DE2908136A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von harnstoffkoernchen - Google Patents

Description

übe Industries, Ltd. Yamaguchi-ken, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Harnstoffkörnchen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Harnstoffkörnchen.

Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Harnstoffkörnchen bzw. Harnstoffgranülen bekannt, siehe beispielsweise die japanischen Patentschriften Nr. 28-4763 (1953), 3o-6263 (1955) und 34-5718 (1959). Bei diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen läßt man eine wässrige Harnstofflösung oder eine Harnstoffschmelze durch eine Düse austropfen, die am oberen Ende einer vertikalen zylindrischen oder prismatischen Granulierkolonne angeordnet ist. Die Tropfen der Harnstofflösung oder Harnstoffschmelze werden, während sie durch die Granulierkolonne nach unten fallen, getrocknet oder verfestigt. Eine derartige Verfahrensweise wird als Zerstäubungs-Granulierprozeß bezeichnet. Bei diesem Prozeß muß die Granulierkolonne sehr groß bzw. hoch sein, um das vollständige Trocknen oder

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Verfestigen der Harnstofflösungströpfchen oder Harnstoffschmelzetröpfchen zu gewährleisten. Diese Verfahrensweise ist weiterhin auch deshalb nachteilig bzw, unvorteilhaft, weil die Größe der resultierenden Körnchen auf Werte von 1 bis 2 mm beschränkt ist. Es ist daher schwierig, mit diesem Zerstäubungs-Granulierprozeß Harnstoffkörnchen mit einer Korngröße von mehr als 2 mm herzustellen. Ändere Arten von Zerstäubungs-Granulierprozessen und die entsprechenden Vorrichtungen sind beispielsweise in den japanischen Patentschriften Nr. 34-5718 (1959) und 39-24862 (1974) und der US-PS 3 45o 8o4 beschrieben. Aber auch mit diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist es noch außerordentlich schwierig, Harnstoffkörnchen mit einer Korngröße von mehr als 2 mm herzustellen.

In neuerer Zeit ist man in der Düngemittelindustrie dazu übergegangen, große Massen unterschiedlicher Düngemittel körnchen bzw. -granulaten wie etwa Harnstoff, Ammoniumphosphat und Kaliumchlorid, miteinander zu vermischen. Der Zweck dieses Mischens besteht darin, Mischdüngemittel mit einer erwünschten N-P-K Zusammensetzung zu erhalten, die gespeichert, transportiert und ohne übermäßige Trennung der einzelnen Bestandteile voneinander mit üblichen Ausrüstungsmitteln ausgestreut werden kann. Es sind mehrere Untersuchungen hinsichtlich der Trenneigung beim Mischen und bei der Handhabung derartiger Düngemittel durchgeführt worden. Wenn Körnchen bzw. Granulate mit unterschiedlichen Kornspektren miteinander vermischt werden, ist die Trenneigung sehr hoch, was zu einer ungenauen Zusammensetzung des Düngemittels bei seiner Verwendung führt. Der bedeutenste Einzelfaktor für diese Trenneigung ist die Korngrößenverteilung der verschiedenen Materialien. Unterschiede in der Form oder Dichte haben einen untergeordneten Effekt.

Um zum Zeitpunkt der Anwendung bzw. des Ausstreuens des Mischdüngemittels eine gleichmäßige Verteilung zu erhalten,

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ist es daher notwendig, daß die Korngröße der Harnstoffkörnchen im wesentlichen gleich der Korngröße der Ämmoniumphosphatkömchen ist. Die Korngröße gewöhnlicher bzw. üblicher Ämmoniumphosphatkörnchen liegt jedoch im Bereich von 1,1 bis 3,36 mm. Die Korngröße der Ämmoniumphosphatkörnchen liegt daher über der Korngröße von Harnstoffkörnchen bzw. Harnstoffgranulaten, die mit den üblichen Zerstäubungs-Granulierprozeßen und -apparaten hergestellt worden sind.

Die Harnstoffkörnchen werden manchmal mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet, beispielsweise Schwefel und einem Polyolefin, um ein langsam lösendes Stickstoffdüngemittel zu erhalten. Es hat den Anschein, daß Körnchen bzw. Granulate unabhängig von ihrer Korngröße Beschichtungen von im wesntlichen gleicher Dicke haben müssen, um vergleichbare Lösungsgeschwindigkeiten zu erreichen. Wenn diese Beobachtung zutrifft, dann verändert sich die Schwefelmenge, die ein Harnstoffsubstrat je Gewichtseinheit benötigt, direkt mit der Oberfläche des Harnstoffsubstrates oder umgekehrt mit dem Quadrat des mittleren Körnchen- bzw. Granulatdurchmessers, wenn man voraussetzt, daß alle anderen Variablen konstant sind. Sofern der agronomische Nutzen und die Handhabungseigenschaften die gleichen sind, wird daher, wenn die Korngröße der zu beschichtenden Harnstoffpartikel erhöht wird, die benötigte Beschichtung abnehmen, wodurch die Herstellungskosten je Stickstoffeinheit reduziert und der Stickstoffgehalt im Endprodukt erhöht wird.

Ein Herstellungsverfahren für Harnstoffkörnchen, die ausreichend große Korngröße haben, um mit den üblichen Ämoniumphosphatgranulaten bzw. -körnchen gemischt werden zu können, ist in Chemical Engineering Progress, Band 69 (2), Seiten 62 bis 66, 1973, beschrieben. Dieser Prozeß ist als "spherodizer granulation process" {Zusammenballungsgranulierprozeß) bezeichnet. Bei diesem verfahren werden feste Impf-

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partikel aus Harnstoff durch eine Drehtrommel im Kreislauf geführt, und eine Harnstoffschmelze wird in die Trommel eingesprüht, so daß die zerstäubten Harnstoffschmelzepartikel an den Harnstoffimpfpartikeln anhaften und die daran anhaftende Schmelze verfestigt wird. Dieser Prozeß ist insofern nach teilig, als, da die HarnstoffschmeIze während eines langen Zeitraumens in dem Schmelzzustand gehalten wird, nicht nur der Anteil an Piuret in den resultierenden Harnstoffkörnchen unerwünscht hoch wird, sondern auch, weil eine große Menge der Harnstoffschmelze an der Innenwand der Drehtrommel haften bleibt.

Weitere Granulierprozeße und -apparaturen, die für Ammoniumnitrat und Kaliumchlorid geeignet sind, sind in der GB-PS 962 265 beschrieben, wobei im wesentlichen nach dem Prinzip eines Sprühbettes gearbeitet wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein vertikaler zylindrischer Behälter mit einem trichterförmigen Boden verwendet. Das unterste Ende des trichterförmigen Bodens ist an eine Leitung angeschlossen, um Gas nach oben in den Behälter einzublasen, und in diese Leitung ist ein dünnes Rohr eingesetzt, um eine das zu granulierende Material enthaltende Flüssigkeit einzusprühen. Das obere Ende dieses der Flüssigkeitseinsprühung dienende Rohr befindet sich im Bereich des untersten Ende des trichterförmigen Bodens des Behälters. Wenn die Flüssigkeit in den Behälter eingesprüht und das Gas in den Behälter eingeblasen wird, bildet sich ein Sprühbett der eingesprühten Flüssigkeitströpfchen und Impfpartikel des zugeführten zu granulierenden Materials. Dieses Verfahren ist in so weit nachteilig, als die Zirkulation bzw. Bewegung der eingesprühten Flüssigkeitströpfchen und der Impfpartikel in dem Behälter ungleichförmig ist. Die sich im Bereich der Innenwand und des Bodens des Behälters befindlichen Partikel können dadurch nicht ausreichend stark fluidisiert werden und formen mehr oder weniger nur eine Fließschicht. In dieser Fließ-

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schicht ist es unmöglich, Körnchen bzw. Granulate mit mehr oder weniger gleichmäßiger Korngröße zu erzeugen. In der Fließschicht haften häufig die Flüssigkeitströpfchen und Impfpartikel aneinander an und bilden großstückige Agglomerate. Die GB-PS 962 265 enthält im übrigen auch keine speziellen Hinweise für die Herstellung von Harnstoffkörnchen.

Weitere Granulierprozeße und -apparaturen für die Herstellung von Harnstoff und anderen chemischen Düngemitteln sind beispielsweise in den japanischen Patentschriften 46-64o3 (1971) und 47-7442 (1972) der GB-PS 1 142 o46 und der US-PS 3 856 beschrieben, wobei jeweils nach dem Wirbelbettprinzip gearbeitet wird. Bei diesen bekannten Verfahren wird jeweils zur Bildung eines Wirbelbettes bzw. einer Wirbelschicht ein vertikal stehender, zylindrischer Behälter verwendet, der mittels einer zum Boden hin konvergierenden, trichterförmigen Trennwand in einen oberen Behälterabschnitt und einen unteren Behälterabschnitt unterteilt ist. Die trichterförmige Trennwand ist mit einer Vielzahl von öffnungen bzw. Löchern versehen.

Zur Bidlung des Wirbelbettes wird fester, pulverförmiger Harnstoff dem oberen Behälterabschnitt zugeführt, während durch die öffnungen der trichterförmigen Trennwand eine Vielzahl von Inertgasströmen nach oben in den oberen Behälterabschnitt eingeblasen wird, wobei außerdem ein Inertgasstrom vertikal nach oben in den oberen Behälterabschnitt durch eine Mittelöffnung im Boden der trichterförmigen Trennwand eingeblasen wird. Eine Flüssigkeit, die ein in die feinen pulverförmigen Harnstoffpartikel einzuarbeitendes Material enthält, wird in einen mittleren oder oberen Abschnitt des Wirbelbettes eingesprüht. Die eingesprühten Flüssigkeitströpfchen haften an den feinen pulverförmigen Harnstoffpartikeln an, und die anhaftende Flüssigkeit wird in dem Wirbelbett getrocknet. Bei diesem Verfahren findet eine gleichmäßigere Zirkulation

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bzw. Bewegung der feinen Harnstoffpartikel und der eingesprühten Flüssigkeitströpfchen in dem Wirbelbett statt, als bei dem oben beschriebenen Sprühbett (spouted bed). Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei diesem zuletzt beschriebenen Wirbelbettverfahren die zugeführte Flüssigkeit dadurch, daß die Zufuhr der Flüssigkeit, die das an den feinen pulverförmigen Harnstoffpartikeln einzuarbeitende Material enthält, mittels einer Düse erfolgt, die durch eine Seitenwand des oberen Behälterabschnittes des zylindrischen Behälters im mittleren oder oberen Bereich dieses oberen Abschnittes erfolgt, an der Oberfläche und dem oberen Ende der Düse haften bleibt und die anhaftende Flüssigkeitsschicht an der Düse festtrocknet. Da auch die feinen pulverförmigen Harnstoffpartikel an der Flüssigkeitsschicht festhaften, kommt es zur Bildung einer dicken Schicht oder großer Klumpen an der Düse. Dieses Phänomen fördert die Bildung von großen Ägglomeraten von Harnstoffgranulaten bzw. Harnstoffkörnchen, wodurch die Herstellungseffiziens für die Harnstoffkörnchen herbesetzt wird.

