bestehen.Vorzugsweise,insbesondere bei Verwendung von Pulvermischungen,besteht das Pulver wenigstens teilweise aur> einem Stoff,der in unbehandeltem Zustand von dem geschmolzenen Prillenmaterial benetzt wird,d.h.der Berührungswinkel zwischen dem Pulver und dem geschmolzenen Material sollte weniger als betragen,so dass das Pulver von dem geschmolzenen Material aufgenommen werden kann.Ausserdem ist es erwünscht,dass das Pulver eine Affinität für Wasser zeigt, damit es ein Zusammenbacken der Prillkörner verhindert.Schlieεsuch sollte das Pulver aus einem Material bestehen, das unter den Bedingungen des Prillverfahrens thermisch stabil ist. Das Pulver braucht jedoch nicht inert gegenüber dem geschmolzenen Material zu sein, und man kann Pulver verwenden, die mit den geschmolzenen Materialien reagieren und * »prills»

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Produkte bilden, die von dem geschmolzenen Material benetzt werden und deren Anwesenheit in den Prillkörnern erwünscht ist. Man kann also z.B. Ammoniumnitrat in eine Pulverzone fallen lassen, die Magnesiumoxyd oder Magnesiumcarbonat enthält, welches mit dem Ammoniumnitrat unter Bildung von Magnesiumnitrat reagiert, das von dem Ammoniumnitrat leicht benetzt wird und den fertigen Prillkörnern gute Wärmefestigkeit verleiht sowie ein Zusammenbacken der Körner verhindert.

Beispiele für geeignete Pulver sind die Aluminium-, Calcium- oder Magnesiumsalze oder -verbindungen, wie die Nitrate, Carbonate, Sulfate oder Oxyde dieser Verbindungen; Talkum; Pullererde; Montmorillonite, zweckmässigerweise solche mit geringem Caleitgehait; Attapulgit-Ton; Kaolin; Bindeton; Phosphaterz; Düngemittel,wie Kaliummetaphosphat,Kaliumchlorid,Kaliumsulfat, Ammoniumsulfate und Ammoniumphosphate; organische Polymerisate, wie pulverisiertes Polyäthylen; sowie die Materialien, die zu. Prillkörnern verarbeitet werden sollen.

Die Pulverteilchen sind zweckmässigerweise kleiner als 100 vorzugsweise kleiner als 50 M/.

Beispiele für erfindungsgemäss geeignete Silizium-organische Verbindungen sind die Halogensilane, wie Methyltrichlorsilan, und Polysiloxanharze in Form von ölen oder Feststoffen. Geeignete Polysiloxane sind die Mono- oder Di-alkyl-, -alkoxy-, -aryl-

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oder -aryloxysiloxane oder gemischte Siloxane, die Aryl- und Alkylgruppen oder unterschiedliche Alkylgruppen enthalten. Vorzugsweise enthalten die Alkylgruppen etwa 1 bis. 6 Kohlenstoffatome, Beispiele für geeignete Polysiloxane sind ein Methylhydrogenpolysiloxan, Dimethylpolysiloxan, Phenylmetliylpolysiloxan oder Dibutylpolysiloxan. Methylpolysiloxair ist besonders geeignet. Gegebenenfalls kann das Aushärten des Polysiloxans in situ auf den "behandelten Teilchen stattfinden.

Die Behandlung der Pulverteilchen mit der Silizium-organischen Verbindung kann in beliebiger Weise erfolgen, vorzugsweise jedoch vor Eintritt der Teilchen in die Pulverzone; man kann. z.B. eine Lösung, Emulsion oder Suspension der Verbindung in einem Lösungsmittel, wie Xylol oder einem chlorierten Kohlenwasserstoff, auf die Teilchen aufsprühen, während diese sich in einer rotierenden Pfanne, einem Wirbelbett oder in einer Mühle, in der sie zu der gewünschten Grosse zermahlen werden, befinden. Viele behandelte Pulver, die sich für das erfindungsgemässe Verfahren eignen, sind im Handel erhältlich.

