ES2880619T3 - Procedimiento de producción de un producto fertilizante granulado - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de producción de un producto fertilizante granulado que comprende: proporcionar una lechada fundida; mezclar un fluido inerte con la lechada fundida para formar una mezcla, en la que el fluido inerte se proporciona en una cantidad, basada en el peso de la lechada fundida, de entre el 4 % en peso y el 20 % en peso; pulverizar la mezcla en un lecho de granulación de un tambor de granulación; y solidificar la lechada fundida en el tambor de granulación para formar un producto fertilizante granulado, en el que dicha mezcla se realiza inyectando el fluido inerte en la lechada fundida en un lugar de inyección en un conducto del tambor de granulación, en el que el lugar de inyección es un cabezal o un distribuidor del tambor de granulación.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de producción de un producto fertilizante granulado

Campo

La presente invención se refiere a aparatos y procedimientos para granuladores, y en particular a granuladores para producir productos fertilizantes.

Antecedentes

El nitrato de sulfato de amonio (ASN), uno de los primeros fertilizantes sintéticos, se ha utilizado de forma continuada durante casi 100 años proporcionando los importantes nutrientes primarios y secundarios, nitrógeno y azufre. El nitrógeno se proporciona en parte a través del ion nitrato, deseable porque es fácilmente absorbido por muchas plantas y promueve el crecimiento temprano.

Los fertilizantes ASN ejemplares incluyen sales dobles de nitrato de amonio y sulfato de amonio que tienen la fórmula (NH4)2SO4-2(n H4n0 s) (conocida como una sal doble 2:1) y (NH4)2SO4-3(NH4NO3) (conocida como una sal doble 3:1), como la divulgada en Patente de EE.UU. n° 6.689.181. El término "sal doble", tal y como se utiliza aquí, significa un compuesto químico formado por iones de dos compuestos precursores cuya estructura cristalina es distinta a la de los compuestos precursores. La relación molar de los compuestos precursores en una sal doble está en la proporción de números enteros pequeños, por ejemplo, 1:2, y no es continuamente variable como en una solución sólida. Así, el término "sal doble de nitrato de amonio" significa una combinación de nitrato de amonio y otro compuesto, como el sulfato de amonio, de tal manera que se forma un nuevo compuesto que puede ser cristalográficamente distinto de cualquiera de los constituyentes. Otras composiciones de sal doble se divulgan en las Patentes de EE.UU 8.075.660, 8.721.760 y 8.814.977.

Una sal doble de nitrato de amonio y sulfato de amonio consiste en pequeños cristales de sulfato de amonio incrustados en una matriz de los otros componentes. Hay que distinguir una sal doble de una mezcla de partículas libres. La mayor parte de los cristales de sulfato de amonio tienen aproximadamente el mismo tamaño que las partículas iniciales de sulfato de amonio, pero tras la solidificación alrededor del 5 % en peso precipitan como cristales de menos de 2 micrómetros de dimensión. Los cristales de sulfato de amonio se dispersan en la matriz de manera uniforme. El pequeño tamaño y la dispersión uniforme de los cristales de sulfato de amonio en la sal doble 1:2 mejoran significativamente la estabilidad del producto contra el riesgo de detonación. La patente '181 reconoció el beneficio de la sal doble 2:1 por ser un compuesto más estable. Las sales dobles 2:1 son útiles como fertilizantes, tienen una sensibilidad reducida a la humedad, no se consideran materiales peligrosos según el Título 49 del Código de Regulaciones Federales, "Transporte", Parte 172, "Tabla de Materiales Peligrosos", 1 de octubre de 2000, y no se clasifican como oxidantes según las Recomendaciones de las Naciones Unidas sobre el Transporte de Mercancías Peligrosas, Manual de Pruebas y Criterios, 1995", "Sección 34, Procedimientos de Clasificación, Métodos de Prueba y Criterios Relacionados con las Sustancias Oxidantes de la División 5.1". Otros ejemplos de métodos de producción de sales dobles 2:1 se proporcionan en la Patente de EE.UU 8.623.315.