Bei dem zuletzt beschriebenen Wirbelbettverfahren hat es sich auch herausgestellt, daß die feinen pulverförmigen Harnstoffpartikel, die dem Wirbelbett zugeführt werden, eine zu geringe Korngröße als Impfkeime haben, um Harnstoffkörnchen mit einer relativ großen Korngröße zu erzeugen.

Demzufolge ist nicht nur die Effizienz bei der Herstellung der Harnstoffkörnchen zu gering, sondern es ist weiterhin auch nachteilig, daß die resultierenden kleinen Harnstoffkörnchen die Neigung haben, unter Bildung von großen Ägglomeraten aneinander zu haften. Da weiter bei den üblichen Wirbelbettverfahren die gebildeten Harnstoffkörnchen durch den Boden der trichterförmigen Trennwand in einen Sammelbehälter unterhalb des unteren Behälterabschnittes des zylindrischen Behälters ausgetragen werden, hat es sich heraus-

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gestellt, daß Schwankungen der Strömungsrate, Strömungsgeschwindigkeit und des Strömungsdruckes des bei der Harnstoffkörnchenherstellung in den oberen Behälterabschnitt eingeblasenen Inertgases zu Stabilitätsänderungen der fluidisierten Partikel führen. So fallen manchmal größere Mengen fluidisierter Partikel unterschiedlicher Korngröße direkt in den Sammelbehälter. Die in den Sammelbehälter ausgetragenen Partikel können dann nicht mehr in das Wirbelbett zurückgeführt werden. Es ist daher schwierig, die resultierenden Harnstoffkörnchen mit einer erwünschten Korngröße selektiv auszutragen. Diese Schwierigkeit führt zu erheblichen Korngrößenschwankungen der ausgetragenen Harnstoff körnchen.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Harnstoffkörnchen gleichmäßiger Korngröße und gleichmäßiger Qualität zu schaffen, wobei eine solche hohe Korngröße erreicht werden soll, die mit üblichen Zerstäübungs-Granulierprozeßen nicht erreicht werden kann. Die erhaltenen Harnstoffkörnchen sollen zur Herstellung von Misch-Düngemitteln geeignet sein, ohne daß es zur Agglomeratbildung der Harnstoff körnchen kommt. Das Verfahren soll weiterhin die Möglichkeit schaffen, gleichzeitig eine Flüssigkeit, die ein in die Harnstoffimpfpartikel einzuarbeitendes Material enthält, an den Harnstoffkörnchen zum Haften zu bringen, und die an den Harnstoffimpfpartikeln anhaftende Flüssigkeit zu trocknen oder zu verfestigen.

Bei der Herstellung der Harnstoffkörnchen soll außerdem die Bildung von unerwünschtem Biuret vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Harnstoffkörnchen im Wirbelbett, das in einer vertikalen, zylindrischen Kammer aufgebaut wird, die

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mittels einer zum Boden hin konvergierenden trichterförmigen Trennwand in einen oberen Kammerabschnitt und einen unteren Kammerabschnitt unterteilt ist, wobei die beiden Kammerabschnitte durch in der Trennwand angebrachte öffnungen in Verbindung miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß man

A) dem oberen Kammerabschnitt der zylindrischen Kammer feste Impfpartikel aus Harnstoff zuführt,

B) einen Strom einer Flüssigkeit, die ein auf die Harnstoffimpfpartikel anzubringendes Material enthält, zerstäubt und nach oben in den oberen Kammerabschnitt durch eine Düse einbläst, deren oberes Ende im wesentlichen gerade über dem Zentrum des Bodens der trichterförmigen Trennwand liegt, wobei diese Flüssigkeit der Düse durch eine Kanal zugeführt wird, der sich durch den unteren Kammerabschnitt erstreckt,

C) in dem oberen Kammerabschnitt ein Wirbelbett aus diesen Harnstoffpartikel und den zerstäubten Flüssigkeitströpfchen aufbaut, indem man

a) aus dem unteren Kammerabschnitt in den oberen Kammerabschnitt durch die öffnungen der Trennwand eine Vielzahl von Strömen eines Inertgases einbläst, das nicht mit Harnstoff und dieser Flüssigkeit reagiert und eine Temperatur von

5o bis 98° C hat, und

b) in den oberen Kammerabschnitt durch eine im Boden der Trennwand angeordnete und die Zerstäuberdüse für die zugeführte Flüssigkeit umgebende Ringöffnung einen nach oben gerichteten Strom eines Inertgases einbläst, das nicht mit Harnstoff und dieser Flüssigkeit reagiert und eine Temperatur von 3o bis 12o C hat, wobei dieses Inertgas der Ringöffnung durch einen sich durch den unteren Kammerabschnitt erstreckenden Kanal zugeführt wird, derart, daß die zerstäubten

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Flüssigkeitströpfchen an den Harnstoffimpfpartikeln anhaften können und getrocknet oder verfestigt werden, • D) die resultierenden Harnstoffkörnchen aus dem oberen Kammerabschnitt durch die Ringöffnung und den zugeordneten Inertgaskanal austrägt, und

E) das Abgas aus dem oberen Kammerabschnitt austreten läßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine vertikale zylindrische Kammer umfaßt, die mittels einer trichterförmigen zum Boden hin konvergierenden Trennwand in einen oberen Kammerabschnitt und einen unteren Kammerabschnitt unterteilt ist, die mittels in der Trennwand angebrachter öffnungen miteinander in Verbindung stehen, wobei der untere Kammerabschnitt an eine Inertgasquelle angeschlossen bzw. anschließbar ist,

B) daß sie zum Zuführen von Impfpartikeln aus Harnstoff eine an den oberen Kammerabschnitt angeschlossene Zuführeinrichtung umfaßt,

C) daß an den Boden der trichterförmigen Trennwand

ein vertikalverlaufender Kanal angeschlossen ist, der sich durch den unteren Kammerabschnitt erstreckt und an eine Inertgasquelle angeschossen bzw. anschließbar ist,

D) daß entlang der Längsachse des vertikalen Kanals eine vertikale Düse in diesen vertikalen Kanal eingesetzt ist, deren oberes Ende im wesentlichen genau oberhalb des oberen Endes dieses vertikalen Kanals liegt, wobei diese vertikale Düse aus einem Kernrohr, das an eine Quelle für eine Flüssigkeit angeschlossen ist, die ein an der Oberfläche der Harnstoffimpfpartikel anzubringendes Material enthält, und aus einem Mantelrohr zusammengesetzt ist, welches das Kernrohr umgibt und an eine Inertgasquelle angeschlossen bzw. anschließbar ist, derart, daß ein Ringkanal für dieses Inertgas zwischen dem Kernrohr und dem Mantelrohr gebildet ist,

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E) daß an äen vertikalen Kanal eine Austragseinrichtung für die gebildeten Harnstoffkörnchen angeschlossen ist und

F) daß zum Austragen des Abgasses aus dem oberen Kammerabschnitt eine entsprechende Austragseinrichtung vorgesehen ist.

Das oben beschriebene Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung machen es möglich, Harnstoffkörnchen mit einer relativ großen gleichmäßigen Korngröße herzustellen, so daß dieses Harnstoffprodukt zu Misch-Düngemitteln verarbeitet werden kann, ohne daß es zu größeren Agglomerationen der Harnstoffkörnchen kommt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden an Hand der die erfindungsgemäße Vorrichtung darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in beispielhafter Darstellung eine Querschnitts ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Düsenanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Harnstoffkörnchen in einem Wirbelbett gebildet, das im oberen Kammerabschnitt einer vertikalen zylindrischen Kammer aufgebaut wird; dieser obere Kammerabschnitt ist von einem unteren Kammerabschnitt mittels einer zum Boden hin konvergierenden, trichterförmigen Trennwand abgetrennt, die eine Vielzahl von Öffnungen bzw. Löchern aufweist, so daß der obere Kammerabschnitt mit dem unteren Kammerabschnitt durch diese Öffnungen in Verbindung steht.

Der Ausdruck "Harnstoffkörnchen" bzw. "Harnstoffgranulate" bezieht sich auf Körnchen bzw. Granulate, die entweder aus

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Harnstoff allein oder aus einer Mischung aus Harnstoff und einem Zusatzstoff bestehen, oder auf Körnchen, die aus einem Korn aus Harnstoff allein oder einer Mischung aus Harnstoff und einem Zusatzstoff und einer Beschichtung bzw. Oberflächenschicht bestehen, welche aus einem Feststoff besteht, die sich von dem den Kern bildenden Material unterscheiden.

Der Ausdruck "vertikale zylindrische Kammer" steht im Rahmen der vorliegenden Erfindung stellvertretend für vertikale polygonale prismatische Kammern, beispielsweise eine vertikal stehende hexagonale oder oktagonale prismatische Kammer.

Der Ausdruck "trichterförmige Trennwand" umfaßt nicht nur eine umgekehrte kreisförmige konische Trennwand sondern auch eine umgekehrte polygonale pyramidenförmige Trennwand, beispielsweise eine umgekehrte hexagonale oder oktagonale pyramidenförmige Trennwand. Für den Fall einer polygonalen pyramidenförmigen Trennwand ist es vorteilhaft, wenn die Kanten bzw. Ecken der Pyramide abgerundet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Wirbelbett bzw. die Wirbelschicht in der folgenden Weise aufgebaut:

A) Dem oberen Kammerabschnitt der zylindrischen Kammer werden feste Impfkeime bzw. Impfpartikel zugeführt;

B) eine Flüssigkeit, die ein in die Oberfläche der Harnstoff impfpartikel einzuarbeitendes Material enthält, wird zerstäubt und in einer nach oben gerichteten Strömung in den oberen Kammerabschnitt der zylindrischen Kammer durch eine Düse eingesprüht, deren oberes Ende im wesentlichen genau oberhalb des Zentrums der Bodens der trichterförmigen Trennwand liegt, wobei die Flüssigkeit der Düse durch einen Kanal zugeführt wird, der sich durch den unteren Kammerabschnitt erstreckt;

C-1) in den oberen Kammerabschnitt werden durch die öffnungen der trichterförmigen Trennwand Ströme eines Inert-

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gases eingeblasen, das nicht mit Harnstoff und der Flüssigkeit reagiert und eine Temperatur von 5o - 98° C hat;

C-2> in den oberen Kammerabschnitt wird durch eine in dem Boden der Trennwand angeordnete und die Zerstäubungsdüse für die Flüssigkeit umgebende Ringöffnung ein Inertgas eingeblasen, welches nicht mit Harnstoff und der Flüssigkeit reagiert und eine Temperatur von 3o -12o° c hat, wobei dieses Inertgas der Ringöffnung durch einen Kanal zugeführt wird, der durch den unteren Kammerabschnitt der Zylinderkammer zerläuft.

