DE4126801A1

DE4126801A1 - Storable, granulated ammonium sulphate fertiliser prepn. - by adding of a urea deriv. to crystalline ammonium sulphate

Info

Publication number: DE4126801A1
Application number: DE19914126801
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ermischer; Heinz Dr Spindler; Wilfried Dr Fuchs; Manfred Dr Gebauer; Steffen Kitzing
Original assignee: Leuna Werke GmbH
Current assignee: CAPROLACTAM LEUNA GMBH, 06237 LEUNA, DE
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1993-02-11

Abstract

Prepn. of granulated ammonium sulphate with improved storage-, transport- and spreading properties by compacting, with addn. of pressing auxiliaries or binding agents, comprises addn. of 1-5 wt.% of a urea deriv. to crystalline ammonium sulphate. USE/ADVANTAGE - The prod. is useful as a fertiliser in agriculture and forestry. It is produced as a by-prod. in prodn. of, e.g., caprolactam and acrylonitrile or in gas purifcn.. Addn. of the urea deriv. gives increased static grain strength at conventional pressing pressures, and gives grain strengths similar to prior art granulates when produced at lower pressures. This allows prodn. with lower output of energy.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von granuliertem Ammoniumsulfat mit verbesserten Lager-, Transport- und Streueigenschaften, das als Düngemittel in der Land- und Forstwirtschaft verwendet wird.The invention relates to a method for producing granulated ammonium sulfate with improved storage, transport and spreading properties that are used as fertilizers in the Agriculture and forestry is used.

Ammoniumsulfat fällt in großer Menge als Nebenprodukt bei organisch-chemischen Umsetzungen, wie beispielsweise bei der Caprolactam- und der Acrylnitrilproduktion, sowie bei der Gasreinigung an. Ammoniumsulfat wird hauptsächlich als Düngemittel verwendet. Infolge seiner feinen Korngröße und hohen Hygroskopizität ist die Lagerung, der Transport und das Ausbringen des Salzes mit Problemen, wie das Zusammenbacken, die Staubentwicklung, die geringe Streubreite u. a., verbunden.Large quantities of ammonium sulfate are by-produced organic chemical reactions, such as in Caprolactam and acrylonitrile production, as well as gas cleaning. Ammonium sulfate is mainly used as Fertilizers used. Due to its fine grain size and Storage, transport and high hygroscopicity spreading the salt with problems like caking, the dust development, the narrow spread and a., connected.

Aus diesen Gründen wird in zunehmendem Maße das Ammoniumsulfat kompaktiert, granuliert und konditioniert. Das Salz besitzt jedoch eine geringe Plastizität und läßt sich daher schwer kompaktieren. Es werden ihm deshalb verschiedene Stoffe als Preßhilfs- bzw. Bindemittel zugesetzt. Diese Mittel bewirken die Reduzierung des zur Kompaktierung des Salzes erforderlichen Preßdruckes oder den Erhalt von Granulaten mit verbesserten Lager-, Transport- und Streueigenschaften. Die gleichzeitige Wirkung als Preßhilfs- und Bindemittel ist jedoch auch möglich. W. Pietsch nennt in "Roll pressing" (Hyden & Sons Ltd.; London, 1976) eine Vielzahl von Stoffen, die als Binder, Gleitmittel usw. für Dünger eingesetzt werden.For these reasons, ammonium sulfate is increasingly used compacted, granulated and conditioned. The salt however, has a low plasticity and can therefore be difficult to compact. Therefore it becomes different Substances added as a pressing aid or binder. These Means cause the reduction of the to compact the Salt required pressing pressure or the receipt of Granules with improved storage, transport and spreading properties. The simultaneous effect as a pressing aid and binder is also possible. W. Pietsch mentions in "Roll pressing" (Hyden & Sons Ltd .; London, 1976) a variety of substances used as binders, Lubricants etc. can be used for fertilizers.

Es ist bekannt, Ammoniumhydrogensulfat (US 33 51 455) und dreiwertige Metallsalze, insbesondere Alaune (JP 76 76 199; AU 4 92 758; US 45 89 904; FR 14 69 715) Ammoniumsulfatlösungen mit dem Ziel zuzusetzen, größere Kristalle zu erzeugen. It is known ammonium bisulfate (US 33 51 455) and trivalent metal salts, especially alums (JP 76 76 199; AU 4 92 758; US 45 89 904; FR 14 69 715) ammonium sulfate solutions with the goal of producing larger crystals.

