DE2533328A1

DE2533328A1 - Pfannengranulierungsverfahren fuer die herstellung von stickstoffhaltigen produkten

Info

Publication number: DE2533328A1
Application number: DE19752533328
Authority: DE
Inventors: Oeyvind Skauli
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Norsk Hydro ASA
Priority date: 1974-07-26
Filing date: 1975-07-25
Publication date: 1976-02-12
Also published as: SE7508183L; IT1040154B; EG11720A; FI62628B; SE395617B; FI752127A; NL7508914A; OA05060A; JPS5137098A; IE41302B1; DD118995A5; HU173369B; DK137068C; DK137068B; FR2279457A1; IN142375B; IL47754A0; IL47754A; YU188775A; BR7504741A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing F. Wi::cxmann, 2533328

DiPL.-InG. H. Wl'.IGKlviANN, Dh'L.-PhYS. Dr. K. FlNCKE

H/WE/ZB Dipl.-Ing. RAAVeickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 Case 33696 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

NORSK HYDRO A.S, Bygd^y Alle 2, Oslo 2, Norwegen

Pfannengranulierungsverfahren für die Herstellung von stickstoffhaltigen Produkten

Die Erfindung betrifft ein Pfannengranulierungsverfahren für stickstoffhaltige Produkte mit niedrigem Wassergehalt oder für stickstoffhaltige Produkte, die im wesentlichen wasserfrei sind, aus reinen oder gemischten Schmelzen aus Verbindungen, wie Harnstoff, Ammoniumnitrat und -phosphat, mit oder ohne weitere zugefügte Verbindungen. Diese Produkte werden hauptsächlich als Düngemittel verwendet und es ist wesentlich, daß sie in Form starker und lagerfähiger Körnchen mit guter Zerstäubungsfähigkeit vorliegen.

Während der Pfannengranulierung entstehen die Körnchen allmählich bzw. wachsen allmählich, indem man eine flüssige Phase gegen eine sich bewegende Schicht aus Material auf einer runden rotierenden und geneigten Pfanne aufsprüht oder darauf verteilt, wobei auf die Pfanne vergleichsweise feinverteilte Feststoffe als Kühlmittel gegeben werden. Verwendet man eine Pfanne, so erhält man die Wirkung, daß das Produkt, d. h. die Körnchen auf der Pfanne, entsprechend ihrer Größe klassifiziert werden.

509887/0962

Wenn sich die Größe der Teilchen erhöht, so bewegen sie sich allmählich aufwärts in der Schicht und nach außen in Richtung auf die Peripherie der Pfanne auf solche V/eise, daß, wenn die Körnchen die geeignete Größe erreicht haben, sie über die Pfannenkante hinwegrollen, an dem Teil der Pfanne, wo die Teilchen durch Rotation der Pfanne hingehoben werden. Kleinere Teilchen werden auf der Pfanne zurückgehalten und wachsen bis sie groß genug sind, so daß sie über die Pfannenkante hinwegrollen. Durch richtigen Betrieb der Pfanne besitzen die Teilchen, die die Pfanne verlassen, eine recht einheitliche Größe. Die Teilchengröße ist hauptsächlich eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit der Pfanne und des Neigungswinkels.

Die Menge des Materials der sich bewegenden Schicht ist über dem Pfannenbereich nicht einheitlich verteilt. Die größte Menge befindet sich auf dem Teil, der sich nach aufwärts bewegt, wo die Teilchen über die Pfannenkante hinwegrollen. Hier findet in entgegengesetzter Richtung der Aufhebungsbewegung der Pfanne eine kontinuierliche Gleitwirkung statt. Die Materialtiefe nimmt in Richtung auf die diametral entgegengesetzte Kante ab.

Pfannengranulierungsverfahren wurden ursprünglich entwickelt, um trockenes Pulvergut und fein verteiltes Material während der Zugabe von Feuchtigkeit,üblicherweise Wasser, in größere kugelförmige Körnchen oder Pellets zu überführen, wobei die Körnchen hauptsächlich durch Verkleben oder Agglomeration der · einzelnen Teilchen gebildet werden.

Die Granulation durch Agglomeration ist ein zufriedenstellendes Verfahren, wenn frei fließendes pulverförmiges Material verwendet wird, beispielsweise bei der Herstellung von Pellets für metallurgische Zwecke, der Aufarbeitung von Mineralien, Erzen usw. mit Wasser oder anderen flüssigen Bindemittels mit niedriger Viskosität. Die Pfannengranulierung von im wesentlichen

509887/098?