Nachdem in dem oberen Kammerabschnitt das Wirbelbett aufgebaut ist, befinden sich die Harnstoffimpfpartikel und die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen in einem gleichmäßigen fluidisierten Zustand, so daß sie aneinander haften und die Flüssigkeit zum Anwachsen der Harnstoffpartikel getrocknet wird oder sich verfestigt.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es von Bedeutung, daß die Harnstoffimpfpartikel, die als Kerne bzw. Keime wirken, auf denen die anzuhaftenden Materialschichten wachsen, dem oberen Kammerabschnitt der Zylinderkammer zugeführt werden. Diese Harnstoffimpfpartikel haben vorzugsweise eine Größe von o,35 mm oder mehr, insbesondere σ,5 bis 2,5 mm. Eine insbesondere bevorzugte Korngröße liegt zwischen 1,o bis 2,ο mm.

Wenn die Korngröße der Harnstoffimpfpartikel unter o,35 mm liegt, ist es für diese Impfpartikel häufig schwierig, als Kerne bzw. Keime zu wirken. Diese Schwierigkeit führt dazu, daß die Steuerung bzw. Regelung der Korngröße der resultierenden Harnstoffkörnchen erschwert wird. Bei zu kleinen Korngrößen der Impfpartikel kann es dazu kommen, daß mehrere Harnstoffpartikel und zerstäubte Flüssigkeitströpfchen aneinander anhaften können, so daß es in dem Wirbelbett zur Bildung von Agglomeraten großer Korngröße kommen kann. Dieses

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Phänomen wirkt sich auf die Korngröße der resultierenden Harnstoff kömchen aus, derart, daß es zu einer sehr ungleichmäßigen Korngrößenverteilung kommt und der Granulier- bzw. Körnchenbildungsprozeß nur sehr schlecht ist.

Die Harnstoffimpf partikel können von jeder geeigneten Stelle des oberen Kammerabschnittes der Zylinderkammer dem Wirbelbett zugeführt werden» Die Harnstoffimpfpartikel werden jedoch vorzugsweise von einer Stelle über dem obersten Ende der trichterförmigen Trennwand zugeführt, insbesondere von einer Stelle, die oberhalb des Wirbelbettes liegt. Dieses hat seine Ursache darin, daß die Harnstoffimpfpartikel unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten fallen können, so daß es zu einer gleichmäßigen Verteilung in dem Wirbelbett kommt, ohne daß für diese gleichmäßige Verteilung ein Gas eingeblasen werden muß. Die Zufuhr der Harnstoffimpfpartikel erfolgt somit ohne Beeinträchtigung der Stabilität des Wirbelbettes.

Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Harnstoffimpfpartikel können in jeder beliebigen Weise hergestellt sein, die für die Bildung von festen Harnstoffpartikeln geeignet ist. Es lassen sich jedoch bevorzugt Harnstoffimpfpartikel einsetzen, die mittels einem Zerstäubungs-Granulierprozeß hergestellt worden sind.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wesentlich, daß eine Flüssigkeit, die das auf den Harnstoffimpfpartikeln abzulagernde Material enthält, zerstäubt und in einer vertikal nach oben gerichteten Strömung durch eine Zerstäubungsdüse eingesprüht wird, die sich durch das Zentrum des Bodens der trichterförmigen Trennwand erstreckt und deren oberes Ende im wesentlichen genau über diesem Zentrum liegt. Die Flüssigkeit wird der Düse durch einen Kanal zugeführt, der sich durch den unteren Kammerabschnitt der Zylinderkam-

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mer erstreckt und an einen Flüssigkeitsvorrat angeschlossen ist. Die Zerstäubung der Flüssigkeit kann mittels üblicher Zerstäubungsmethoden erfolgen. Die Flüssigkeit kann beispielsweise mittels eines mit Harnstoff und der Flüssigkeit nicht reagierenden Dampfstrahles oder Inertgasstrahles zerstäubt werden.

Die zugeführten Harnstoffimpfpartikel und die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen werden unter dem Einfluß einer Vielzahl von Intergasströmen, die durch Öffnungen der trichterförmigen Trennwand eingeblasen werden, und eine Inertgasströmung fluidisiert, die durch die im Boden der trichterförmigen Trennwand angeordnete und die Zerstäubungsdüse umgebende Ringöffnung eingeblasen wird. In dem auf diese Weise aufgebauten Wirbelbett werden die Harnstoffimpfpartikel und die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen selbst in den äußeren Umfangsbereichen der Zylinderkammer und in dem unmittelbar über der trichterförmigen Trennwand liegenden Bereich in einen gleichmäßig fluidisierten Zustand gehalten. Es wird dadurch verhindert, daß diese Partikel sich in unerwünschter Weise an der Seitenwand der Zylinderkammer und an der Oberfläche der Trennwand ablagern. Der gleichmäßig fluidisierte Bettzustand verhindert auch wirkungsvoll die unerwünschte Bildung von größeren Ägglomeraten der Harnstoff partikel und der Flüssigkeitströpfchen. In dem Wirbelbett werden die Harnstoffimpfpartikel, die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen und die resultierenden Körnchen bzw. Granulate in einer gleichmäßigen im wesentlichen kreisenden Bewegung gehalten. Das führt dazu, daß die Partikel, die sich entlang der Oberfläche der trichterförmigen Trennwand bewegt haben und dann in einen Bereich oberhalb der Ringöffnung kommen, wieder schnell durch den durch diese Ringöffnung eintretenden Inertgasstrom nach oben geblasen werden. Die Raumdichte der Partikel um die Ringöffnung und die Zerstäubungsdüse herum ist daher niedriger als in anderen

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Bereichen des oberen Kanone r ab schnittes. Diese geringere Raumdichte ist bei der gleichmäßigen bzw. homogenen Zerstäubung der aus der Düse ausgestoßenen Flüssigkeit vorteilhaft, um sehr fein zertielte Flüssigkeitströpfchen zu bilden, welche sich bei den bekannten Prozeßen nicht erreichen lassen. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, daß die Zerstäubungsdüse in den Innenraum des oberen Kammerabschnittes der Zylinderkammer durch den Boden der trichterförmigen Trennwand ragt. Erfindungsgemäß ist somit das obere Ende der Zerstäubungsdüse genau über dem Niveau der Ringöffnung angeordnet. Wenn das obere Ende der Zerstäubungsdüse in der gleichen Höhe oder unterhalb der Ringöffnung liegt, könnten die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen direkt an den Harnstoff impfpartikeln anhaften, die in eine Position über der Ringöffnung gebracht werden, bevor die Flüssigkeitströpfchen von dem durch die Ringöffnung eintretenden Inertgasstrom erfaßt und hochgewirbelt werden. Dieses Phänomen könnte dazu führen, daß eine Anzahl der Harnstoffpartikel und der Flüssigkeitspartikel zu größeren Agglomeraten zusammenbacken, wodurch der Granulier- bzw. Körnchenbildungseffekt verschlechert würde. Durch die Zerstäubung und das Einsprühen der Flüssigkeit an einer Stelle, die genau über dem Niveau der Ringöffnung liegt, lassen sich nicht nur sämtliche oben behandelten Nachteile eliminieren, sondern auch die Nachteile, die den üblichen Harnstoffgranulierprozeßen anhaften. Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen dem oberen Ende der Zerstäubungsdüse und dem Boden der trichterförmigen Trennwand, insbesondere der Abstand zu der Ringöffnung, gleich oder kleiner ist als der Außendurchmesser der Ringöffnung. Wenn dieser Abstand zu groß ist, kann es dazu kommen, daß in bestimmten Fällen, die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen nicht schnell genug dem Einfluß der durch die Ringöffnung eingeblasenen Inertgasströmung ausgesetzt werden. Dieses könnte zu einem unzureichenden Trocknen oder Verfestigen der Flüssigkeit und damit zu einer niedrigen Granulier- bzw. Körnchenbildungs-

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geschwindigkeit führen und zu einer ungleichmäßigen Korngröße der resultierenden Körnchen bzw. Granualte. Es könnten in dem Wirbelbett außerdem auch Agglomerate mit großer Korngröße gebildet werden, wobei beträchtliche Ablagerungen an der Innenwand der Zylinderkammer und der Oberfläche der trichterförmigen Trennwand entstehen könnten.

Die Flüssigkeit, die ein an den Harnstoffimpfpartikeln abzulagerndes Material enthält, kann eine wässrige Harnstofflösung sein. In diesem Fall ist vorteilhaft, wenn die wässrige Lösung 5o bis 95, insbesondere 7o bis 85 Gewichtsprozent Harnstoff enthält und eine Temperatur von 5o bis 13o° C, vorzugsweise 8o bis 11o° C, hat. Wenn die Harnstoffkonzentration in der wässrigen Lösung zu niedrig ist, ist der Wärmebedarf zum Trocknen der Lösung zu hoch. In diesem Fall wäre der Granuliereffekt sehr gering. Wenn die wässrige Lösung eine übermäßig hohe Harnstoffkonzentration hat, erfolgt die Trocknung der Lösung zu schnell. Dadurch wäre das Haftvermögen der zerstäubten Flüssigkeitströpfchen an den Harnstoffimpfpartikeln zu gering. Das schnelle Trocknen der Harnstofflösung kann auch die Bildung von unerwünschten Biuret fördern. Die Zuführgeschwindigkeit der Harnstofflösung kann in Abhängigkeit von der Harnstoffkonzentration dieser wässrigen Lösung, der Temperatur dieser wässrigen Lösung, der Zuführgeschwindigkeit der Harnstoffimpfpartikel und der beabsichtigten Austragsgeschwindigkeit der resultierenden Harnstoffkörnchen eingestellt werden.

Die wässrige Harnstofflösung kann als einen Zusatzstoff Formaldehyd oder ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukt enthalten. Der Zusatzstoff dient dazu, die Bruchfestigkeit der resultierenden Harnstoffkörnchen zu verbessern, und die Agglomerierung der resultierenden Körnchen bzw. Granulate aneinander zu verhindern. Wenn der

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wässrigen Harns toff lasting o,t bis 3o Gewichtsprozent Formaldehyd zugesetzt wird, kann davon ausgegangen werden, daß die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen ein höheres Haftungsverraögen an. den Harnstoffirapfpartikeln aufweisen.