Ferner ist bekannt, zur Erhöhung der Granulatfestigkeit und zur Vergrößerung der Ammoniumsulfatkristalle bei der Teller- und Trommelgranulation des Salzes der Lösung Kalziumsulfat und hydrophile, oberflächenaktive Substanzen, beispielsweise Tone wie Attapulgit und Bentonit, in Konzentrationen bis zu jeweils 5% zuzusetzen (EP 13 108).It is also known to increase the strength of the granules and to enlarge the ammonium sulfate crystals in the Plate and drum granulation of the salt of the solution calcium sulfate and hydrophilic, surface-active substances, for example clays such as attapulgite and bentonite, in concentrations add up to 5% each (EP 13 108).

Für die Granulation von Ammoniumsulfat werden des weiteren in der Literatur ammonisiertes Superphosphat in Konzentrationen von 1 bis 5% genannt (US 2 47 324; SU 3 58 303). Um die erforderliche Härte der Granulate zu erreichen, wird dem Dünger Gips als weitere Komponente zugegeben (SU 3 58 303; Pen-kov, E. J. u. a-: Khim. Prom. (Moskau) 1973, 49(6), S. 430-1). Diese Dünger mit einem stark reduzierten Stickstoffgehalt bewirken eine systematische Verschlechterung der Bodenqualität, verursacht durch den Gipsanteil.For the granulation of ammonium sulfate are also in the literature ammonized superphosphate in concentrations from 1 to 5% (US 2 47 324; SU 3 58 303). To achieve the required hardness of the granules, gypsum is added to the fertilizer as a further component (SU 3 58 303; Pen-kov, E. J. et al.: Khim. Prom. (Moscow) 1973, 49 (6), pp. 430-1). This fertilizer with a greatly reduced Nitrogen content cause a systematic Deterioration of soil quality caused by the Proportion of gypsum.

Die gleichen Nachteile besitzen die in den Patentschriften EP 13 108, DE 26 03 917 und CS 1 75 093 genannten Stoffe, wie Bentonit mit Gips, Kaliumverbindungen und Flugstaub aus der Kohleverbrennung.The same disadvantages have those in the patents Substances mentioned in EP 13 108, DE 26 03 917 and CS 1 75 093, like bentonite with gypsum, potassium compounds and flying dust from coal combustion.

Weiterhin werden für die Preßgranulation von Ammoniumsulfat amphotere Oxide, leicht alkalisch sowie hygroskopisch reagierende Salze (DE 12 47 352), Kalziumnitrat (DE 26 03 917) und Aluminiumhydroxid, modifiziert mit siliziumdioxidhaltigen Stoffen (SU 8 52 847; JP 6 22 90 709) verwendet. Mit dem Zusatz dieser Stoffe zum Salz ist eine teilweise Reaktion unter Freisetzung von Ammoniak und damit der Reduzierung des Stickstoffgehaltes des Düngemittels verbunden.Furthermore, for the press granulation of ammonium sulfate Amphoteric oxides, slightly alkaline and hygroscopic reacting salts (DE 12 47 352), calcium nitrate (DE 26 03 917) and aluminum hydroxide modified with silicon dioxide-containing Fabrics (SU 8 52 847; JP 6 22 90 709) used. With the addition of these substances to the salt is a partial one Reaction with the release of ammonia and thus the reduction of the nitrogen content of the fertilizer.

Als Preßhilfsmittel für Ammoniumsulfat werden auch empfohlen Huminsäuren und ihre Salze (SU 3 04 233; Belikov, V. J. u. a.: Khim. Tverd. Topl. 1974 (1), S. 126-7), huminsäurehaltige Gras- und Waldtorfe (US 36 17 237), proteinhaltige Substanzen, fett- und ölhaltige Komponenten (JP Kokai 59 92 988). Bei Konzentrationen bis 5% der Zusatzstoffe wird der Stickstoffgehalt des Düngers stark reduziert.As a pressing aid for ammonium sulfate are also recommended Humic acids and their salts (SU 3 04 233; Belikov, V. J. u. a .: Khim. Tverd. Topl. 1974 (1), pp. 126-7), humic acid Grass and forest peat (US 36 17 237), proteinaceous Substances, fat and oil-containing components (JP Kokai 59 92 988). At concentrations up to 5% of the additives The nitrogen content of the fertilizer is greatly reduced.