-3- 2 b 3 3 3 2 8

wasserfreien Schmelzen, beispielsweise Düngemitteln, wurde früher versucht, aber mit schlechten Ergebnissen. Es ist wünschenswert, bei solchen Verfahren recht kleine Teilchen herzustellen und es ist wesentlich im Hinblick auf die Vermischbarkeit, Segregation, Zerstäubungsfähigkeit usw., daß die Teilchen fest sind und ungefähr einheitliche Größe besitzen.

Verwendet man die oben erwähnten Schmelzen aus Düngemitteln, so ist es bis jetzt unmöglich gewesen, gleichzeitig mit hoher Wachstumsgeschwindigkeit und dichter Teilchengröße eine zufriedenstellende Klassifizierung zu erreichen.

Die Mobilität der einzelnen Teilchen nimmt ab, wenn die zirkulierende Masse aus Feststoffen durch die warme Schmelze stark befeuchtet wird. Dadurch wird die Klassifizierung und der Sortiermechanismus vermindert, da die freien Gleitflächen zerstört werden und pulsierende Ströme treten auf, die zu einem unkontrolliertem Wachstum und einem Überfließen von nicht vervollständigten Teilchen über den Rand der Pfanne führen. Gleichzeitig findet eine Reagglomeration von zu klebrigen einzelnen Teilchen statt, die große warme Aggregate bilden, zu heiß werden und zu einer warmen,klebrigen, kristallinen Masse disintegrieren. Dieses Material wird sich daher in der Pfanne ansammeln und das Verfahren wird abgebrochen. Um solche Schwierigkeiten zu vermeiden und eine zufriedenstellende Granulierung solcher Schmelzen zu erreichen, wurden die Agglomerationsverfahren fallengelassen und man hat die Granulierung bei niedrigen Temperaturen durchgeführt und andere Spezialbedingungen verwendet, um eine schnelle und vollständige Verfestigung der Schmelze zu bewirken, die auf die einzelnen Teilchen gesprüht wird. Feste kugelförmige Körnchen, die sich auf konzentrischen Schichten aus verfestigter Schmelze bilden, werden unter Verwendung dieses Verfahrens erhalten.

In der US-Patentschrift 3 117 020 wird ein Verfahren zur Pf annengranulierung einer im wesentlichen wasserfreien Lösung aus Harnstoff und Ammoniumnitrat beschrieben, wobei die Lösung einen vorbestimmten Wassergehalt von 5-8 Gew.-% besitzt. Die Granulierung erfolgt unter solchen Bedingungen, daß das Wasser verdampft, wenn die Lösung auf die sich bewegenden Teilchen der Schicht gesprüht wird, und dabei wird eine ausreichend niedrige Temperatur verwendet, so daß sichergestellt wird, daß sich die zugefügte Schicht unmittelbar verfestigt. Die obere Konzentrationsgrenze der Lösung beträgt 95 Ge\f.-% und in dieser Patentschrift wird angegeben, daß ein niedrigerer Wassergehalt als 5 Gew.-% eine Verminderung in der Wärmeentfernung ergibt und daß die sich bewegenden Teilchen der Schicht in eine klebrige Masse überführt werden, die nicht zu handhaben ist.

In der US-Patentschrift 3 408 169 wird ein Verfahren zur Pfannengranulierung von Schmelzen aus Harnstoff und Ammoniumnitrat beschrieben. Entsprechend dieser Patentschrift wird wasserfreier Harnstoff- oder Ammoniumnitratschmelze auf eine speziall gebildete Zone aus sich schnell bewegenden gekühlten Teilchen gesprüht. Diese Zone ist im wesentlichen diametral entgegengesetzt zu einer dickeren Schicht zunehmender Form angeordnet, die sich langsamer bewegende, rollende Teilchen an dem Abgabeteil der Pfanne enthält. In dieser Zone ist eine relativ dünne, dicht gepackte Schicht aus kleinen Teilchen vorhanden, vermischt mit gekühlten Feststoffen, die auf die Pfanne gegeben wurden. Die kleinen Teilchen folgen der Pfanne während ihrer Rotierung, wohingegen die gekühlten Feststoffe an den äußersten oberen Teil der Pfanne bewegt werden und sich mit den wärmeren kleinen Teilchen gerade bevor die heiße Schmelze auf die Pfanne gesprüht wird, vermischen. Dabei findet ein schnelles Abkühlen und eine Verfestigung der Schmelze statt und eine unkontrollierte Agglomeration wird vermieden. Dichte Körnchen entstehen, die eine zwiebelartige Struktur besitzen und die aus verschiedenen konzentrischen Schichten aus verfestigter Schmelze bestehen.

