DE60105588T2

DE60105588T2 - Verfahren zur herstellung von calciumnitratgranulaten

Info

Publication number: DE60105588T2
Application number: DE60105588T
Authority: DE
Inventors: Renier Dirk RABIE; Roy Wilfred MORRIS; Petrus Johannes EYGELAAR
Original assignee: Omnia Fertilizer Ltd
Current assignee: Omnia Fertilizer Ltd
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2021-05-03
Also published as: JP2003531804A; NO332706B1; IL152603A0; PT1280736E; ES2227210T3; DE60105588D1; DK1280736T3; NZ522408A; BR0110986A; US20040098840A1; NO20025225D0; US7029504B2; ZA200209174B; EP1280736B1; CA2407843A1; CA2407843C; AU7435701A; CN1436152A; NO20025225L; WO2001083374A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Calciumnitratgranulaten.
Es sind mehrere Verfahren zur Herstellung fester Calciumnitrate bekannt, diese Verfahren umfassen die Granulation in einer(m) Granuliertrommel- oder -teller, Verperlen oder Flockung. Calciumnitratgranulate werden hauptsächlich in der Landwirtschaft als Kunstdünger, und als ein Rohmaterial für Sprengstoffe verwendet.
Es ist ein Ziel der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Calciumnitratgranulaten bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Calciumnitratgranulaten bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte:

– Herstellung einer Calciumnitratschmelze;
– Sprühen der Schmelze in ein Umwälzbett eines ersten Fließbettgranulators, wobei das Umwälzbett mit Luft versorgt wird, die auf eine relative Feuchtigkeit von weniger als 30 % bei 40 °C klimatisiert und auf eine Temperatur zwischen 60 °C und 100 °C erwärmt worden ist, um Calciumnitratgranulate zu bilden; und
– Abkühlen der Calciumnitratgranulate in einem zweiten Fließbett auf eine Temperatur von 50 °C bis 60 °C und Rückführung eines Teils der abkühlten Granulate in den ersten Fließbettgranulator als Keimteilchen, umfasst.