Nach SU 9 21 619 wird zur Kompaktierung von Ammoniumsulfat Polyacrylamid vorgeschlagen. Dabei soll der Feuchtigkeitsgehalt des zu verpressenden Salzes 5,1 bis 7,6% betragen. Die Polyacrylamidkonzentration im Gemisch beträgt 0,25%. Aussagen zur Wirksamkeit des Polymeren werden nicht ge macht.According to SU 9 21 619 is used for compacting ammonium sulfate Polyacrylamide proposed. The moisture content should of the salt to be pressed amount to 5.1 to 7.6%. The polyacrylamide concentration in the mixture is 0.25%. No statements are made regarding the effectiveness of the polymer makes.

Weiterhin werden Stärke (FR 15 20 587), wassersorbierende Polymere, wie Vinylacetat-Methylacrylat-Polymere (JP-Kokai 80 57 454), sowie alkalische Magnesiumverbindungen (CS 1 30 016) für die Aufbau- bzw. Tellergranulation ammo niumsulfathaltiger Mischdünger verwendet.Furthermore, starch (FR 15 20 587) is water-absorbing Polymers, such as vinyl acetate-methyl acrylate polymers (JP-Kokai 80 57 454) and alkaline magnesium compounds (CS 1 30 016) for the build-up or plate granulation ammo Mixed fertilizer containing sodium sulfate is used.

In den Patentschriften SU 1 67 766, SU 2 47 324, SU 5 60 824 und SU 6 01 574 wird der Zusatz von Harnstoff zum Ammoniumsulfat beschrieben. Nachteil dieser Verfahren ist die erhöhte Hygroskopizität des Ammoniumsulfates, wodurch sich dessen Lager-, Transport- und Streueigenschaften ver schlechtern.In the patents SU 1 67 766, SU 2 47 324, SU 5 60 824 and SU 6 01 574 is the addition of urea to the ammonium sulfate described. The disadvantage of this method is that increased hygroscopicity of the ammonium sulfate, which causes its storage, transport and spreading properties worse.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem bestand darin, des schwer kompaktierbaren Ammoniumsulfat Stoffe zuzusetzen, die die Düngequalität des Salzes nicht herabsetzen, die den zur Kompaktierung erforderlichen Preßdruck verringern und mit denen gleichzeitig granuliertes Ammoniumsalz herstellbar ist, das verbesserte Lager-, Transport- und Streueigenschaften aufweist.The problem underlying the invention was adding ammonium sulfate, which is difficult to compact, that do not reduce the quality of the fertilizer in the salt, that reduce the baling pressure required for compacting and with which granulated ammonium salt at the same time is producible, the improved storage, transport and has scattering properties.

Erfindungsgemäß werden dem zu granulierenden kristallinen Ammoniumsulfat 1 bis 5 Masseanteile in % eines Harn stoffderivates zugegeben. Als Harnstoffderivate werden vorzugsweise Mono-, N,N′-Dimethylharnstoff oder Thioharnstoff verwendet.According to the invention, the crystalline to be granulated Ammonium sulfate 1 to 5 parts by mass in% of a urine substance derivatives added. As urea derivatives preferably mono-, N, N'-dimethylurea or thiourea used.

Mit der Zugabe der Harnstoffderivate zum Ammoniumsulfatsalz ist seine Kompaktierung bei reduziertem Preßdruck ergibt sich eine Verbesserung der mechanischen Granulateigenschaften gegenüber dem reinen Ammoniumsulfat.With the addition of the urea derivatives to the ammonium sulfate salt is its compaction with reduced pressure results an improvement in mechanical granule properties compared to the pure ammonium sulfate.

Mit der Zugabe der Harnstoffderivate Mono-, N,N′-Dimethyl harnstoff oder Thioharnstoff zum Ammoniumsulfat werden Kornfestigkeiten der Granulate erreicht, die weit über der des Rohstoffes liegen.With the addition of the urea derivatives mono-, N, N'-dimethyl urea or thiourea become ammonium sulfate Grain strengths of the granules reached far above that of the raw material.