509887/0962

Trotz der Tatsache, daß die Schwierigkeiten bei der Pfannengranulierung von im wesentlichen wasserfreien stickstoffhaltigen Produkten gelöst wurden, haben diese bekannten Verfahren, bei denen Schichtbildungsverfahren für die Herstellung von Körnchen verwendet werden und wobei die Körnchen Schichten aus verfestigter Schmelze enthalten, industriell keinen Durchbruch gebracht, verglichen mit der Rotationstrommelgranulierung und den verschiedenen Erzaufbereitungsverfahren. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß die Abgabe bzw. die Ausbeute der Pfanne bei solchen Niedrigtemperaturverfahren zu niedrig ist, bei denen eine Verfestigung der Schmelze in Schichten das Teilchenwachstum bestimmt und wobei eine Netto-

pfannenabgabe von 500 - 800 kg/m h als hoch angesehen wird.

Die in der Literatur gegebenen Beispiele für die Produktionskapazität einer Pfanne für die Granulierung von Harnstoff, Ammoniumnitrat und Ammoniumnitrat/Calciumcarbonat betragen

15» 6 und 8 t/m pro Tag und diese Werte werden als natürliche obere Produktionsgrenze für eine Einheit angesehen. ^

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zügrunde, ein neues und verbessertes Verfahren für die Pfannengranulierung von im wesentlichen wasserfreien stickstoffhaltigen Produkten zu schaffen, das für Düngemittelhwecke verwendet werden soll und bei dem eine wesentlich höhere spezifische Abgabe und Produktionskapazität erhalten wird, als dies früher möglich war, und wobei die speziellen hohen Temperaturen der Teilchenschicht ausgenützt werden und wobei es gleichzeitig möglich ist, das Wachstum und die Größe der Teilchen zu regulieren und zu kontrollieren.

Erfindungsgemäß soll ein einfaches und zuverlässibes Verfahren für die Pfannengranulierung der oben erwähnten'Schmelzen geschaffen werden, wobei Feststoffe und Schmelze auf solche Weise und unter Verwendung solcher Bedingungen eingeführt werden,

509887/Ü962

daß in der Oberfläche der Schicht in dem Bereich der Pfanne, wo die größten Teilchen konzentriert sind, eine Hochtemperaturzone aufrechterhalten wird und wobei fertige granulierte Teilchen mit dichter Struktur und hoher Festigkeit gebildet werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Pfannengranulierungsverfahren für die Herstellung von stickstoffhaltigen Produkten mit niedrigem Wassergehalt oder solchen, die im wesentlichen wasserfrei sind, bei dem heiße stickstoffhaltige Schmelze und gekühlte Feststoffe auf eine Pfanne gegeben werden und wobei während der Rotation der Pfanne eine im wesentlichen sichelförmige Schicht aus sich bewegenden Teilchen gebildet wird, mit einer Dicke oder Tiefe, die allmählich in Richtung auf die Peripherie der Pfanne und den überfließenden Teil zunimmt, d. h. von einer Stellung von ungefähr 2.00 Uhr bis zu einer Stellung bis zu ungefähr 6.00 Uhr, wenn die Pfannenoberfläche als Zifferblatt betrachtet wird und die Rotation der Pfanne entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft. Das feste Material wird auf die Pfannenbodenoberflache auf solche Weise gegeben, daß abwärts gleiten^· de Teilchen das eingefüllte kühlere Material bedecken. Die Temperatur des aus der Pfanne entnommenen Materials wird im Bereich von 4 - 25°C unter dem Schmelzpunkt des Materials gehalten. Der Hauptteil der Schmelze wird auf die Oberfläche der Schicht in einer Zone innerhalb eines Quadranten von 12.00 Uhr bis 3.00 Uhr gesprüht, wo die größeren Teilchen auftreten und wobei die höchsten Temperaturen, die in der sich bewegenden Materialschicht entstehen, innerhalb dieser Zone konzentriert sind.

Weiter wichtige Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Granulierungspfanne mit Beschickungseinrichtungen und folgenden Einheiten für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

509887/0962

Fig. 2 ist ein senkrechter Querschnitt längs der gestrichelten Linie von der 4-Uhr-Stellung zur 10-Uhr-Stellung in Fig. 3 durch die Pfanne und erläutert insbesondere, wie die Schicht entsteht und wie die Klassifizierung der Teilchen auf der Pfanne stattfindet.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Pfanne, wo schematisch die entsprechenden Bewegungsbahnen der Teilchen dargestellt sind.

Fig. 4 ist ein Querschnitt eines Harnstoffteilchens, das erfindungsgemäß hergestellt wurd.

In Fig. 5 ist ein Teil der Bruchoberfläche eines erfindungsgemäß hergestellten Ammoniumnitratteilchens dargestellt.