Die Harnstoffimpfpartikel können außerdem mit verschiedenen Stoffen beschichtet bzw. überzogen werden, die den Effekt haben, das Harnstoffdüngemittel zu einem langsamlösenden Stickstoffdüngemittel zu machen. Das Überzugs- bzw. Beschichtungsmaterial kann Schwefel oder Polyolefin sein. Für diesen Fall wird der Zerstäubungsdüse eine Schmelze aus Schwefel oder einem Polyolefin zugeführt, die eine Temperatur von 125 bis 16o° C hat. Die zerstäubten Schwefel- oder Polyolefinschmelzetröpfchen haften an den Harnstoffimpfpartikeln und werden an diesen Partikeln verfestigt, wodurch Überzugsschichten gebildet werden, die die Harnstoffimpfpartikel einschließen bzw. bedecken.

Die mittlere Temperatur des in dem oberen Kammerabschnitt aufgebauten Wirbelbettes hängt von den Temperaturen und Mengen der zerstäubten Flüssigkeitströpfchen, der Harnstoffimpfpartikel, des durch die öffnungen der trichterförmigen Trennwand eingeblasenen Inertgases, des durch die im Boden in der trichterförmigen Trennwand angeordneten Ringöffnung eingeblasenen Inertgases und des für die Flüssigkeitszerstäubung verwendeten Inertgases ab. Es ist jedoch wesentlich, daß die mittlere Temperatur im Wirbelbett im Bereich von 5o bis 1oo° C, vorzugsweise von 6o bis 8o° C, gehalten wird. Wenn die mittlere Temperatur des Wirbelbettes unter 5o° C liegt, wird es schwierig, die zugeführte Flüssigkeit mit einer ausreichenden Geschwindigkeit zu trocknen oder zu verfestigen, so daß dadurch manchmal die Agglomeration der Harnstoffpartikel und der zerstäubten Flüssigkeitströpfchen gefördert wird. Wenn die mittlere Temperatur des Wirbelbettes über 1oo° C liegt, kann das Haftungsvermögen der zerstäubten Flüs-

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sigkeitströpfchen an den Harnstoffimpfpartikeln abnehmen, und die Harnstoffpartikel können an der Innenwand der Zylinderkammer abgelagert werden, wobei außerdem auch der Biruetgehalt in den resultierenden Harnstoffkörnchen zunehmen kann.

Die Temperatur des durch die Ringöffnung eingeblasenen Inertgases ist in Abhängigkeit von der Temperatur und der Menge der zerstäubten Flüssigkeit, der Harnstoffkonzentration in der wässrigen Harnstofflösung und der mittleren Wirbelbetttemperatur veränderlich. Es ist jedoch wesentlich, daß der durch die Ringöffnung eingeblasene Inertgasstrom eine Temperatur im Bereich von 3o bis 12o° C, vorzugsweise 60 bis 11o° C, hat. Wenn die Temperatur unter 3o° C liegt, ist es schwierig, in dem Wirbelbett gleichzeitig die Trocknungsund Verfestigungsoperation und die Granulieroperation durchzuführen. Wenn die Temperatur höher ist als 12o° C, werden die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen so schnell getrocknet oder verfestigt, daß das Haftungsvermögen dieser zerstäubten Flüssigkeitströpfchen an den Harnstoffimpfpartikeln stark reduziert wird. Eine hohe Temperatur des eingeblasenen Inertgases kann auch die Bildung von Biuret aus Harnstoff fördern. Wenn die Temperatur des durch die-Ringöffnung eingeblasenen Inertgases sich in dem oben angegebenen Bereich befindet, können die resultierenden Harnstoffkörnchen mit einer ausreichenden Geschwindigkeit vollständig getrocknet oder verfestigt werden, und die resultierenden Harnstoffkörnchen lagern sich nicht in bzw. an ihrem Austragskanal aus dem Wirbelbett ab bzw. sie bleiben nicht in diesem Kanal haften.

Wenn eine wässrige Lösung mit einer hohen Harnstoffkonzentration zerstäubt und in das Wirbelbett eingesprüht wird, ist es möglich, zum Zerstäuben der Harnstofflösung als Inertgas Dampf zu verwenden. Der Dampf hat dabei eine Steue-

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rungs- bzw. Regelungseffekt hinsichtlich der Trocknungsgeschwindigkeit der Harnstofflösung. Wenn die konzentrierte Harnstofflösung durch die Zerstäubungsdüse, die in einem unteren Apparaturbereich angeordnet ist und eine relativ niedrige Temperatur hat, in das Wirbelbett eingesprüht wird, kristallisiert ein Teil des in der wässrigen Lösung gelösten Harnstoffs aus und lagert sich innerhalb des Kernrohres ab. Diese Harnstoffablagerung kann manchmal sogar das obere Ende der Düse verschließen bzw. verstopfen. Zur Verhinderung dieser Harnstoffablagerung ist es vorteilhaft, die Harnstoff lösung mittels eines Dampfstrahles zu zerstäuben, der eine große latente Verdampfungswärme hat, und der in der Lage ist, Harnstoff zu lösen. Für die Zerstäubungsoperation ist es auch vorteilhaft, wenn der Dampf unter einem hohen Druck steht und dadurch die Harnstofflösung selbst ohne Verwendung eines Kompressors zerstäuben kann. Bei der Zerstäubungsoperation hat der Dampf vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 11o - 13o° C und einen Druck von o,5 kg/cm G oder mehr. Durch die Verwendung von Dampf als Inertgas für das Zerstäuben der Harnstofflösung kann das Haftvermögen geringfügig herabgesetzt werden. Die zusammen mit dem Abgas ausgetragenen feinen Harnstoffpartikel haben jedoch eine relativ große Korngröße und können daher leicht abgetrennt und praktisch vollständig aus dem Abgas wieder gewonnen werden.

Die Temperatur des durch die öffnungen der trichterförmigen Trennwand eingeblasenen Inertgases beträgt vorzugsweise 5ο bis 98° C, insbesondere 6o bis 9ο C. Wenn diese Temperatur unter 5o° C liegt, werden die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen nicht mit einer ausreichenden Geschwindigkeit getrocknet oder verfestigt. Wenn die Temperatur über 98° C liegt, werden die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen zu schnell getrocknet oder verfestigt, und die resultierenden Festpartikel werden sich an der Umfangswand der Zylinderkammer oder der Oberseite der trichterförmigen Trennwand ablagern.

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Die Inertgase, die durch die öffnungen der trichterförmigen Trennwand und die Ringöffnung eingeblasen werden, und das Inertgas, das zur Flüssigkeitszerstäubung benutzt wird, können sich jeweils voneinander unterscheiden oder können jeweils gleich sein, solange die eingesetzten Inertgase zum Erreichen des erfindungsgemäß gesetzten Zieles geeignet sind. Jedes der Inertgase kann ausgewählt sein aus der Gruppe von Luft, Stickstoffgas, Kohlendioxid und Mischungen von zwei oder mehreren dieser Gase, die nicht mit Harnstoff und der beispielsweise Harnstoff, Schwefel und Polyolefin enthaltenden Flüssigkeit reagieren bzw. reaktionsfähig sind.

Wenn die Flüssigkeit eine wässrige Harnstofflösung mit einem geringen Anteil an Formaldehyd ist, und wenn die Zerstäubung mittels eines trockenen Gases, beispielsweise Stickstoffgas und Kohlendioxidgas, durchgeführt wird, haben die resultierenden Harnstoffkörnchen manchmal eine rauhe Oberfläche. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, die Zerstäubungsoperation mit einem dampfhaltigen Zerstäubungsgas durchzuführen. Dampf führt zu Bildung von Harnstoffkömchen mit glatten Oberflächen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhaft, daß der durch die Ringöffnung eingeblasene Inertgasstrom eine Lineargeschwindigkeit Uj in m/sec. hat, die größer ist als die mittlere Oberflächengeschwindigkeit Uo in m/sec. des Inertgasgemisches im oberen Kammerabschnitt der zylindrischen Kammer.

Der Ausdruck "Inertgasgemisch¹¹ bezieht sich auf ein Gemisch aus dem durch die Öffnungen der trichterförmigen Trennwand eingeblasenen Inertgases, des durch die Ringöffnung eingeblasenen Inertgases und des Inertgases, das

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zum Zerstäuben und Einsprühen der Flüssigkeit verwendet wird, die das auf den Harnstoffimpfpartikeln abzulagernde Material enthält. Das Inertgasgemisch befindet sich im oberen Kammer ab schnitt der Zylinderkammer und bildet in diesem oberen Kammerabschnitt ein Wirbelbett. Die mittlere Oberflächengeschwindigkeit Uo des Inertgasgemisches in dem Wirbelbett berechnet sich gemäß der folgenden Gleichung:

wobei Vo eine Gesamtströmungsrate in m /see. des dem oberen Kammerabschnitt der Zylinderkammer zugeführten Gas-

2 gemisches und m- eine Querschnittfläche in m des vertikal stehenden Zylinderabschnittes repräsentieren und gemäß der Formel:

m- =
¹

p-2

berechnet ist, wobei D.. einen Durchmesser der vertikalen Zylinderkammer darstellt. Der Wert Vo läßt sich berechnen durch Umformen der Werte der Gesamtströmungsrate Vn der durch die öffnungen der Trennwand eingeblasenen Inertgasströme, die Strömungsrate Vj des durch die Ringöffnung eingeblasenen Inertgasstromes und die Strömungsrate Va des zur Flüssigkeitszerstäubung eingeblasenen Inertgasstromes, in die entsprechenden Strömungsraten bei der mittleren Temperatur und den mittleren Druck der Wirbelschicht, und indem man eine Summe der umgeformten Werte der Strömungsrate berechnet. Indem man das Inertgas durch die Ringöffnung mit einer Lineargeschwindigkeit Uj einbläst, die größer ist als die mittlere Oberflächengeschwindigkeit Uo des Inertgasgemisches, wird eine erzwungene Zirkulation der Harnstoffimpfpartikel und der zerstäubten Flüssigkeitströpfchen in Form eines Konvektionskreislaufes gebildet. Diese Konvek-

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-29- 2908138

tions-Kreislauf-Strömung trägt zur Bildung eines gleichförmigen Wirbelbettes bei. Es ist daher vorteilhaft, wenn Uj größer als Uo ist. Der Wert von Uj soll vorzugsweise 4- bis 1o-mal größer sein als Uo, und insbesondere das 5 - 8-fache von Uo betragen. Wenn der Wert Uj jedoch zu groß ist, strömt die eingeblasene Inertgasströmung nur nach oben und führt nicht zu der erzwungenen Zirkulation bzw. Bewegung der Harnstoffimpfpartikel und der zerstäubten Flüssigkeitströpfchen. Wenn der Wert von Uj zu klein ist, ist es unmöglich, das Wirbelbett aufzubauen, und die Harnstoffimpfpartikel und die Flüssigkeitströpfchen bilden miteinander eine Anzahl großer Agglomerate. Der Wert von Uj im/see) kann berechnet werden gemäß der Gleichung:

3 wobei Vj einen Wert der Strömungsrate (m /see) des Inert-

2 gases in der Ringöffnung und hu einen Flächenwert in m

der Ringöffnung repräsentieren.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Strömungsrate Vj (m / see) des durch die Ringöffnung eingeblasenen Inertgasstromes 1o bis 7o %, insbesondere 2o bis 5o %, der Gesamt-Strömungsrate Vo (m /see) des in den oberen Kammerabschnitt der Zylinderkammer eingeblasenen Inertgasgemisches entspricht. Wenn die Strömungsrate Vj zu groß ist, kann die Strömung des eingeblasenen Inertgases in dem oberen Kammerabschnitt einen "Springbett ähnlichen" Zustand erzeugen, oder das eingeblasene Inertgas strömt ohne Bildung der konverktionsähnlichen Kreislaufströmung nur nach oben. Die zerstäubte Flüssigkeit kann daher nicht mit einer ausreichend hohen Trocknungsgeschwindigkeit getrocknet werden. Dieses Phänomen führt dazu, daß die Harnstoffimpfpartikel und die Flüssigkeitströpfchen an der Wand der Zylinderkam-

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- 3ο -

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mer und der Oberfläche der trichterförmigen Trennwand anhaften und sich daran ablagern. Ein zu geringer Wert der Strömungsrate Vj kann zu Schwierigkeiten bei der Bildung des Wirbelbettes führen, welches für die Bildung der Harnstoffkörnchen und das Trocknen der zerstäubten Flüssigkeit mit einer ausreichenden Trocknungsgeschwindigkeit von Bedeutung ist. Zur Ausschaltung dieses Nachteiles ist es notwendig, die Zuführrate bzw. Zuführgeschwindigkeit der zu zerstäubenden Flüssigkeit herabzusetzen. Diese Herabsetzung der Zuführgeschwindigkeit der Flüssigkeit führt zu einer Redzuzierung der Granulierkapazität.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die mittlere Oberflächengeschwindigkeit Uo (m/sec) des Inertgasgemisches in dem Wirbelbett 1,5- bis 8,o-mal, vorzugsweise 1,7- bis 3,o-mal, größer ist als eine minimale Fluidisiergeschwindigkeit Umf (m/sec) des Inertgasgemisches für die Fluidisierung der Harnstoff impf partikel» Die minimale Fluidisiergeschwindigkeit ümf ist mit der mittleren Korngröße der zugefuhrten Harnstoffimpfpartikel veränderlich. Die " schwindigkeit tJto liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1,5 bis 2,5 m/sec. Wenn der Wert Uo weniger als das 1,5-fache von ümf ist, können sich unter umständen die Partikel in dem Wirbelbett nicht ausreichend stark bewegen, so daß es unmöglich werden kann, ein wirkungsvolles Wirbelbett aufrecht zu erhalten. Auch wenn der Wert von Uo größer ist als das 8-fache von Umf, kann die Bewegung der Partikel in dem Wirbelbett zu stark bzw. kräftig sein. Eine derart kräftige Bewegung kann dazu führen, daß die resultierenden Harnstoffkörnchen mit einer hohen Geschwindigkeit gegeneinander stoßen und zu zu feinen Partikeln gebrochen werden.

Der durch die Ringöffnung eingeblasene Inertgasstrom wirkt mit den durch die zahlreichen öffnungen der trichterförmigen Trennwand eingeblasenen Inertgasströme zur Bildung einer kreisenden Strömung der Harnstoffpartikel zusammen. Diese kreisende Strömung bewegt sich zuerst vertikal nach oben ent-

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lang der Längsachse der Zylinderkammer. Danach wird die Richtung der Strömung geändert, so daß die Harnstoffpartikel nach unten entlang der Innenwand des oberen Kammerabschnittes gerichtet ist, und anschließend entlang der Oberseite der trichterförmigen Trennwand, so daß die Strömung wieder in den Bereich der Ringöffnung gelangt.

Wenn die Flüssigkeit zerstäubt und durch die Zerstäubungsdüse eingesprüht wird, bewegen sich die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen nach oben und verteilen sich in dem vertikal nach aufwärts gerichteten Inertgasstrom. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die zerstäubte Flüssigkeit im wesentlichen die Form eines Konus mit einem Spitzenwinkel von 45° hat. Die Zerstäubungsoperation kann in jeder geeigneten Weise durchgeführt werden. So kann beispielsweise eine pneumatische Düse mit einem Kernrohr und einem dieses Kernrohr umgebenden Mantelrohr benutzt werden, wobei die Flüssigkeit durch das Kernrohr eingesprüht wird, während ein inertes Druckgas durch den Ringräum zwischen dem Kernrohr und dem Mantelrohr eingeblasen wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Flüssigkeit durch ein Einzelrohr unter hohem Druck einzusprühren, oder es kann ein Gemisch aus Flüssigkeit und ein Inertgas durch ein Einzelrohr eingeblasen werden.

Wenn die Harnstoffimpfpartikel· in das Wirbelbett eingeführt werden, wird ein Teil dieser zugeführten Harnstoffimpfpartikel von dem durch die Ringöffnung eingeblasenen Inertgas nach oben mitgenommen. Während die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen zusammen mit dem Inertgasstrom nach oben strömen, können die zerstäubten Flussigkeitströpfchen an den Außenflächen der Harnstoffimpfpartikel anhaften. Auf diese Weise wird in dem axialen Bereich des oberen Kammerabschnittes der Zylinderkammer eine zylindrische Granulierzone gebildet. In diesem Fall ist die Raumdichte der Harnstoffimpfpartikel in der Granulierzone geringer

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als in den anderen Bereichen des oberen Kammerabschnittes der Zylinderkammer. Auf diese Weise werden die an den Harnstoffimpfpartikeln gebildeten Flüssigkeitsschichten ohne Agglomeration getrocknet oder verfestigt, während sie in in dem oberen Kammerabschnitt der Zylinderkammer zirkulieren. Wenn die resultierenden bzw. gebildeten Harnstoffkörnchen die erwünschte Korngröße erreichen, wird es für die durch Ringöffnung eingeblasene Inertgasströmung unmöglich, diese größeren Harnstoffkörnchen bzw. Harnstoffgranulate weiter in der Schwebe zu halten. Die resultierenden Harnstoffkörnchen können daher durch die Ringöffnung in den Kanal fallen, der zum Zuführen des Inertgases zu der Ringöffnung dient. Die nach unten gefallenen Harnstoffkörnchen werden ausgetragen und aus dem InertgasZuführungskanal entnommen. Die Harnstoffkörnchen werden von dem Inertgas mittels einer Lochplatte abgetrennt, die gegenüber der Horizontalen schräg gestellt ist und in dem InertgasZuführungskanal angeordnet ist. Die Lochplatte bzw. Lochscheibe ermöglicht nur den Inertgasdurchtritt, während die gebildeten Harnstoffkörnchen, welche eine bestimmte Größe haben, nicht durch diese Lochplatte hindurchtreten können. Selbst wenn Harnstoffpartikel mit einer Größe, die kleiner ist als die erwünschte Korngröße, nach unten auf die Lochplatte fallen, treten diese Partikel nicht durch die Lochplatte nach unten hindurch sondern werden von dem diese Lochplatte von unten nach oben strömenden Inertgas wieder mitgerissen und in die Zylinderkammer zurückgeführt. Die Lochplatte dient gleichzeitig als Rutsche, um die abgetrennten Harnstoffkörnchen in einen Auffangbehälter zu fördern.

Das Abgas aus dem Wirbelbett wird durch obere Ende der
Zylinderkammer ausgetragen. Wenn das Abgas kleine Harnstoffpartikel und getrocknete oder verfestigte Flüssigkeit enthält, können diese kleinen Partikel wieder in geeigneter Weise abgetrennt und wiedergewonnen werden, beispielsweise unter Verwendung eines Zyklons. Die wiedergewonnenen Partikel können wieder dem Aufbereitungssystem zugeführt

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_ 33 - 2908138

werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Fig. 1 zeigt eine vertikal stehende Zylinderkammer 1 mit einem Innendurchmesser D-. Die Zylinderkammer ist mittels einer trichterförmigen Trennwand 2 in einen oberen Kammerabschnitt 1a und einen unteren Kammerabschnitt 1b unterteilt. Die Trennwand 2 konvergiert nach unten zu einem Boden 3 und ist mit Öffnungen 2a versehen, durch die der untere Kammerabschnitt Ib mit dem oberen Kammerabschnitt 1a in Verbindung steht. Der untere Kammerabschnitt 1b ist mittels einer mit einem Gebläse 26 versehenen Leitung 19 an einer (nicht dargestellte) Inertgasquelle angeschlossen.

Ein Ende eines Kanales 4 mit einem Innendurchmesser D„ ist an den Boden 3 der Trennwand 2 angeschlossen, derart, daß der Kanal 4 direkt in den oberen Kammerabschnitt 1a mündet. Das entgegengesetzte Ende des Kanals 4 ist mit einem Gebläse 27 versehen und an eine {nicht dargestellte) Inertgasquelle angeschlossen.

Entlang der Längsachse des Kanals 4 ist eine Zerstäubungsdüse 5 derart angeordnet, daß das obere Ausströmende der Düse 5 im wesentlichen genau über dem Boden 3 der Trennwand 2 liegt, d.h. über dem Niveau des oberen Endes des Kanals 4, Die Düse 5 ist von einer Ringöffnung 3a umgeben.

Gemäß den Fig. 1 und 2 enthält die Zerstäubungsdüse 5 ein Mantelrohr 5a und ein in das Mantelrohr 5a eingesetztes Kernrohr 5b. Das Mantelrohr 5a ist durch eine mit einem Gebläse 28 versehene Leitung 6a an eine (nicht dargestellte) Inertgasquelle angeschlossen. Das Kernrohr 5b ist über eine mit einer Pumpe 29 ausgestattete Leitung 6b an eine (nicht dargestellte) Quelle für eine Flüssigkeit angeschlossen, die

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ein auf den Harnstoffimpfpartikeln abzulagerndes Material enthält.