Los fertilizantes ASN se producen generalmente por granulación de sólidos de sulfato de amonio (AS) con licores de nitrato de amonio (AN). Los métodos de granulación ejemplares se divulgan en Publicación de solicitud de patente de EE.UU. n° 2013/0192323. Alternativamente, los fertilizantes ASN pueden ser procesados como una lechada fundida a partir de los fertilizantes constituyentes (nitrato de amonio y sulfato de amonio) o, alternativamente, de los productos de reacción de los ácidos sulfúrico/nítrico con amoníaco anhidro. Existen varias alternativas para convertir la lechada fundida en partículas sólidas de fertilizante con las propiedades físicas deseadas por diversos mercados. El prilado es un proceso en el que una masa fundida líquida se hace fluir suavemente desde la parte superior de una estructura alta con aire de refrigeración en contracorriente. La tensión superficial divide la corriente en gotas individuales que se solidifican antes de llegar al fondo de la torre. Un ejemplo ilustrativo de prilado puede encontrarse en la Patente de EE.UU n° 7.175.684.

La formación de pastillas es similar al prilado en el sentido de que la masa fundida se convierte en una gota y luego se solidifica. Sin embargo, se diferencia del prilado en dos aspectos distintos. En primer lugar, en lugar de basarse en la tensión superficial para dimensionar las gotas, éstas se forman en porciones mecánicamente logrando así una gran uniformidad de tamaño. En segundo lugar, en lugar de dejar caer la gota a través del aire de refrigeración, la gota se aplica a una cinta metálica refrigerada por agua. El calor se elimina a través de la cinta y las partículas solidificadas se desprenden de ella en su extremo. Un ejemplo ilustrativo de la formación de pastillas puede encontrarse en la Patente de EE.UU. n° 7.985.393.

En un tipo de proceso de granulación, se pulveriza una lechada fundida sobre un lecho móvil de gránulos. La lechada fundida recubre y aglomera los gránulos del lecho para aumentar su tamaño. En algunas realizaciones, los gránulos se descargan en un tambor de secado que, si se incluye, proporciona un tiempo de rodaje adicional para los gránulos. Los gránulos pasan a una operación de cribado en la que se recupera el producto cortado y el material de tamaño inferior o superior se recicla de nuevo al tambor de granulación.

Sumario

Las realizaciones de la presente divulgación incluyen sistemas y procedimientos de producción de productos fertilizantes granulados. En algunas realizaciones, el producto fertilizante granulado incluye una sal doble de nitrato de amonio y nitrato de sulfato que tiene la fórmula (NH4)2SO4-2(NH4NO3).

En algunas realizaciones, la divulgación se refiere a un procedimiento de producción de un producto fertilizante granulado. El procedimiento incluye proporcionar una lechada fundida, mezclar un fluido inerte con la lechada fundida para formar una mezcla, en la que el fluido inerte se proporciona en una cantidad, basada en el peso de la lechada fundida, de entre el 4 % en peso y el 20 % en peso.%; pulverizar la mezcla en un lecho de granulación de un tambor de granulación; y solidificar la lechada fundida en el tambor de granulación para formar un producto fertilizante granulado, en el que dicha mezcla se realiza inyectando el fluido inerte en la lechada fundida en un lugar de inyección en un conducto del tambor de granulación, en el que el lugar de inyección es un cabezal o un distribuidor del tambor de granulación.

En una realización más particular, la lechada fundida comprende nitrato de amonio y sulfato de amonio, y en la que el producto incluye una sal doble de nitrato de amonio y sulfato de amonio que tiene la fórmula (NH4)2SO4-2(NH4NO3). En una realización aún más particular, al menos el 50 % en peso del producto consiste en la sal doble (NH4)2SO4-2(NH4NO3). En otra realización más particular, menos del 7 % en peso del producto consiste en nitrato de amonio que no ha reaccionado y sin reaccionar y la sal doble (NH4)2SO4-3(NH4NO3). En otra realización más particular, la lechada fundida comprende una relación molar de nitrato de amonio a sulfato de amonio de 0,9:1 a 1,1:1. En otra realización más particular, el producto comprende gránulos que tienen un contenido de agua de 0,4 % en peso a 2,0 % en peso. En otra realización más particular, el lecho de granulación se mantiene a una temperatura de 80°C a 120°C.

En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, la fracción en peso de los gránulos que salen del tambor de granulación retenidos en un tamiz de malla 10 Tyler es del 35 % en peso o superior. En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, los gránulos que salen del tambor de granulación tienen una fuerza de aplastamiento de 36 newtons por gránulo o mayor.

En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el fluido inerte es un fluido volátil, y el producto fertilizante granulado no incluye totalmente el fluido volátil. En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el fluido inerte se selecciona del grupo que consiste en: vapor, agua líquida, aire, nitrógeno y argón. En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el fluido inerte es vapor. En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el fluido inerte es agua líquida. En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el fluido inerte es aire comprimido. En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el fluido inerte tiene un punto de ebullición atmosférico de unos 110°C o menos.