Fig. 6 ist ein Querschnitt eines Harnstoffteilchens, das nach dem oben beschriebenen bekannten Verfestigungsverfahren hergestellt wurde. _v

Es wurde gefunden, daß es möglich ist, das erfindungsgemäße regulierte Agglomerationsverfahren durchzuführen, wenn die Temperatur in der Schicht gemessen in dem Entnahmestrom des Materials in einem Intervall von 4 - 25°C unter dem Schmelzpunkt des Materials liegt. Bei Vielkomponentensysteinen ohne definierten Schmelzpunkt sind die fraglichen Temperaturen solche, bei denen wesentliche Teile des Materials in geschmolzener Phase auftreten. Nach Beginn des Verfahrens ist die Temperatur in der Schicht der wichtigste Verfahrensparameter und es ist erforderlich, sie innerhalb der engen Grenzen zu halten. Überraschenderweise wurden Teilchen mit ausreichender Festigkeit bei Temperaturen bis nahe zum Schmelzpunkt des Materials erhalten, ohne daß die Teilchen zerbröckeln oder ihre Mobilität verlieren. Die Wachstumsgeschwindigkeit nimmt bei diesen Bedingun-

5ü9887/Q962

gen zu und die Produkte besitzen eine homogene und mechanisch feste Struktur.

Die kontrollierte Agglomeration kann in der in Fig. 1 schematisch dargestellten Vorrichtung durchgeführt werden. In der Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen in allen Zeichnungen für die Bezeichnung der gleichen Elemente verwendet. Ih den Fig. 2 und 3 wird schematisch dargestellt, wie sich das Material während des Verfahrens quantitativ auf der Pfanne verteilt. Die Pfanne in Fig. 3 wird in Form eines Uhrzifferblatts gezeigt, um die relativen Stellungen zu kennzeichnen. Die Stellungen werden entsprechend den Stundenzahlen 1-12 bezeichnet. Die Rotation der Pfanne soll entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verlaufen.

Die Pfanne 1 ist mit einem Rand 2 ausgerüstet, dessen Höhe variiert werden kann. Der Pfannenneigungswinkel zu der horizontalen Ebene, der Winkel ν der Fig. 1 und die Rotationsgeschwindigkeit η können ebenfalls variiert werden. Die Roationsge- ^ schwindigkeit sollte von 50 bis 80 %, bezogen auf die kritische Rotationsgeschwindigkeit, variieren, die von den fraglichen Dimensionen abhängt.

Feststoffe von der Leitung 3 fließen über eine Leitung 4 nahe an die Bodenoberfläche der Pfanne und bevorzugt weit herab in der Pfanne. Der Schmelzstrom aus der Leitung 5 wird über einen flexiblen verstärkten Schlauch 6 zu einer Düse 7 geleitet, wodurch eine mehr oder weniger feine Dispersion der Schmelze auf den Feststoffen möglich wird. Die flexible Bauart ermöglicht ebenfalls, daß eine oder mehrere Düsen in gewünschten Stellungen und Winkeln relativ zu der Ebene der Pfanne verwendet werden können, da in dem Verfahren die Konzentration des Hauptteiles der Schmelze vorangenommen wird, auf solche Weise, daß eine besonders warme Wachstumszone auf der Oberfläche der Schicht in dem Teil der Pfanne gebildet wird, wo sich die gröberen Teilchen bewegen. In den Fig. 2 und 3 ist die Fläche

angezeigt, wohin der Hauptteil der Schmelze gegeben wird. Die Zone 9 zeigt das an, was als maximal konzentriertes Schmelzsammeigebiet bezeichnet wird und wo die Hauptmenge der aus der Düse 7 zugeführten Schmelze die Pfanne trifft.

In Fig. 3 sind die Bewegungsbahnen, denen die Teilchen auf der Oberfläche folgen, dargestellt. In Fig. 2 wird erläutert, daß die warme Zone, die durch schraffierte Fläche angegeben wird, wo sich die Teilchen schnell agglomerieren und abrunden, eine begrenzte Ausdehnung besitzt. Eine gute Teilchenbewegung wird innerhalb dieser warmen Zone erreicht, wenn nur geringe Mengen an feinem Material vorhanden ist. Wenn der in Fig. 2 dargestellte Teil beispielsweise von 2.00 Uhr bis 8.00 Uhr oder von 3.00 Uhr bis 9.00 Uhr anstelle von 4.00 Uhr bis 10.00 Uhr genommen wäre, würde das Bild in Fig. 3 sehr ähnlich sein, da die Hauptagglomerationsfläche auf der Pfanne üblicherweise zwischen 1.00 Uhr und 5.00 Uhr liegt.