Die Menge an Silizium-organischer Verbindung auf den behandelten Pulverteilchen kann variiert werden, um die für einen bestimmten Fall gewünschte Pulveraufnahme zu gewährleisten. Vorzugsweise wird zwar das gesamte Pulver mit etwa 0,1 Gew.-5^ bis etwa 5 Gew.-^, insbesondere 0,5 Gew.-$ bis 1 Gew.-$ der Siliziumorganischen Verbindung behandelt; man kann jedoch auch Pulver

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mit einer bestimmten Menge Siliziumorganischer Verbindung, z.B. etwa 2 Gew. -$,behandeln und das behandelte Pulver dann mit einer entsprechenden Menge unbehandelten Pulvers mischen, um den für den jeweiligen Zweck gewünschten Gesamtgehalt an Silizium-organischer Verbindung zu erzielen. Durch Verwendung einer Mischung aus behandelten und unbehandelten Pulverteilchen kann sogar eine stärkere Herabsetzung der Pulveraufnähme erreicht werden als bei Verwendung von einheitlich behandelten Teilchen.

Bei Durchführung des erfindungsgemäasen Verfahrens wird das geschmolzene Material,z.B. mit Hilfe eines Prillkopfes vom Typ "Spinning-Basket" oder durch eine Art Berieselungs-Prillkopf, in Form von Tröpfchen in einen Turm eingeführt, der die Pulverzone enthält. Diese Pulverzone wird zweckmässigerweise durch einen Gasstrom gebildet, der von unten nach oben durch den Turm strömt; die Pulverteilchen werden mitgeführt oder sind in dem Gasstz'om suspendiert. Die Pulverkonzentration in der Pulverzone beträgt im allgemeinen etwa 0,1 kg bis 5 kg pro nr Gas.Die Fließgeschwindigkeit des Gases beträgt vorzugsweise etwa 0,1 bis 1,2 m/sec, z.B.etwa 0,3 bis 0,7 m/sec,und die Pulverzone ist wenigstens etwa 1 m läng. Als Gas kann Stickstoff ,Kohlendioxyd oder andere inerte Gase verwendet werden; Luft wird jedoch bevorzugt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird in dem Prillturm unterhalb der Pulverzone ein Wirbelbett bzw.Fließbett erzeugt,das z.B.etwa 15 bis 200 cm, insbesondere

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etwa 40 bis 120 cm tief ist.Dieses Wirbelbett dient als Polster in das die mit- Pulver überzogenen, aber noch nicht vollständig festen Tröpfchen fallen, und ausserdem als Kühlzone, in der die Tröpfchen weiter abgekühlt werden. Das Wirbelbett kann aus den oben für die Pulverzone genannten Materialien bestehen, obgleich die Materialien der Pulversone und des Wirbelbettes nicht identisch sein müssen, oder es wird durch die verfestigten Tröpfchen gebildet. Zweckmässig wird das Wirbelbett erzeugt, indem man eine einzige Pulversorte :in .den Prillturm einführt,die Teilchen unterschiedlicher Größe von z.. B. weniger als etwa 10 A' bis 200 & oder mehr enthält* In dem Turm wird das Pulver durch den Gasstrom getrennt und bildet ein unteres Wirbelbett und eine obere Pulverzone.

Das Wirbelbett kann auch gebildet werden, indem man einen getrennten Gasstrom, zusätzlich zu dem Gasstrom der Pulverzone, anwendet; die Fliessgeschwindigkeit dieses Gasstromes in dem Wirbelbett ist dann geringer als in der Pulverzone, z.B. etwa 6 bis 60 cm/sec.

Die nachstehenden Beispiele erläutern das erfindungsgemässe Verfahren. Wenn nicht anders angegeben, stehen alle genannten Teile und Prozentsätze für Gew.-Teile bezw. Gew.-%.