El fluido inerte se proporciona en una cantidad, basada en el peso de la lechada fundida, de entre el 4 % en peso y el 20 % en peso.

En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el procedimiento incluye además la medición de al menos una propiedad de la lechada fundida con al menos un instrumento, en el que dicha etapa de mezcla se realiza después de dicha etapa de medición. En otra realización aún más particular, dicha medición incluye la medición de al menos una propiedad seleccionada del grupo que consiste en la tasa de flujo, la presión y la temperatura.

Dicha mezcla se realiza inyectando el fluido inerte en la lechada fundida en un lugar de inyección en un conducto del tambor de granulación. El lugar de inyección es un cabezal o un distribuidor del tambor de granulación.

En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, dicha mezcla se realiza inyectando el fluido inerte en la lechada fundida en un lugar de inyección en un conducto antes de entrar en el tambor de granulación. En otra realización más particular de cualquiera de las realizaciones anteriores, el punto de inyección se sitúa cerca de un acoplamiento entre el conducto y el tambor de granulación.

Las características mencionadas anteriormente y otras características de la invención, así como la forma de conseguirlas, se harán más evidentes y la invención en sí misma se entenderá mejor por referencia a la siguiente descripción de las realizaciones de la invención tomadas en conjunto con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

FIG. 1 es una ilustración esquemática de un proceso de granulación ejemplar.

FIG. 2 es una sección transversal de un tambor de granulación útil en una realización del proceso de granulación de la FIG. 1.

Descripción detallada

Aunque las realizaciones que se discuten a continuación se refieren principalmente a materiales sólidos de ASN, podrían aplicarse técnicas similares a otros productos de granulación, incluyendo, sin limitación, el nitrato de amonio, el sulfato de amonio y los productos de urea. Además, aunque las realizaciones que se comentan a continuación se refieren principalmente a materiales producidos por procesos de granulación continua, podrían aplicarse técnicas similares a los procesos de prilado o de formación de pastillas. Tal y como se utiliza en el presente documento, el término "dispositivo de solidificación" abarca cualquier tipo de dispositivo en el que se pueda solidificar una lechada fundida, con ejemplos no limitantes de dispositivos de solidificación que incluyen dispositivos de granulación, dispositivos de prilado y dispositivos de formación de pastillas.

La Fig. 1 proporciona una vista esquemática de una realización ilustrativa pero no limitante de un sistema de granulación 10. Como se ilustra, el sistema de granulación 10 incluye un tambor de granulación 12. La lechada fundida se suministra desde un recipiente de preparación de la alimentación 14 a través de una bomba 16 por el conducto 22. En una realización, el sistema de granulación 10 puede incluir además uno o más de un tambor secador/enfriador, un tamiz y una trituradora (no mostrada). En una realización, el sistema de granulación está configurado como un bucle para reciclar el material fuera de especificación (es decir, de tamaño excesivo y/o insuficiente) de vuelta al tambor de granulación 12 hasta que se ajuste a las especificaciones deseadas. Se apreciará que las configuraciones de granulación pueden incluir una variedad de diferentes tipos de equipos, configuraciones, tamaños y parámetros de funcionamiento.

En algunas realizaciones, la lechada fundida se forma combinando partículas de nitrato de amonio y sulfato de amonio en presencia de una pequeña cantidad de agua, y calentando a una temperatura suficiente para fundir el nitrato de amonio y mezclando a fondo para dispersar el sulfato de amonio sólido. En algunas realizaciones, la lechada fundida comprende una relación molar de nitrato de amonio a sulfato de amonio de 0,9:1 a 1,1:1. El tamaño de las partículas del nitrato de amonio no es crítico, pero en algunas realizaciones, alrededor del 95 % en peso de las partículas de nitrato de amonio pasan un tamiz Tyler n° 6 (3,36 mm de apertura). Con respecto al sulfato de amonio, cuanto más pequeña sea la partícula, más rápida será la reacción entre el sulfato de amonio y el nitrato de amonio y más fina será la escala de su dispersión. En algunas realizaciones, el sulfato de amonio es al menos un 85 % en peso pasable a través de un tamiz Tyler n° 48 (apertura de 0,30 mm). El sulfato de amonio sometido a la molienda de bolas comercial suele cumplir este criterio sin necesidad de un cribado adicional. En algunas realizaciones, el sulfato de amonio es aproximadamente el 99 % en peso pasable a través de un tamiz Tyler n° 48. En otras realizaciones, el sulfato de amonio pasa en un 99 % en peso por un tamiz Tyler n° 48 y en un 50 % en peso por un tamiz Tyler n° 200 (apertura de 0,074 mm).