Die Strömung der Teilchen bewirkt eine genaue Klassifizierung^, so daß wachsende Produktteilchen bei Temperaturen von 4-25°C unter dem Schmelzpunkt des Materials sich auf Vie gen bewegen, die zunehmend weiter nach rechts liegen. Die Teilchen bewegen sich schließlich aus der Wachstumszone heraus und fallen über den Pfannenrand, möglicherweise nachdem sie mehrere Zyklen um das Bahnrotationszentrum 10 gemacht haben. Die Temperatur wird mit einem Temperatursensor TI der Fig. 3 in dem Bereich gemessen, wo die vervollständigten Teilchen über den Pfannenrand fließen und dieser Sensor ist gerade unterhalb der Oberfläche und in Richtung auf die Bewegung der Teilchen angebracht .

Der schraffierte Bereich in der Fig. 2 erläutert die begrenzte Ausdehnung der warmen Zone in einer Ebene senkrecht zu der Pfanne. Eine gewisse Granulierung der feinsten Körnchen findet in den Übergangszonen statt, die die warme Zone begrenzen.

5G9887/Ü962

Der Hauptteil des festen feinen Materials wird nur mäßig erwärmt und dabei wird seine Fähigkeit, frei zu fließen, erhalten. Dies ist erforderlich, um eine Klassifizierung zu erreichen, durch die wachsende Teilchen in die wärmere Zone am oberen Teil (wie in Fig. 2 schraffiert) gebracht werden und um sie in Richtung auf die Oberfläche auszusortieren. Stabile Betriebstemperaturen werden relativ schnell erhalten. Es wird schnell ein Zustand hergestellt, bei dem die Vorerwärmung, die Agglomeration, die Glättung, die Sortierung und die Entnahme im Gleichgewicht stehen und bei dem die Abgabe auf ungewöhnlich hohe Werte erhöht ist. Wenn die Temperatur zu hoch wird, werden das Gleiten und die gute Klassifizierung verschlechtert. Wird das Verfahren bei zu niedrigen Temperaturen ausgeführt, so erhält man weniger dichte und weniger glatte Teilchen.

Ein Betrieb bei den hohen Temperaturen von 4 - 25°C unter dem Schmelzpunkt des Materials ergibt fertige Teilchen, die den Rand der Pfanne verlassen und keine Zeichen davon zeigen, daß sie durch und durch durch noch nicht verfestigte Schmelze^ befeuchtet sind - vergleiche die folgenden Beispiele. Ein Kühlen auf der Oberfläche verleiht den Teilchen ausreichende Festigkeit, so daß sie unbeschädigt über ein Abzugsrohr 11 in einen Produktkühler 12 fließen, der bekannter Bauart sein kann, beispielsweise des Wirbelschichttyps, des Trommeltyps oder des Schafttyps. Das Verfahren umfaßt alle bekannten Merkmale von Granulierungsanlagen, wie die Entfernung von Staub aus der erwärmten Luft 14 von dem Produktkühler 12 mit einem Filter 20, das Sieben des Produktes mit einem Sieb 21 und die Rezirkulation von Staub und gesiebten feinen Teilchen in die Pfanne über die Leitungen 13 und 15,und gegebenenfalls teilweise über eine Zerkleinerungseinrichtung 16. Das Wärmegleichgewicht der Pfanne kann in einigen Fällen durch Zugabe anderer Materialien außer denen, die von dem Luftfilter 20 und dem Sieb 21 zurückgeführt werden, erfolgen, beispielsweise kann man über die Leitung 17 ein festes Kühlmittel einleiten.

509887/Ü962

Im allgemeinen erfolgt die thermische Kontrolle des Verfahrens durch die Zurückführung gekühlter Produkte über die Leitung Eine solche Umwälzung war früher ein entscheidender Nachteil, da dadurch die Nettoproduktionskapazität der Pfanne begrenzt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dies von geringerer Bedeutung, da pro Einheitsfläche die Abgabe der Pfanne sehr hoch ist, vergleiche die Beispiele.

Bei der NPK-Produktion erhält man durch die Zugabe von Kaliumsalz einen großen Teil des erforderlichen festön Kühlmittels. Die Anwendung eines Teils der Schmelzverbindung als festes Kühlmittel wurde ebenfalls erfolgreich versucht. Wie in den folgenden Beispielen erkennbar ist, kann die hohe Siebabgabe mit Vorteil ausgenutzt werden, wenn man auf irgendwelche gezwungene Zurückführung des granulierten Produktes als Kühlmittel verzichtet. Ein zufriedenstellender Wärmeausgleich kann erreicht werden, indem man die Mengen der Verbindungen, die als Schmelze und als Kühlmittel eingeführt werden, frei auswählt. Das gesiebte Produkt kann aus der Vorrichtung über_v die Leitung 19 entnommen werden, ohne daß irgendein Teil von ihm in das Granulierungsverfahren zurückgeführt werden muß.