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Beispiel 1

Geschmolzenes Material, das eine Temperatur "unmittelbar oberhalb seines Schmelzpunktes aufwies, wurde in einer 2 m hohen Säule mit einem !Durchmesser von 7,5 cm zu Prillkörnern verarbeitet; durch diese Säule wurde Luft mit einer Geschwindigkeit von 200 l/Min geblasen. Zuerst wurde eine Beschickung aus 800 g eines Silikon-behandelten Pulvers, dessen Teilchen alle kleiner als 10OyU* waren, in die Säule gegeben. Unter dem Einfluss des Luftstromes bildete sich am Boden der Kolonne ein 0,7 m tiefes, dichteres Wirbelbett, und die weniger dichte Puiverzone nahm den Raum über diesem V/irbelbett ein. Pulver, das aus dem Turm getragen wurde, wurde wiedergewonnen und zusammen mit frischem Pulver zurückgeführt, um die Pulverkonzentration in dem Turm aufrechtzuerhalten. Die Ergebnisse der Prillverfahren, die mit verschiedenen Pulvern und geschmolzenen Materialien durchgeführt wurden, sind nachstehend zusammengefasst.

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Menge der

Staub bzw. Pulver	Silizium- organischen Verbindung		Geschmolzenes Material
Talkum		io Sili kon A	Harnstoff
Talkum	1	,5 $> Sili kon B	Harnstoff
Talkum	0	,0 Io Sili kon B	Harnstoff
Talkum	1	___	Harnstoff
Fuller- erde		io Sili kon C	Ammonium nitrat
Fuller- erde	1	——_	Ammonium nitrat
Fuller- erde		io Sili kon C	Ammonium nitrat
Fuller- erde	1	Ammonium nitrat

Wasser- Temp, gehalt des Staub d.geschm. geschm« aufMaterials Mater. nähme

0,2
0,2
0,2

Ό,2

0,4
0,2

0,3
0,2

132

132⁽

132

132¹

Vl

174

170*

170¹

9,0 3,8 2,1 1,9 • 9,4 5,9 5,7 2,0

Die Silikone A und B sind Methylphenylpolysilixanharze und Silikon C ist ein Methylpolysiloxan, das teilweise methoxyliert wurde und einen Härtungskatalysator enthält. Die Silikon-behandelten Pulver wurden hergestellt, indem man eine Lösung der Silikonverbindung in Xylol und Leichtbenzin auf ein sich bewegendem Bett der Teilchen sprühte.

Beispiel 2

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei man unterschiedliche Mengen an Silikon C auf verschiedene Pulver aufsprühte. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefasst.

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- ίο -

Staub bzw. Pulver	Menge an .Silikon C	Geschmolzenes Material	Wasser gehalt d.geschm. Materials	Temp, des geschia. Mater.	Staub auf nahme
Talkum		Harnstoff	o,i io	133°	30 96
Talkum	1 *	Harnstoff	0,2 io	133°	2 f>
Fuller erde	___	Harnstoff	0,7 io	133°	30 io
Fuller erde	1.3*	Harnstoff	0,6 io	133°	20 io
Fuller erde	2,5 io	Harnstoff	0,4 i>	133°	5 3*
Bindeton	2,5 *	Harnstoff	0,2 *	133°
Talkum	0,3 io	Harnstoff	0,1 io	134°	2,5 io

Beispiel 3

Geschmolzenes Ammoniumnitrat einer Temperatur von 174° wurde zu PrillkÖrnern verarbeitet; der Prillturm hatte eine Höhe von 5 m und einen Durchmesser von 0,6 m, und die Fliessgeschwindigkeit der Luft in dem Turm betrug 0,5 m/seo. Zuerst wurden 150 kg Fullererde, deren Teilchen alle kleiner als 70 Mr waren, in den Turm gegeben. Die Fullererde bestand aus einer Mischung der untengenannten Mengen an behandeltem und unbehandeltem Pulver. Unter dem Einfluss des Luftstromes bildeten die Teilchen am Boden der Kolonne ein etwa 1,2 m tiefes Wirbelbett und in dem Raum oberhalb des Y/irbelbettes eine weniger dichte Pulverzone (Pulverkonzentration etwa 0,3 kg/nr). Das von den austretenden Gasen mitgeführte Pulver wurde wiedergewonnen und mit frischem Pulver in die Kolonne zurückgeführt, um die Pulverkonzentration aufrechtzuerhalten.