Die klimatisierte Luft in dem ersten Fließbett wird vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 80 °C und 100 °C erwärmt.
Die in das zweite Fließbett eingeführte Luft ist vorzugsweise klimatisiert und hat eine relative Feuchte von weniger als 30 % bei 40 °C und wird auf eine Temperatur von 30 °C bis 40 °C erwärmt.
Normalerweise werden die Granulate, die aus dem zweiten Fließbett gesammelt werden, nachdem sie sortiert worden sind, in ein drittes Fließbett eingeführt und auf unter 40 °C durch klimatisierte Luft, die eine relative Feuchte von weniger als 30 % bei 40 °C und eine Temperatur von weniger als 35 °C aufweist, abgekühlt, bevor sie verpackt werden.
Vorteilhafterweise hat die Calciumnitratschmelze, die in den ersten Fließbettgranulator eingeführt wird, eine Konzentration von 85 % bis 90 % (m/m) und eine Temperatur von 130 °C bis 140 °C.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnung zeigt eine schematische Fertigungsstraße für ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
Bezogen auf die Zeichnung wird ein Fließbettgranulator 10 zur Herstellung von Calciumnitratgranulaten aus flüssigem Calciumnitrat verwendet. Der Fließbettgranulator 10 besteht aus einer Edelstahlkammer 12, die durch eine horizontal ausgerichtete, perforierte Platte 14 geteilt ist. Ein Luftstrom 16 wird in den Boden des Granulators 10, durch die perforierte Platte 14, in eine Fließbettregion 18 gepumpt und am oberen Ausgang 20 des Granulators 10 extra hiert, wonach er durch einen Wäscher 22 geführt wird und in die Atmosphäre freigesetzt wird.
In diesem Verfahren wird Umgebungsluft 24 in einen Radiator-artigen Kondensator 26 gezogen, der Wasser enthält, das von 6 °C bis 15 °C mittels eines Gebläses 28 abgekühlt wurde. Die in den Kondensator 26 gezogene Luft wird auf unter den Taupunkt hiervon abgekühlt, es kondensiert Wasserdampf und die Luft wird so abgekühlt und klimatisiert. Unter "klimatisiert" ist zu verstehen, dass Feuchtigkeit aus der Luft entfernt worden ist. Die klimatisierte Luft hat bevorzugt eine relative Feuchte von weniger als 30 % bei 40 °C. Die klimatisierte Luft wird dann durch einen Dampf-geheizten Radiator 30 geführt, der die Luft auf eine Temperatur von 60 °C bis 100 °C erwärmt. Die klimatisierte, erwärmte Luft 16 wird dann in den Granulator 10 gepumpt, und bildet so das Fließbett 18.
Eine flüssige Calciumnitratlösung 32 wird durch die Umsetzung einer Calciumquelle, zum Beispiel Calciumcarbonat, mit Salpetersäure hergestellt. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine 60%ige Salpetersäurelösung mit Kalk-Soda (CaCO₃) neutralisiert. Ein kleiner Überschuss Salpetersäure wird verwendet, um den ganzen Kalk umzuwandeln. Nicht gelöste Verunreinigungen werden dann durch Filtration entfernt, und der Überschuss Salpetersäure in der Lösung wird mit Ammoniak neutralisiert. Die filtrierte Lösung enthält daher eine gewisse Menge an Ammoniumnitrat. Die Bedingungen werden so gesteuert, dass ein typisches Molverhältnis von 5 mol Calciumnitrat und 1 mol Ammoniumnitrat in der Lösung erhalten wird.
Das flüssige Calciumnitrat 32, das eine Konzentration von 70 % bis 80 % (m/m) aufweist, wird zu einer Konzentrationseinheit 34 geführt und wird auf 85 % bis 90 % (m/m), mit einem Gehalt an freier Feuchtigkeit von 10 % bis 15 % unter Verwendung von Dampfdruck bei 8 bis 10 bar (0,8 bis 1 MPa) konzentriert. Die konzentrierte Calciumnitratflüssigkeit wird dann in die Fließbettzone 18 des Granulators 10 mittels Sprühdüsen 36 bei einer Temperatur von 130 °C bis 140 °C injiziert.