Von dem Kanal 4 zweigt eine Äustragsleitung 8 ab. Die Austragsleitung 8 ist unter Zwischenschaltung eines Regelorgans 11 an eine weiterführende Leitung 1o angeschlossen; das Regelorgan 11 dient dazu, die Äustragsgeschwindigkeit der gebildeten Harnstoffkörnchen zu regeln. In den Kanal 4 ist eine schräg gestellte Lochplatte 9 derart eingesetzt, daß die gebildeten Harnstoffkörnchen entlang dieser Lochplatte in die Austrageleitung 8 gleiten können. Die Lochplatte 9 ist mit öffnungen bzw. Löchern versehen, die so klein sind, daß nur diejenigen gebildeten Harnstoffkörnchen nicht durch diese Lochplatte hindurchtreten können, welche noch nicht die erwünschte Korngröße erreicht haben. Wenn die gebildeten Harnstoffkörnchen die Lochplatte 9 erreichen, können nur diejenigen Körnchen, welche bereits die erwünschte Korngröße haben, auf der Oberseite der Lochplatte 5 entlanggleiten und in die Äustragsleitung 8 eintreten, während die restlichen Partikel wieder von dem durch den Kanal 4 nach oben strömenden Inertgasstrom in den oberen Kammerabschnitt 1a zurückgefördert werden. Auf diese Weise werden die Harnstoffkörnchen, die die erwünschte Korngröße erreicht haben, nach dem Prinzip der Gaselutriation in dem Kanal 4 von den anderen noch zu kleinen Partikeln getrennt. Das Regelorgan 11 dient nicht nur zur Steuerung der Austragsgeschwindigkeit für die gebildeten Harnstoffkörnchen sondern auch zur Verbesserung der Abtrennung der ausreichend großen Harnstoffkörnchen von den anderen Partikeln im Bereich der Lochplatte 9. Das Regelorgan 11 ist nicht auf eine spezielle Ausführungsform begrenzt. Als Regelorgan 11 wird vorzugsweise ein Drehventil verwendet.

Die Neigung der Lochplatte 9 gegenüber der Horizontalen ist nicht auf einen bestimmten Winkelbereich beschränkt. Die Schrägstellung der Lochplatte 9 gegenüber der Hori-

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zontalen liegt jedoch vorzugsweise in einem Winkelbereich von 5 bis 5ο⁰, insbesondere von 15 bis 45°. Wenn die Lochplatte 9 gegenüber einer horizontalen Ebene schräggestellt ist, hat die Lochplatte 9 eine elipptisehe Form.

Der obere Kammerabschnitt 1a ist mit einem Einlaß 7 für die Zufuhr von Harnstoffimpfpartikeln in den oberen Kammerabschnitt 1a versehen. Ein die zuzuführenden Harnstoffimpfpartikel aufnehmender Trichter 13 ist durch eine Leitung 24 an den Einlaß 7 angeschlossen. Ein Einspeisungsregelorgan 15 zur Regelung der Zufuhrrate der Harnstoffimpfpartikel befindet sich zwischen dem Boden des Trichters 13 und der Leitung 24. Die Harnstoffimpfpartikel werden dem Trichter 13 durch eine Leitung 25 zugeführt. Der Einlaß 7 kann in jeder geeigneten Stelle über dem obersten Ende der trichterförmigen Trennwand 7 angeordnet sein, vorzugsweise oberhalb einer Zone, innerhalb der das Wirbelbett aufgebaut wird.

Ein Auslaß 12 zum Austragen von Abgas aus der Zylinderkammer 1 ist mittels einer Leitung 23 an einen Zyklon 14 angeschlossen, um mitgerissene Feststoffpartikel aus dem Abgas abzutrennen und wiederzugewinnen. Der Zyklon 14 hat einen Bodenauslaß 16, der mit einem Austragsventil 16a versehen ist. Der Zyklon ist weiterhin mit einer Auslaßleitung 22 für abgehendes Abgas versehen. Der obere Kammerabschnitt 1a ist mit einem Auslaß 17 versehen, durch den ein Teil der In dem Wirbelbett befindlichen Partikel ausgetragen werden kann. Der Auslaß 17 ist in einem oberen Bereich der Wirbelbettzone des oberen Kammerabschnitts 1a angeordnet. Der Auslaß 17 ist an eine Leitung 28 mittels eines Ventils 17a angeschlossen, um die Austragsrate regulieren zu können und Partikel mit einer bestimmten Größe abzusieben. Der obere Kammerabschnitt 1a ist zusätzlich mit

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einer öffnung 18 zu Probeentnahme von Partikeln aus dem Wirbelbett versehen. Die öffnung 18 befindet sich im unteren Bereich des oberen Kammerabschnittes 1a und ist mittels eines Ventiles 18a an eine Leitung 2o angeschlossen.

Die erfindungsgemäß verwendete Kammer 1 hat vorzugsweise die Form eines KreisZylinders. Die Kammer 1 kann jedoch auch eine polygonale prismatische Form haben, beispielsweise eine hexagonale oder oktagonale prismatische Form. Die Trennwand 2 hat im wesentlichen die Form eines Trichters. Der öffnungswinkel der trichterförmigen Trennwand 2 beträgt vorzugsweise 6o bis 13o , insbesondere 8o bis 1oo . Wenn der öffnungswinkel größer ist als 13o°, kann das Wirbelbett unter Umständen ungleichförmig bzw. ungleichmäßig werden. Ein solches ungleichmäßiges Wirbelbett führt dazu, daß ein bestimmter Mengenanteil der Harnstoffimpfpartikel nicht fluidisiert wird. Wenn der öffnungswinkel kleiner ist als 3o°, kann unter Umständen die Bewegung der Harnstoffimpfpartikel übermäßig stark bzw. kräftig werden, so daß es in dem Wirbelbett unter Umständen nicht zu der erwünschten gleichmäßigen kreisenden Bewegung sämtlicher Partikel kommen kann.

Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es wesentlich, daß das obere Ende der Zerstäubungsdüse 5 über dem Niveau des oberen Endes des Kanals 4 liegt. Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen dem oberen Ende der Zerstäubungsdüse 5 und dem Niveau des oberen Endes des Kanals 4 gleich oder kleiner ist als der Innendurchmesser D2 des Kanals 4.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn das Verhältnis Cm₉Z

einer Querschnittsfläche (in m ) der Zylinderkammer 1

Cm₁ = **— ) zu einer wirksamen Fläche (in m > der

¹ 4

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- 3? - dsyu^f I3Q

7C ^D2²

Ringöffnung 3a Cm₀ = —*-———— - Querschnitts fläche der

Zerstäubungsdüse 5) im Bereich von o,o1 bis 0^25,, insbesondere von o_fo3 bis O₅,1_? liegt= Das Verhältnis (ni^/ni^) in dem oben erwähnten Bereich trägt wirksam zur Bildung eines stabilen gleichmäßigen Wirbelbetts im oberen Karamerabschnitt 1a bei«, Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Verhältnis (D₀ZD₁) von Äußendurchmesser (D? ^ ^^er Ri^göffnung 3a, das ist der Innendurchmessers des oberen Endes des Kanals 4, sum Innendurchmesser (D^) der Zyiinderkammer 1 im Bereich von 1/1 ο bis 1/2, insbesondere 1/6 bis 1/3, liegt»

Bei Anwendung des erfindungemäßen Verfahren und bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, ohne Schwierigkeit Harnstoffkörnchen mit einer Korngröße herzustellen, die dem 1,2-fachen bis 1ο-fachen, insbesondere 2-fachen bis 4-fachen der Korngröße der Harnstoffimpf partikel entspricht. Das Verhältnis der Korngröße der Impfpartikel zur Korngröße der resultierenden Harnstoffkörnchen ist in Abhängigkeit von der Größe der Impfpartikel variabel« Die resultierenden Harnstoffkörnchen können wiederum als Harnstoffimpfpartikel zur Herstellung größerer Harnstoffkörnchen verwendet werden. Das erfindungsgexnäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung schaffen somit in vorteilhafter Weise die Möglichkeit„ in einfacher Weise Harnstoffkörnchen herzustellen _B die wiederum als Harnstoffimpfpartikel verwendbar sind, um daraus Harnstoffkörnchen bzw. -granulate einer bestimmten Korngröße herzustellen.

Das Verfahren und die Vorrichtung lassen sich auch zum Beschichten bzx'7_o überziehen von Harnstoffimpfpartikeln mit Schwefel oder Polyolefin verwenden_o Im Falle einer Schwefelbeschichtung wird eine Schwefelschmelze mit einer Temperatur von 125 bis 16o° C zerstäubt und in den oberen

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Kammerabschnitt 1a eingesprüht. Die Düse und die Zuführleitung für die Schwefelschmelze bestehen in einem solchen Fall aus einem gegenüber der Schwefelschmelze resistenten Material und haben einen für die Schwefelschmelzezerstäubung geeignete Form. Die Dicke der gebildeten Schwefelschicht kann durch Einregulierung der Zuführraten für die Impfpartikel und die Schwefelschmelze gesteuert werden.

Im Falle einer Schwefelbeschichtung ist es wesentlich, daß die mittlere Temperatur des Wirbelbettes auf einen Wert von 6o bis 8o° C eingestellt und auf diesem Wert gehalten wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nunmehr an Hand der folgenden Beispiele beschrieben. In den einzelnen Beispielen werden Harnstofffestpartikel mit einer Korngröße von o,5 bis 1,om, einer Härte von o,14 kg, einem Gesamtstickstoffgehalt von 46_f41 Gewichtsprozent, einem Stickstoffgehalt in Form von Biuret von ο,37 Gewichtsprozent und einem Wassergehalt von o,15 Gewichtsprozent als Impfpartikel verwendet. Die Harnstoffimpfpartikel wurden mittels eines Zerstäubungs-Granulierprozesses hergestellt.

In jedem der Beispiele wurden das durch die öffnungen der Trennwand eingeblasene Inertgas, das durch die Ringöffnung eingeblasene und das zum Zerstäuben der Flüssigkeit verwendete Inertgas jeweils mittels Luft auf eine bestimmte Temperatur erhitzt.

In jedem Beispiel wurde das Haftungsvermögen E der Flüssigkeit an den Impfpartikeln gemäß der Gleichung

x 1oo

+ W₃

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berechnet, wobei W.. die Austragsrate in kg/Std. der resultierenden Harnstoffkörnchen, W₂ eine Zuführungsrate in kg/Std. der Harnstoffimpfpartikel und W₃ eine Zuführungsrate der Flüssigkeit repräsentieren, und zwar bezogen auf das auf" den Impfpartikeln abzulagernde Material.

Beispiele 1 bis 4

Bei jedem der Beispiele 1 bis 4 wurde die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung verwendet. Bei dieser Vorrichtung hatte der Innendurchmesser D- der Zylinderkammer 1 einen Wert von 2o4 mm, die Höhe der Zylinderkammer 1 von dem Niveau der Ringöffnung 3a aus betrug 26oo mm, der Außendurchmesser der Ringöffnung 3a betrug 52,9 mm, der Außenmesser des Mantelrohres 5a lag bei 13,2 mm, die trichterförmige Trennwand 2 hatte einen Öffnungswinkel von 9o° und 13oo öffnungen mit einem Durchmesser von 1,2 mm, die Lochplatte 9 in dem Kanal 4 hatte gegenüber der Horizontalen eine Schrägstellung von 3o° und bestand aus einem Netz aus Kettfaden mit einer Dicke von 0,6 mm und Schußfäden mit einer Dicke von 0,6 mm, die jeweils in Intervallen von 1,1 mm angeordnet waren; der Einlaß 7 für die Impfpartikel lag 4oo mm über dem Niveau der Ringöffnung 3a und der Abstand zwischen dem oberen Ende der Zerstörungsdüse 5 und dem Niveau der Ringöffnung 3a betrug 3,5 mm.