Die Realisierung der Erfindung wird nachfolgend näher be schrieben.The implementation of the invention will be described in more detail below wrote.

Ein Gemisch aus kristallinem Ammoniumsulfat und eines Harnstoffderivates wurde mit Preßdrücken von 75, 100 und 150 MPa bei Raumtemperatur kompaktiert und anschließend granuliert. Die Granulate wurden mit Hilfe der statischen Kornfestigkeit und des Abriebes charakterisiert.A mixture of crystalline ammonium sulfate and one Urea derivatives were with pressures of 75, 100 and 150 MPa compacted at room temperature and then granulated. The granules were made using the static Grain strength and abrasion characterized.

Für die Messung der Kornfestigkeit wurde ein Festigkeitsprüfer verwendet. Das Prüfmaterial stellten 2,5-mm-Steckkörner dar. Der Fehler der Methode beträgt ±1,9 N.A strength tester was used to measure the grain strength used. The test material was 2.5 mm plug-in grains The error of the method is ± 1.9 N.

Der Abrieb der Granulate wurde mittels Siebpfannentest bestimmt. Dabei wurden 50±0,1 g Granulat der Kornfraktion 1,6 bis 4,0 mm zusammen mit 36 Stahlkugeln von 15 mm Durchmesser in eine Siebpfanne mit einem Durchmesser von 193 mm gegeben und 5 min bei 150 U/min und bei 4 Hz (Amplitude 30 mm) einer Bewegung unterworfen. Nach dieser Behandlung wurden das Probematerial und die Kugeln getrennt und ersteres gesiebt, wobei ein 1,6-mm-Sieb verwendet wurde. Granulate, die eine Größe kleiner 1,6 mm aufwiesen, stellten den Abrieb dar. Die Standardabweichung der Methode beträgt ±2,1% absolut. The abrasion of the granules was carried out using a sieve pan test certainly. This resulted in 50 ± 0.1 g of granules of the grain fraction 1.6 to 4.0 mm together with 36 steel balls of 15 mm Diameter in a sieve pan with a diameter of Given 193 mm and 5 min at 150 rpm and at 4 Hz (amplitude 30 mm) subjected to movement. After this treatment the sample material and the balls were separated and the former sieved using a 1.6 mm sieve. Granules smaller than 1.6 mm in size, represented the abrasion. The standard deviation of the method is ± 2.1% absolute.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammenge stellt.The results are summarized in the following table poses.

Tabelle table

Statische Kornfestigkeit in Abhängigkeit vom Preßdruck und dem verwendeten Preßhilfsmittel Static grain strength depending on the baling pressure and the baling aids used

Mit der Zugabe von Harnstoffderivaten zum Ammoniumsulfat als Preßhilfsmittel werden bei gleichem Preßdruck höhere statische Kornfestigkeiten der Granulate und damit bessere Lager-, Transport- und Streueigenschaften erreicht. Andererseits sind zur Gewährleistung vergleichbarer Granulat festigkeiten niedrigere Preßdrücke und damit ein geringerer Energieaufwand erforderlich. With the addition of urea derivatives to the ammonium sulfate as pressing aids are higher at the same pressure static grain strength of the granules and thus better Storage, transport and spreading properties achieved. On the other hand, to ensure comparable granules strength lower pressures and thus a lower Energy expenditure required.

Die Untersuchung des Wasseraufnahmevermögens zeigt bei den Harnstoffderivaten einschließlich Thioharnstoff keine Änderungen im Vergleich zum reinen Ammoniumsulfat. Harnstoff dagegen führt zum Senken der kritischen relativen Luftfeuchte von 81% auf rund 75%.The investigation of the water absorption capacity shows the Urea derivatives including thiourea no changes compared to pure ammonium sulfate. urea on the other hand, the critical relative humidity is reduced from 81% to around 75%.

Claims

1. A process for the preparation of granulated ammonium sulfate with improved storage, transport and scattering properties by compacting with the addition of pressing aids or binders, characterized in that 1 to 5 parts by mass in% of a urea derivative are added to the crystalline ammonium sulfate to be granulated.

2. The method according to claim 1, characterized in that as urea derivatives mono-, N, N'-dimethylurea or Thiourea can be used.