Wenn der Fließbettgranulator inbetriebgenommen wird, wird er mit Calciumnitratkeimteilchen ausgestattet, die eine Größe von ungefähr 1 bis 5 mm aufweisen. Die konzentrierte Calciumnitratflüssigkeit wird in die Fließbettzone 18 des Fließbettgranulators 10 gesprüht und die verbleibenden 10 % bis 15 % freie Feuchtigkeit in dem Calciumnitrat werden durch die heiße klimatisierte Luft 16 entfernt. Das flüssige Calciumnitrat wird auf den Calciumnitratkeimteilchen abgeschieden, um Granulate aus Calciumnitrat zu bilden. Die Granulate aus Calciumnitrat sind sehr hygroskopisch. Die klimatisierte Luft 16, die eine relative Feuchte von weniger als 30 % bei 40 °C hat, ist sehr wichtig. Wenn die Luft 16 nicht klimatisiert worden wäre, könnten die Granulate Feuchtigkeit aus der Luft absorbieren, klebrig werden und agglomerieren.
Die Granulate aus Calciumnitrat, die in dem Fließbettgranulator 10 gebildet wurden, werden in ein zweites benachbartes Fließbett geführt, das ein Vorkühler 38 ist. Der Vorkühler 38 kühlt die Granulate mit klimatisierter Luft 40 aus dem Kondensatorradiator 26, der auf eine Temperatur von 30 °C bis 40 °C erwärmt wurde, auf etwa 50 °C bis 60 °C runter. Wurden die Granulate nicht zum Kühlen durch den Vorkühler 38 geführt, kann dies zu einem Hitzeungleichgewicht führen. Ebenso würden die Granulate zu heiß werden, was zum Schmelzen oder Weichwerden der Granulate führt. Der Vorkühler 38 ermöglicht ebenso die Erhöhung der Produktionskapazität des Fließbettgranulators 10, da die Fließrate der heißen Schmelze bei 130 °C in den Fließbettgranulator 10 erhöht werden kann. Luft aus dem Fließbett 38 wird aus dem oberen Ausgang 39 hiervon extrahiert und durch den Wäscher 22 geführt, woraufhin sie in die Atmosphäre freigesetzt wird.
Die Granulate werden dann aus dem Vorkühler 38 zu einem Sortierer in Form eines Doppeldeckersiebes 42, geführt wo sie sortiert werden. Die Siebgröße wird von der erforderlichen Größe der Granulate abhängen. Das Sieb 42 wird normalerweise Löcher mit Durchmessern von 2 mm bis 5 mm aufweisen. Übergroße Granulate werden in einen Brecher 44 geführt und in den Fließbettgranulator 10 als Keimteilchen rückgeführt. Feinstteile 46, das heißt, die Granulate mit weniger als 2 mm Durchmesser, werden ebenso in den Fließbettgranulator 10 als Keimteilchen rückgeführt.
Die Granulate mit der "richtigen Größe" werden dann in einen Nachkühler 48 in Form eines dritten Fließbettes geführt, wo sie auf unter 40 °C mit klimatisierter Luft 50 aus dem Kondensator 26 abgekühlt werden, wonach das Endprodukt 52 verpackt wird.
Die durch das Verfahren hergestellten Granulate sind hart und trocken und brechen während der Handhabung nicht so leicht auseinander. Die Granulate backen ebenso weniger zusammen, sind in Wasser leichter löslich und haben eine gleichmäßige Teilchengrößenverteilung.
Das Endprodukt kann, je nach Bedarf, mit einem Antibackmittel wie Öl-Amin behandelt werden, um die Agglomeration der Granulate zu verringern. Dieses Antibackmittel würde jedoch für Granulate, die für einen wasserlöslichen Kunstdünger vorgesehen sind, nicht geeignet sein. Ein wasserlösliches Antibackmittel, wie Naphtalinsulfonat, kann verwendet werden, wenn ein wasserlösliches Produkt erforderlich ist.
Beispiel
Eine erste flüssige Calciumnitratlösung wurde in einem kontinuierlichen Verfahren durch die Neutralisation von Salpetersäure mit Calciumcarbonat herge stellt. 8,5 t/h einer 60%igen Salpetersäurelösung wurden mit 4,1 t/h Calciumcarbonat neutralisiert. Ein leichter Überschuss an Salpetersäure wurde verwendet. Die Lösung wurde dann durch eine Filterblattpresse geführt, um unlösliche Substanz zu entfernen, und wurde dann mit 0,12 t/h Ammoniak neutralisiert, um Ammoniumnitrat in der Lösung zu bilden. Das Molverhältnis von Calciumnitrat zu Ammoniumnitrat in der Lösung betrug 5:1. Die erste Lösung hatte die folgende Zusammensetzung:

Calcium: 14,7 % (m/m)

Stickstoff in Ammoniak-Form: 1,0 % (m/m)

Stickstoff in Nitrat-Form: 11,3 % (m/m)
Die oben genannte erste Lösung wurde dann bei atmosphärischem Druck durch Verdampfung von Wasser aus der Lösung unter Verwendung von Dampf bei einem Druck von 8 bar (0,8 MPa) durch Dampfheizschlangen in einem Konzentratortank, konzentriert, um eine zweite konzentrierte Lösung zu bilden. Die zweite Lösung hatte einen Wassergehalt von 13,2 % (ausschließlich dem Wasser der Kristallisation) und die folgende Zusammensetzung:

Calcium: 16,4 % (m/m)

Stickstoff in Ammoniak-Form: 1,2 % (m/m)

Stickstoff in Nitrat-Form: 12,8 % (m/m)
Die zweite Lösung erreichte eine Temperatur von 139 °C während des Verdampfungsschrittes.
Die zweite Lösung wurde dann durch vier Druckluftdüsen bei einer Geschwindigkeit von 2,15 t/h in den Fließbettgranulator gepumpt. Der Fließbettgranulator wurde mit erwärmter klimatisierter Luft versorgt. Die klimatisierte Luft, die durch einen Radiator-artigen Kondensator geführt worden ist, hatte eine relative Feuchte von 28 % bei 40 °C und wurde auf eine Temperatur von 92 °C erwärmt. Der Fließbettgranulator hatte eine Gesamtfluidisieroberfläche von 1,00 m² mit 8 % Öffnungen von Löchern mit einem Durchmesser von 1,5 mm.
Die Calciumnitratgranulate aus dem Fließbettgranulator wurden dann zu einem Vorkühler in Form eines zweiten Fließbettes mit einer Gesamtfluidisieroberfläche von 0,65 m² und denselben Öffnungen wie das erste Fließbett, geführt. Das zweite Fließbett wurde mit erwärmter, klimatisierter Luft aus dem Radiator-artigen Kondensator versorgt. Die klimatisierte Luft hatte eine relative Feuchte von 28 % bei 40 °C und wurde auf eine Temperatur von 35 °C erwärmt.
Die Granulate aus dem Vorkühler, die eine Temperatur von 57 °C aufwiesen und die eine Teilchengröße von < 0,5 mm bis 12 mm hatten, wurden dann durch ein Doppeldecker-Sweco (TM)-Sieb auf eine Produktgröße zwischen 2 mm und 5 mm gesiebt, die dann durch einen Nachkühler mit einer Gesamtfluidisieroberfläche von 0,60 m² und denselben Öffnungen wie die anderen Fließbetten bei einer Geschwindigkeit von 1,9 t/h geführt wurden. Der Nachkühler wurde mit klimatisierter Luft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 28 % bei 40 °C versorgt, die auf 32 °C erwärmt worden ist. Das Endprodukt, das aus dem Nachkühler austrat, hatte eine Temperatur von 39 °C. Das Endprodukt wurde direkt in 1-Tonnen-Säcke verpackt und zu einer Verpackungseinheit transportiert, wo es in 25 kg Säcke gepackt wurde.
Das Endprodukt hatte die folgende Zusammensetzung:

Calcium: 18,9 % (m/m)

Stickstoff in Ammoniak-Form: 1,45 % (m/m)

Stickstoff in Nitrat-Form: 14,7 % (m/m)

1 Tonne = 1 x 103 kg

Claims

Verfahren zur Herstellung von Calciumnitratgranulaten, wobei das Verfahren die Schritte: – Herstellung einer Calciumnitratschmelze; – Sprühen der Schmelze in ein Umwälzbett eines ersten Fließbettgranulators, wobei das Umwälzbett mit Luft versorgt wird, die auf eine relative Feuchtigkeit von weniger als 30 % bei 40°C klimatisiert und auf eine Temperatur zwischen 60 °C und 100 °C erwärmt worden ist, um Calciumnitratgranulate zu bilden; und – Abkühlen der Calciumnitratgranulate in einem zweiten Fließbett auf eine Temperatur von 50 °C bis 60 °C und Rückführung eines Teils der abkühlten Granulate in den ersten Fließbettgranulator als Keimteilchen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die klimatisierte Luft in dem ersten Fließbett auf eine Temperatur zwischen 80 °C und 100 °C erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in das zweite Fließbett eingebrachte Luft klimatisiert wird und eine relative Feuchte von weniger als 30 % bei 40 °C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die klimatisierte Luft, die in das zweite Fließbett eingebracht wird, auf eine Temperatur von 30 °C bis 40 °C erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Granulate, die aus dem zweiten Fließbett gesammelt werden, nachdem sie sortiert wurden, in ein drittes Fließbett eingebracht werden, und durch klimatisierte Luft auf unter 40 °C abgekühlt werden, bevor sie verpackt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die in das dritte Fließbett eingebrachte klimatisierte Luft eine relative Feuchte von weniger als 30 % bei 40 °C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die in das dritte Fließbett eingebrachte klimatisierte Luft eine Temperatur von weniger als 35 °C aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Calciumnitratschmelze, die in den ersten Fließbettgranulator gesprüht wird, eine Konzentration von 85 % bis 90 % (m/m) und eine Temperatur von 130 °C bis 140 °C aufweist.