Die Verfahren zur Erzeugung von Harnstoffkörnchen aus Harnstoffimpfpartikeln und wässriger Harnstofflösung wurden unter den in der Tabelle 1 dargestellten Bedingungen durchgeführt. Die Verfahren ließen sich ohne Schwierigkeiten durchführen. Die Ergebnisse aus den Beispielen 1 bis 4 sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

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Tabelle 1

Beispiel Nr.
Bedingung

Zuführrate der Harnstoffimpfpartikel (kg/Std.)
Konzentration der wässrigen Harnstofflösung (Gew.-%) auführrate der wässrigen Harnstofflösung (kg/Std.)
Temperatur der wässrigen Harnstofflösung (⁰C)
Zuführrate der durch die Trennwandöffn. gebl. Luft (N^/sec.) Temperatur der durch diese Öffnungen eingeblasenen Luft (⁰C) ?uführrate der durch die Ringöffnung eingeblasenen Luft (N £/sec.) Temperatur dieser durch die Ringöffnung eingeblasenen Luft ( C) Lineargeschw. (Uj) der durch die Ringöffnung geblasenen Luft (m/sec.) Zuführgeschw. der Luft für die Zerstäubung der Harnstoff1. (N £./see.) Temperatur der Zerstäubungsluft ( C)
Mittlere Partikelmenge im Wirbelbett (kg)

Mittl. Oberflächengeschw. (Uo) der Luft im Wirbelbett (m/sec.) Verhältnis (Uo/Umf)

Mittlere Temperatur im Wirbelbett (⁰C) Temperatur des JUdgas es (⁰C)
Ergebnis

Haftvermögen der Harnstofflösung an den Impfpartikeln (%) Mittl. Korngr. der durch die Leitung 1o ausgetragenen Harnstoffkörn, (mm) Menge des an der Innenwand der Zylinderkammer und der Oberseite der Trennwand nach 1o-stündigem Betrieb abgelagerten Harnstoffes

1,5 o,45 8o 13,77 1o,94 106 1o3 28,6

29,3 76

16,8 76

1o,5

1 ,25

1o5

6,28

1,76

2,6

62

57

91

16,2

65

9,8

1,25

1o5

6,o5

1,72

1,8

62

58

o,45
85

9o 9,48 12,69

1o2
3o,8

95
17,1

7o
1o,5

126 29,4

56 17,1,

6 3' 1o,3^:

1,25 1,33| <*» 1 o2 114] H

5,75 6,18⁽

1,9
76

7o

1 ,78

2,2

57

89 87 89 83 2,o9 3,o5 3,1o 2,49

nichts nichts nichts nichts

Beim Beispiel 1 hatten die resultierenden Harnstoffkörnchen einen Gesamtstickstoffgehalt von 46,65 Gewichtsprozent, einen Stickstoffgehalt in Form von Biuret von ο,42 Gewichtsprozent, einen Wassergehalt von o,o2 Gewichtsprozent und einer Härte von 1,2 kg.

Beispiele 5 und 6

Bei jedem der Beispiele 5 und 6 wurde im wesentlichen in der gleichen Weise verfahren wie im Beispiel 1, wobei jedoch die wässrige Harnstofflösung mittels Dampf zerstäubt wurde, während im Beispiel 6 die wässrige Harnstofflösung 2 GexcLchtsprozent Formaldehyd enthielt. Die Bedingungen dieser Granulierprozesse sind in Tabelle 2 aufgezeichnet. Die Ergebnisse der Beispiele 5 und 6 ergeben sich ebenfalls aus Tabelle 2. Die aus den Beispielen 5 und 6 resultierenden Harnstoffkörnchen hatten eine Härte von 1,o bzw. 2,7 kg.

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- 42 Tabelle 2

Beispiel Nr.

Bedingung

Zuführrate der Harnstoffimpfpartikel (kg/Std.) Konzentration der wässrigen Harnstofflösung (Gew.-%) Zuführrate der wässrigen Harnstofflösung (kg/Std.) l'emperatur der wässrigen Harnstoff lösung (⁰C)

Zuführrate der durch die Öffnungen der Trennwand durchgeblasenen Luft (N.£/sec.)

Temperatur der durch diese Öffnungen eingeblasenen Luft (⁰C) - 77 77

Zuführrate der durch die Ringöffnung eingeblasenen Luft (Nj^/sec.) 168 168

Temperatur dieser durch die Ringöffnung eingeblasenen Luft (⁰C)

tO Lineargeschw. (Uj) der durch die Ringöffnung geblasenen Luftströmung (m/sec.) {Q Zuführgeschw. der eingeblasenen Luft für die Zerstäubung der Harnstofflösung (Nt /see.) ** Temperatur der Zerstäubungsluft (⁰C)

Mittlere Partikelmenge im Wirbelbett (kg)

Mittlere Oberflächengeschwindigkeit (Uo) der Luft im Wirbelbett (m/sec)

Verhältnis (Uo/Umf)

Mittlere Temperatur im Wirbelbett (⁰C) Temperatur des Abgases (⁰C)

Ergebnis

Haftvermögen der Harnstofflösung an den Impfpartikeln (%)

Mittlere Korngröße der durch die Leitung 1o ausgetragenen Harnstoffkörnchen (mm) Menge des an der Innenwand der Zylinderkammer und der Oberseite der Trennwand nach 1o-stündigem Betrieb abgelagerten Harnstoffes nichts nichts

1,5	1,	75
8ο		85
16,7	16	,7
113	1	13
29,3	29	,5
77		77
16,8	16	,8
76		76
1ο,5	1ο	,5
1,38	1,	38
117	1	17
6,3	6	,2
1,8ο	1,	81
2,3	2	,5
65		65
62		62
83		96
2,4ο	2,	28

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Beispiele 7 und 8

In den Beispielen 7 und 8 wurde im wesentlichen in der gleichen Weise verfahren wie im Beispiel 1„ wobei jedoch die wässrige Harnstofflösung ersetst wurde durch eine Schwefelschntelze, Die Schwefe!schmelze wurde dem oberen Kairanerabschnitt 1a unter den in Tabelle 3 angegebenen Bedingtingen zugeführt» Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Harnstoffimpfpartikel hatten eine Korngröße von 2,83 bis 2,34

Es wurde der mittlere Schwefelgehalt in den resultierenden Harnstoffkörnchen bzw. -granulaten ermittelt» Die erhaltenen Harnstoffgranulate bzw. -körnchen wurden 24 Stunden lang in Wasser mit einer Temperatur von 38 C eingetaucht. Die Menge des in dem Wasser durch die.Schwefelüberzugsschichten gelösten Harnstoffs wurde gemessen. Es wurden die gleichen Messungen nach einer Eintauchdauer von 14 Tagen durchgeführt. Die Ergebnisse der Beispiele 7 und8 ergeben sich aus Tabelle 3.

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Tabelle

Be ispiele Nr.

Bedingungen

Zuführrate der Schwefelschmelze (kg/Std.) Temperatur der Schwefelschmelze ( C)

Zuführrate der durch die öffnungen der Trennwand eingeblasenen Luft (Nc/see.) Temperatur dieser Luft (⁰C) Zuführrate der durch die Ringöffnung eingeblasenen Luft (Nc /see.) Temperatur der durch die Ringöffnung eingeblasenen Luft ( C) Lineargeschw. (Uj) des durch die Ringöffnung geblasenen Luftstromes (m/sec.) Zuführrate des eingeblasenen Stickstoffs zum Zerstäuben der Schwefelschmelze (N (l/sec.)ι ,52 Temperatur des Zerstäubungsstickstoffes (⁰C) Mittlere Partikelmenge im Wirbelbett (kg)

•J Mittlere Oberflachengeschwindigkeit (Uo) der Luft im Wirbelbett (m/sec.) Verhältnis (Uo/Umf)

Mittlere Temperatur im Wirbelbett (⁰C) Temperatur des Abgases (⁰C)

Ergebnis

Haftvermögen des Schwefels an den Impfpartikeln (%) Mittlerer Schwefelgehalt der Harnstoffkörnchen (%) Menge des in Wasser von 38° C gelösten Harnstoffes 24 Stunden Eintauchzeit 14 Tage Eintauchzeit

11,1	9,8	99,9
148	159	23,6
32,4	32,5	4,7
54	54	1o,2
19,2	19,3
125	12o
13,7	13,6 to
1,52	1 ς·? °
146	152 J*
5,5	5,o 0^
2,o4	2,o3
1,9	1,9
7o	67 \
67	64 £
	I
92
15,7
29,5
45,2

Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Bei jedem der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurde im wesentlichen in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise verfahren, wobei
jedoch die aus Tabelle 4 ersichtlichen Granulierbedingungen berücksichtigt wurden.

Im Vergleichsbeispiel 1 betrug die Temperatur der durch die Öffnungen der Trennwand eingeblasenen Luft 1o9 C, was außerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches liegt.
Die mittlere Temperatur des Wirbelbettes wurde durch
externe Beheizung der Zylinderkammer auf 1o5° C gehalten.

Im Vergleichsbeispiel 2 betrug die Temperatur der durch die öffnungen der Trennwand eingeblasenen Luft 11o° C, was außej halb des erfindungsgemäßen Bereiches liegt.

Im Vergleichsbeispiel 3 betrug die Temperatur der durch die Ringöffnung eingeblasenen Luft 135*
erfindungsgemäßen Bereiches liegt.

Ringöffnung eingeblasenen Luft 135 C, was außerhalb des

Die Ergebnisse der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 sind in Tabelle 4 enthalten.

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Tabelle 4

Vsrgleichsbeispiele Nr.

Bedingung

Zuführrate der Harnstoffimpfpartikel (kg/Std.) Konzentration der wässrigen Harnstofflösung (Gew.-%) 7-uführrate der wässrigen Harnstoff lösung (kg/Std.) Temperatur der wässrigen Harnstofflösung (⁰C)

Zuführrate der durch die Öffnungen der Trennwand geblasenen Luft (N£./sec.)

Temperatur der durch diese Öffnungen eingeblasenen Luft (⁰C) Zuführrate der durch die Ringöffnung eingeblasenen Luft (N(Z/sec.) Temperatur dieser durch die Ringöffnung eingeblasenen Luft (⁰C)

Lineargeschw. (Uj) der durch die Ringöffnung geblasenen Luftströmung (m/sec.) Zuführgeschw. der Luft für die Zerstäubung der Harnstofflösung (N ^/see.)