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Es wurden Prillverfahren rait unterschiedlichen Mengen an unbehandelter Fullererde und Pullererde, die gemäss Beispiel 1 mit Silikon 0 überzogen worden war, bis die Teilchen 1,5 Gew.-$ Silikon aufwiesen. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefasst.

Pulver-Zusammens etsung unbehandelt

io behandelt	Staubaufnahme der Prillkörner
	6 io
100	0,8 ⁰Jo
25	1,5 °h
12,5	2,5 io

100

87,5

Beispiel 4

Das Prillverfahren des Beispiels 3 wurde wiederholt, wobei jedoch das Pulver entweder behandelt oder unbehandelt war und die Fliessgeschwindigkeit der Luft durch den Turm variiert wurde, um die geringste Geschwindigkeit zu ermitteln, bei der eine zufriedenstellende Verwirbelung des Pulverbettes erreicht wurde und gute Prillkörner erhalten wurden. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefasst.

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Fliessgeschwindigk. Pulver ,.. „.. der Luft

Unbehandelt 0,3 m/sec

0,6 m/sec

"behandelt mit

5 Gew.-^ Silikon C 0,1 m/sec

Bemerkungen

ungenügende Verwirbelung
unzureichendes Produkt

ausreichende Verwirbelung Produktqualität annehmbar

Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass, nach Behandlung der Pulverteilchen mit einer Silizium-organischen Verbindung, das Prillverfahren mit geringerer Gas-Fliessgesehwindigkeit durchgeführt werden kann. Es wurde auch festgestellt, dass die Pulverkonzentration (erkennbar an dem Druckabfall über den Tütenfilter, die zur Gewinnung des Pulvers aus den austretenden Gasen verwendet wurden) in dem Gasstrom bei behandeltem Pulver höher war (um einen Faktor von etwa 2) als bei unbehandeltem Pulver. Hieraus kann geschlossen werden, dass man die Höhe des Prillturmes verringern kann und trotzdem ein annehmbares Produkt erhält.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche:

nj Verfahren zur Herstellung von Prillkörnern, dadurch gekennzeichnet, dass man Tröpfchen eines geschmolzenen Materials, insbesondere eines geschmolzenen Düngemittels, durch eine Pulverzone fallen lässt, die Staub- bzw.Pulver-.teilchen enthält,die .mit einer Silizium-organischen Verbindung, vorzugsweise einem Halogensilan oder einem Polysiloxan, behandelt worden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die .Silizium-organische Verbindung in einer Gesamtmenge von etwa 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-^ auf die Pulverteilchen aufgebracht worden ist.
5· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung aus Pulverteilchen, die mit einer Silizium-organischen Verbindung behandelt wurden, und aus unbehandelten Pulverteilehen verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverzone über einem Wirbelbett der Teilchen gebildet wird.

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-H-
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverzone durch einen Gasstrom erzeugt wird, der, vorzugsweise mit einer linearen Fliessgeschwindigkeit von etwa 0,1 bis 1,2 m/sec, von unten nach oben durch die Kolonne strömt und die Pulverteilchen mitführt oder suspendiert enthält, wobei die Pulverkonzentration vorzugsweise etwa

0,1 bis 5 kg pro m Gas beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

dass Pulverteilchen einer Grosse von weniger als etwa 50 /l>

verwendet werden,
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Pulverteilchen aus bzw. mit Aluminium-,Calcium- oder Magnesiurasalzen oder -verbindungen, Talkum, Fullererde, Montmorilloniten, Attapulgit-Tonen,Kaolin, Bindeton,Phosphaterz, Düngemitteln und/oder den Materialien,die zu Prillkörnern verarbeitet werden sollen, verwendet werden.

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