Fig. 4 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäß hergestellten Harnstoffteilchens. Der geschnittene Flächenbereich wurde verfärbt, um einen verbesserten Kontrast bei der Photograph!e zu erhalten.

In Fig. 5 ist die Ansicht eines nicht gefärbten Teils durch ein Ammoniumnitratteilchen dargestellt, das ebenfalls auf erfindungsgemäße Weise hergestellt wurde. Aus den Figuren ist klar erkennbar, daß die Teilchen eine dichte und homogene Innenstruktur besitzen und von einer recht einheitlichen und glatten Außenhülle umgeben sind. Die Teilchen scheinen durch und durch durch geschmolzene Phase befeuchtet zu sein und sie waren so hohen Temperaturen ausgesetzt, daß die Grenzflächen zwischen agglomerierten Teilchen beseitigt sind und daß typisch verfestigte Schichten oder Strata in der Innenstruktur nicht auftreten.

509887/0962

Im Gegensatz dazu ist in Fig. 6 ein Querschnitt durch ein Harnstoffteilchen dargestellt, das nach bekannten Verfestigungs- oder Schichtverfahren hergestellt wurde. Die Schnittansicht ist hier ebenfalls verfärbt worden, um den photographischen Kontrast zu verbessern.

Aus dem Bild ist erkennbar, daß dieses Teilchen eine Struktur besitzt, die aus konzentrischen Schichten besteht, die sich durch wiederholtes Abkühlen und wiederholte Verfestigung der Schmelze entwickeln.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1 Ammoniumnitrat mit einer Korngröße von 1,5 - 4,5 mm

Die Herstellung erfolgte in einer Pfanne mit einem Durchmesser von 3,5 m und die Höhe des Randes betrug 0,7 m. Eine NH^N(X-Schmelze, eingedampft zu einem Wassergehalt von 0,5 %> wurde in die Pfanne durch die Feststoffkegeldüse und bei einer *- Temperatur von 178⁰C in einer Menge von 10 300 kg/Std.gegeben. Die Kristallisationstemperatur der NH,NO,-Schmelze wird als 163°C gemessen. Die Düse wird mit dem niedrigsten statischen Beschickungsdruck (1 kg/cm ) betrieben.

Die längste Achse in dem ungefähr elliptischen Sprühbereich für die Schmelze beträgt 1,3 m und der Hauptteil der Schmelze trifft auf die Oberfläche der Feststoffe innerhalb des Quadranten von 12.00 bis 3.00 Uhr. Die Rotationsgeschwindigkeit beträgt 116 Upm und der Neigungswinkel beträgt 57»5°. 2700 kg/Std, feinkörniges ΝΗλΝΟ^ werden als Feststoffe verwendet. Die Gesamtmenge an NH-NO, beträgt 13 000 kg/Std.und dies war für die Pfanne offensichtlich eine niedrige Beladung, da 30 bis 40 % des Pfannenbereichs nicht verwendet wurde. Die Feststoffe

09887/0962

werden in dem Boden der Pfanne in Stellung 7.00 bis 8.00 Uhr eingefüllt. Die Temperatur des Produktstroms wird als 14O⁰C gemessen. Das Verfahren verläuft stabil und 77 % des Produktes besitzen eine Korngröße von 1,5 - 4,5 mm. Gesiebte Materialien werden zugegeben und in dem nicht verdampften ΝΗλΝΟ^ von der Herstellungsstufe gelöst.

Die Nettoabgabe bei dieser niedrigen Pfannenbeladung beträgt so

1030 kg/Std. m und kann leicht auf mindestens das Zweifache dieser Menge erhöht werden. Die niedrige Beladung ist nicht auf die Bauart der Pfanne zurückzuführen, sondern auf die begrenzte Kapazität der anderen Teile der Produktionsleitung.

Beispiel 2 Ammoniumnitrat 4 — 11 mm

NH^NO^-Schmelze wie in Beispiel 1 in einer Menge von 13 500 kg/ Std. wird in die Pfanne über eine flache Jetdüse mit niedrigem Beschickungsdruck gegeben. Der gesamte besprühte Bereich liegt im Quadranten 12.00 - 3.00 Uhr. Der Pfannenrand beträgt 0,8 nf. Die verwendeten Feststoffe besitzen bei 22⁰C eine mikrokörnige Qualität und alle Teilchen eine Größe unter 1 mm. 4 400 kg/Std. werden eingefüllt und ein stabiler Betrieb wird erreicht und die Temperatur des Produktes beträgt 147 C. Das Teilchenwachstum ist bei dieser Temperatur sehr hoch. Der Neigungswinkel beträgt 52,5° und selbst jetzt ist ein Teil der Pfannenbodenoberflache an der oberen linken Seite nicht bedeckt, was anzeigt, daß die Abgabe noch höher sein könnte. Die Rotationsgeschwindigkeit beträgt ungefähr 8 Upm. 96 % des Produktes liegen innerhalb der gewünschten Größe von 4 - 11 mm, so daß

die Nettoproduktion 1780 kg/Std. m beträgt.