Temperatur der Zerstäubungsluft (⁰C)

Mittlere Partikelmenge im Wirbelbett (kg) Mittlere Oberflächengeschw. (Uo) der Luft im Wirbelbett (m/sec) Verhältnis (Uo/Umf)

Mittlere Temperatur im Wirbelbett (⁰C)

Temperatur des Abgases ( C)

Ergebnis

Haftvermögen der Harnstofflösung an den Impfpartikeln (%)

Mittl. Korngr. der durch die Leitung 1ö ausgetragenen Harnstoffkörnchen (mm)

Menge des an der Innenwand der Zylinderkammer und der Oberseite der Trennwand nach 1o-stündigem Betrieb abgelagerten Harnstoffes

ο,35	o,4o	o,8o
85	85	7o
5,3ο	6,69 1	1,84
1ο5	1o4	1o5
26,1	25,7	29,ο
1ο9	11o	92
15,2	15,4	16,3
1ο5	11o	135
1ο,3	1o,5	11,9
1,25	1,25	1,33
1οο	1o6	1o2
4,82	5,77	6,oo
1,8ο	1,76	1,73
2,3	2,ο	2,ο
1ο5	1oo	61
82	8o	57
7ο	77	63
2,4ο	2,63	2,42
eine Ablage rungsschicht mit 2-3 mm Dicke wurde gebildet	ni

Tabelle 4 zeigt, daß dann, wenn die durch die öffnungen der Trennwand eingeblasene Luftströmung eine übermäßig hohe Temperatur hatte, die Innenwand des oberen Kairanerabschnittes 1 und die Oberfläche der Trennwand mit einer Schicht aus abgelagerten Partikeln von Harnstoff und zerstäubter Flüssigkeit bedeckt war. Tabelle 4 zeigt auch, daß die übermäßig hohe Temperatur des durch die Ringöffnung eingeblasenen Luftstromes zu einem sehr gerxngen Haftungsvermögen der zerstäubten Flüssigkeit an den Impfpartikeln führte.

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-η-

Leerseite

Claims (34)

2308138 Patentansprüche

1./ Verfahren zur Herstellung von Harnstoffkörnchen im
^J Wirbelbett, das in einer vertikalen zylindrischen
Kammer aufgebaut wird, die mittels einer zum Boden
hin konvergierenden, trichterförmigen Trennwand in
einen oberen Kammerabschnitt und einen unteren
Kammerabschnitt unterteilt ist, wobei die beiden
Kammerabschnitte durch in der Trennwand angebrachte öffnungen in Verbindung miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß man

A) dem oberen Kammerabschnitt der zylindrischen Kammer feste Impfpartikel aus Harnstoff zuführt,

B) einen Strom einer Flüssigkeit, die ein auf die
Harnstoffimpf partikel einzubringendes Material enthält, zerstäubt und nach oben in den oberen Kammerabschnitt durch eine Düse einbläst, deren oberes Ende im wesentlichen gerade über dem Zentrum des Bodens der trichterförmigen Trennwand liegt, wobei diese Flüssigkeit der Düse durch einen Kanal zugeführt wird, der sich durch den unteren Kammerabschnitt erstreckt,

C) in dem oberen Kammerabschnitt ein Wirbelbett aus diesen Harnstoffimpfpartikel und den zerstäubten Flüssigkeitströpfchen aufbaut, indem man

a) aus dem unteren Kammerabschnitt in den oberen Kammerabschnitt durch die öffnungen der Trennwand eine Vielzahl von Strömen eines Inertgases einbläst, das nicht mit Harnstoff und dieser
Flüssigkeit reagiert und eine Temperatur von

5o bis 98° C hat, und

b) in den oberen Kammerabschnitt durch eine im Boden der Trennwand angeordnete und die Zerstäuberdüse für die zugeführte Flüssigkeit umgebende Ringöffnung einen nach oben gerichteten Strom

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eines Inertgases einbläst, das nicht mit Harnstoff und dieser Flüssigkeit reagiert und eine Temperatur von 3o bis 12o C hat, wobei dieses Inertgas der Ringöffnung durch einen sich durch den unteren Kammerabschnitt erstreckenden Kanal zugeführt wird, derart, daß die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen an den Harnstoffimpfpartikeln anhaften können und getrocknet oder verfestigt werden,

D) die resultierenden Harnstoffkörnchen aus dem oberen Kammerabschnitt durch die Ringöffnung und den zugeordneten Inertgaskanal austrägt, und

E) das Abgas aus dem oberen Kammerabschnitt austreten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeit eine wässrige Lösung verwendet, die 5o bis 95 Gewichtsprozent Harnstoff enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Harnstofflösung Formaldehyd als Zusatzstoff enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

man die das Formaldehyd enthaltende Harnstofflösung mittels eines Dampfstrahles zerstäubt und in den oberen Kammerabschnitt einbläst.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Harnstofflösung als Zusatzstoff ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukt enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die das Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukt enthaltende Harnstofflösung mittels eines Dampfstrahles zerstäubt und in den oberen Kammerabschnitt einbläst.

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7. Verfahren nach Anspruch 2_t dadurch gekennzeichnet _t daß die Harnstofflösung eine Temperatur von 5o bis t3o° C hat.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Flüssigkeit eine Schwefel- oder Polyolefinschmelze verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwefel- oder Polyolefinschmelze eine Temperatur von 125 bis 16o° C hat.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Ringöffnung eingeblasene Inertgasstrom eine Lineargeschwindigkeit Uj hat, die größer ist als eine irittlere Oberflächengeschwindigkeit Uo des Inertgasgemisches im oberen Kammerabschnitt.

11. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Lineargeschwindigkeit Uj 4- bis 1o-mal größer ist als die mittlere Oberflächengeschwindigkeit Uo.

12. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Oberflächengeschwindigkeit Uo 1,5- bis 8-mal größer ist als eine minimale Fluidisiergeschwindigkeit Umf des Inertgasgemisches zum Fluidisieren der Harnstoff impfpartikel.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Ringöffnung eingeblasene Inertgasstrom eine Strömungsrate Vj hat, die etwa 1o bis 7o% der gesamten Strömungsrate Vo sämtlicher in den oberen Kammerabschnitt eingeblasener Inertgasströme hat.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wirbelschicht auf einer mittleren Temperatur von 5o bis 1oo° c h <*<-+*

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15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Harnstoffimpfpartikel an einer Stelle oberhalb des obersten Endes der trichterförmigen Trennwand
zuführt.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Harnstoffimpfpartikel eine Größe von o,35 mm oder
mehr haben.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende der Zerstäuberdüse und dem Niveau der Ringöffnung gleich oder kleiner ist als der Außendurchmesser der Ringöffnung.

18. Verfahren nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in die Form eines Kreiskonus zerstäubt wird, der einen öffnungswinkel von etwa 45° hat.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit mittels eines nicht mit Harnstoff und mit dieser Flüssigkeit reaktionsfähigen Inertgases zerstäubt.

20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man durch die Öffnungen der Trennwand und durch die Ringöffnung Inertgasströme aus Luft, Stickstoff, Kohlendioxid und Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Gase einbläst.

21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 2o, dadurch gekennzeichnet, daß man als Inertgas
zum Zerstäuben der Flüssigkeit Luft, Stickstoff,
Kohlendioxid, Dampf und Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Gase verwendet.

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22. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Harnstofflösung mittels eines Dampfstrahles zerstäubt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß man die Harnstoffimpfpartikel an einer Stelle oberhalb der Zone zuführt, im Bereich welcher das Wirbelbett gebildet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die resultierenden Harnstoffkörnchen aus dem Inertgas mittels einer Lochscheibe abtrennt, die in dem sich durch den unteren Kammerabschnitt erstreckenden Kanal angeordnet ist.

25. Vorrichtung zur Herstellung von Harnstoffkörnchen im Wirbelbett, dadurch gekennzeichnet, daß sie

A) eine vertikale zylindrische Kammer (1) umfaßt, die mittels einer trichterförmigen zum Boden hin konvergierenden Trennwand (2) in einen oberen Kammerabschnitt (1a) und einen unteren Kammerabschnitt (16) unterteilt ist, die mittels in der Trennwand angebrachter Öffnungen miteinander in Verbindung stehen, wobei der untere Kammerabschnitt an eine Inertgasquelle angeschlossen bzw. anschließbar ist,

B) daß sie zum Zuführen von Impfpartikeln aus Harnstoff eine an den oberen Kammerabschnitt angeschlossene Zuführeinrichtung umfaßt,

C) daß an den Boden der trichterförmigen Trennwand ein vertikalverlaufender Kanal (4) angeschlossen ist, der sich durch den unteren Kammerabschnitt erstreckt und an eine Inertgasquelle angeschlossen bzw. anschließbar ist,

D) daß entlang der Längsachse des vertikalen Kanals eine vertikale Düse (5) in diesen vertikalen Kanal eingesetzt

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ist, deren oberes Ende im wesentlichen genau oberhalb des oberen Endes dieses vertikalen Kanals liegt, wobei diese vertikale Düse aus einem Kernrohr (5b), das an eine Quelle für eine Flüssigkeit angeschlossen ist, die ein an der Oberfläche der Harnstoffimpfpartikel anzubringendes Material enthält, und aus einem Mantelrohr (5a) zusammengesetzt ist, welches das Kernrohr umgibt und an eine Inertgasquelle angeschlossen bzw. anschließbar ist, derart, daß ein Ringkanal für dieses Inertgas zwischen dem Kernrohr und dem Mantelrohr gebildet ist,

E) daß an den vertikalen Kanal eine Austragseinrichtung für die gebildeten Harnstoffkörnchen angeschlossen ist. und

F) das zum Austragen des Abgases aus dem oberen Kammerabschnitt eine entsprechende Austragseinrichtung vorgesehen ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (4) mittels einer Lochscheibe (9) in einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt unterteilt ist, und daß die Austragseinrichtung für die gebildeten Harnstoffkörnchen an den oberen Abschnitt dieses Vertikalkanals (4) angeschlossen ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende der Zerstäuberdüse und dem oberen Ende des vertikalen Kanals gleich oder kleiner ist als der Innendurchmesser des vertikalen Kanals.

28. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis'Cm₀Zm₁) der inneren Querschnittsfläche (m₂) des vertikalen Kanals zu der inneren Querschnittsfläche (m,) der vertikalen Zylinderkammer im Bereich von o,o1 bis o,25 liegt.

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29. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß für die Harnstoffimpfpartikel über dem obersten Ende der trichterförmigen Trennwand liegt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragseinrichtung für das Abgas mit einem Behälter zum Abtrennen und Wiedergewinnen von Feststoffpartikeln aus dem Abgas versehen ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung für die Harnstoffimpfpartikel mit einem Regelorgan zur Steuerung der Zuführgeschwindigkeit der Harnstoffimpfpartikel versehen ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragseinrichtung für die gebildeten Harnstoffkörnchen mit einem Regelorgan zur Steuerung der Austragsgeschwindigkeit der Harnstoffimpfpartikel versehen ist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmige Trennwand einen öffnungswinkel von 6o bis 13o° hat.

34. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des vertikalen Kanales eine schrägliegende Lochscheibe angeordnet ist.

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