Die Produktion eines gröberen Produktes wird ebenfalls durchgeführt, wobei man eine breitere Sprühdüse verwendet. Temperaturen bis zu 152⁰C sind annehmbar. Bei diesen Bedingungen ist es wesentlich, daß die besprühte Fläche so angelegt wird,

509887/0962

daß sich die warme Zone nicht zu weit ausdehnt. Y/enn das geschieht, wird der Gleitwinkel zu hoch, heißes Material rezirkuliert und vermischt sich mit dem feineren Material, die Klassifizierung und der Überfluß bzw. die Überströmung werden vermindert und das Verfahren bricht zusammen.

Beispiel 3 Harnstoff 1 - 4,5 mm

Zwei Ströme werden in eine Pfanne mit einem Durchmesser von 0,9 m und mit einem Rand von 0,26 m eingeleitet.

Harnstoffeschmelze bei 136°C: 1650 kg/Std. Der Düsendruck beträgt 4,6 atü. Es wird eine Feststoffkegeldüse verwendet.

Harnstoffeststoffe bei 28⁰C: 1310 kg/Std.

Die Feststoffe bestehen nur aus einem zerkleinerten gekühlten Produktstrom, wobei 4 - 8 % eine Korngröße unter 1,5 mm besitzen. Die Feststoffe werden weit unten auf die Pfanne ge- *- geben. Die Produkttemperatur des entnommenen Materials beträgt 128⁰C. Die Bewegungswege sind stabil und die Klassifizierung auf der gesamten Pfanne ist gut. Dementsprechend ist dies kein Anzeichen dafür, daß dies die maximale Abgabe ist. Das Produkt besitzt enge Größengrenzen. 88,7 % liegen innerhalb der gewünschten Grenze von 1,5 - 4,5 mm und 73 % innerhalb 2-4 mm. Das festgestampfte Litergewicht der 1,5 - 4 mm Fraktion beträgt 748 g/l und die mechanische Festigkeit der Teilchen ist sehr hoch. Die Nettoproduktion beträgt in diesem Fall 2480 kg/

ρ
Std. m . Ein stabiler Betrieb wird bei einer Schichttemperatur von 129 - 130⁰C erreicht.

Periodisch wird eine Qualität an Feststoffen angewendet, bei denen 50 % unter 1,5 mm liegen. Dies ergibt einen stabilen Betrieb bei 127 - 128⁰C, aber die Stellung der Düse ist kritischer. Das feine Material kann leicht zu warm und k]e brig werden, was ein Versagen mit sich bringt.

509887/Ü962

-15- 2B33328

Bei noch feineren Feststoffen muß die Temperatur auf 125°C erniedrigt werden und das Produkt ist weniger dicht und rein.

Beispiel 4 Herstellung von NPK-Dünger mit KCl als Kaliumverbindung

Auf einer Pfanne mit einem Durchmesser von 0,75 m und mit einem Rand von 0,255 m werden 840 kg NPK pro Stunde hergestellt. 90 % dieses Materials liegen innerhalb der Grenzen von 3 - 5 mm. Ungefähr 320 kg/Std. von einer im wesentlichen wasserfreien Ammoniumphosphat-Ammoniumnitrat-Schmelze mit einem N/P-Verhältnis von ca. 4 und einer Temperatur von 170⁰C werden in die Pfanne mit einem 15 cm breiten Sprühbereich quer zu der Richtung der Bewegung der gleitenden groben Teilchen auf die obere, sich bewegende Seite der Pfanne gegeben.

Der Feststoffstrom, der in Richtung auf den Pfannenboden gerichtet ist, enthält die folgenden Verbindungen. 242 kg KCl und 54 kg Kieserit bei 70⁰C, 76 kg zerkleinertes rezyklisiertes NPK-Material bei 30⁰C und 148 kg der NP-Verbindung in * nicht geschmolzenem Zustand bei 25 C, alle Angaben pro Stünde und mit einem Wassergehalt unter 0,5 %. In dem NPK-Produkt mit dieser Zusammensetzung treten geringe Mengen an geschmolzener Phase von ca. 124 C auf und wesentliche Mengen an geschmolzener Phase sind zuerst bei ca. 130 C vorhanden.

Die geeigneten oberen Granuliertemperaturen, die für das gewünschte Verfahren geeignet sind, betragen 115 - 125°C. Die Kügelchen, die sich bilden, sind rein und besitzen eine einheitliche Größe.

Beschränkungen in dem Beschickungsteil der verwendeten Anlage schließen Versuche mit höheren Nettoabgaben als 1720 kg/Std. m aus, die man hierbei erhält. Die hohe Siebabgabe zeigt, daß die Pfannenproduktionskapazität größer ist.

509887/Ü962

Beispiel 5 Herstellung von NPK-Düngemittel mit KpSOr als Kaliumverbindung

Bei einer NPK-Produktion, ähnlich wie es in Beispiel 4 beschrieben wurde, wird KCl durch KpSO/ ersetzt. In den NPK-Produkten dieser Zusammensetzung treten geringe Mengen an geschmolzener Phase bei ca. 140⁰X auf, wohingegen wesentliche Mengen an geschmolzener Phase zuerst bei 145°C vorhanden sind. Die geeignete Granulierungstemperatur beträgt in diesem Fall 130 - 137°C

Keiner der Herstellungsversuche in den Beispielen 1-5 zeigt irgendwelche Anzeichen, daß die Abgabegrenzen erreicht sind, selbst dann nicht, wenn man eine Pfanne mit einem Durchmesser von 0,9 m und einen Materialdurchgang bis zu 4,65 t/Std. m verwendet.

Die unerwartet hohen Abgaben bzw. Ausbeuten,die man von einer Pfanne erhält, die nach diesem neuen erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, ist von großer Wichtigkeit für die Aufstellung von einfachen Granulierungseinheiten mit großen Pro-*¹ duktionskapazitäten.

Eine Nettoproduktion von 25 - 30 t/Std. ist somit möglich, wenn Pfannen mit Durchmessern von 4 m verwendet werden.

509887/Ü962

Claims

Patentansprüche

1. Pfannengranulierungsverfahren für die Herstellung von stickstoffhaltigen Verbindungen mit niedrigem Wassergehalt oder von stickstoffhaltigen Verbindungen, die im wesentlichen wasserfrei sind, bei dem eine heiße stickstoffhaltige Schmelze und gekühlte Feststoffe auf eine geneigte, rotierende Pfanne gegeben werden, wobei während der Rotation der Pfannen eine im wesentlichen sichelförmige Schicht aus sich bewegenden Teilchen gebildet wird, mit einer Dicke oder Tiefe, die allmählich in Richtung auf die Peripherie der Pfanne und ihren überfließenden Teil zunimmt, d. h. von der Stellung 2.00 Uhr bis zur Stellung 6.00 Uhr, wenn die Pfanne als Zifferblatt betrachtet wird, und die Rotation der Pfanne entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft, dadurch gekennzeichnet , dai3 man das feste Material auf die Bodenoberfläche der Pfanne gibt und daß abwärts gleitende Teilchen das eingefüllte kühlere Material bedekken, die Temperatur des aus der Pfanne entnommenen Materials im Bereich von 4 - 25 C unter dem Schmelzpunkt des Materials hält und den Hauptteil der Schmelze auf die Oberfläche der Schicht in einer Zone innerhalb eines Quadranten von der Stellung 12.00 Uhr zur Stellung 3.00 Uhr sprüht und wo die gröberen Teilchen auftreten, wobei die höchste Temperatur, die in der sich bewegenden Materialschicht entsteht, in dieser Zone konzentriert ist.

2. Pfannengranulierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Feststoffe bevorzugt in die 7.00 bis 8.00 Uhr-Stellung der Pfanne gegeben werden.

509887/U962

.ie- 253332

3· Pfannengranulierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere für die Granulierung von Ammoniumnitrat, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des entnommenen Materialstroms bei 140 - 150⁰C gehalten wird, d. h. 11 - 23°C unter dem Schmelzpunkt des Ammoniumnitrats.

4. Pfannengranulierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere für die Granulierung von Harnstoff, dadurch
gekennzeichnet , daß die Temperatur in dem
entnommenen Materialstrom bei 124 - 129 C gehalten wird,
d. h. 4 - 9°C unter dem Schmelzpunkt des Harnstoffs.

5. Pfannengranulierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere für die Granulierung von NPK-Düngemittel mit KCl als Kaliumverbindung, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur bei 115 - 125°C gehalten wird, d. h.
innerhalb 5 - 15°C unter dem Schmelzpunkt des NPK-Systems.

6. Pfannengranulierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, ins-». besondere für die Granulierung von NPK-Düngemittel mit
KpSO/ als Kaliumverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur bei I30 - 137°C gehalten wird, d. h. innerhalb 8 - 15°C unter dem Schmelzpunkt des NPK-Systems.

ÖÜ9Ö87/U962

Leerseite