Las propiedades de la lechada fundida en el conducto 22 pueden ser monitoreadas por uno o más instrumentos de detección y control. Los instrumentos ejemplares incluyen instrumentos de presión y/o temperatura 44, y el elemento de flujo 46. Un elemento de flujo ejemplar incluye un medidor de flujo de tipo Coriolis. El elemento de flujo 46 puede estar acoplado operativamente a un controlador 48. El controlador 48 está acoplado operativamente a una válvula 50 que controla el caudal de la lechada fundida a través del conducto 22.

En una realización, el tambor de granulación 12 es operado para producir gránulos que tienen un contenido de agua tan bajo como 0,4 % en peso, tan bajo como 0,5 % en peso, o tan bajo como 0,6 % en peso y tan alto como 1,5 % en peso, tan alto como 1,75 % en peso, o tan alto como 2,0 % en peso. En otras realizaciones, la composición sólida de ASN resultante tiene un contenido de agua que se encuentra dentro de cualquier rango definido entre cualquier par de los valores anteriores, como por ejemplo de 0,4 % en peso a 2,0 % en peso, de 0,5 % en peso a 1,75 % en peso o de 0,5 % en peso a 1,5 % en peso. En algunas realizaciones, el lecho de gránulos se mantiene a una temperatura tan baja como unos 80°C, tan baja como unos 85°, tan baja como unos 90°C, o tan baja como unos 95°C y tan alta como unos 100°C, tan alta como unos 105°C, tan alta como unos 110°C o tan alta como unos 120°C. En otras realizaciones, el lecho de gránulos se mantiene a una temperatura que está dentro de cualquier rango definido entre cualquier par de los valores anteriores, como por ejemplo, entre unos 80°C y unos 120°C, entre unos 85°C y unos 110°C, o entre unos 90°C y unos 100°C. Estas temperaturas están muy por debajo de la temperatura de fusión del material ASN. En algunas realizaciones, la temperatura del lecho de granulación se determina utilizando una sonda de detección de temperatura que tiene un elemento activo sumergido en los sólidos en movimiento. En cambio, los procesos de granulación convencionales funcionan a una temperatura del lecho de 140­ 160 °C, que está mucho más cerca de la temperatura de fusión del material ASN, lo que da lugar a la producción de gránulos con un contenido de agua generalmente inferior al 0,4 % en peso.

En una realización ejemplar, la fracción en peso de los gránulos que salen del tambor de granulación 12 retenidos en un tamiz de malla 10 Tyler es tan pequeña como 35 % en peso, 40 % en peso, 50 % en peso, tan grande como 55 % en peso, 60 % en peso, 65 % en peso, 70 % en peso, o mayor, o dentro de cualquier rango definido entre dos de los valores anteriores, como 35 % en peso o mayor, 50 % en peso o mayor, o 40 % en peso a 70 % en peso.

En una realización ejemplar, los gránulos que salen del tambor de granulación 12 tienen una fuerza de aplastamiento tan pequeña como 22 newtons por gránulo, 27 newtons por gránulo, 31 newtons por gránulo, tan grande como 36 newtons por gránulo, 44 newtons por gránulo, 67 newtons por gránulo o superior, o dentro de cualquier rango definido entre dos de los valores anteriores, como 22 newtons por gránulo o superior, 36 newtons por gránulo o superior, 27 newtons por gránulo a 67 newtons por gránulo, u 36 newtons por gránulo a 67 newtons por gránulo.

La Fig. 2 es una vista en sección transversal del tambor de granulación 12, tomada a lo largo de la línea 2-2 de la Figura 1, que ilustra los componentes internos del tambor de granulación 12. En la orientación ilustrada, el tambor de granulación 12 gira en la dirección indicada por la flecha 31. El tambor de granulación 12 tiene una superficie interior 32 y contiene una cantidad de gránulos 34.

El tambor de granulación 12 incluye una o más boquillas de pulverización de lechada fundida 36 que están dispuestas y configuradas para pulverizar los gránulos 34 con lechada fundida fresca desde el conducto de entrada 26. Aunque en la Fig. 2 se ilustra una sola boquilla de pulverización de lechada fundida 36, se apreciará que en algunas realizaciones se puede utilizar una pluralidad de boquillas 36.

Un banco 38 de boquillas de pulverización, además de las boquillas de lechada fundida 36, puede, como se ilustra, incluir una o más boquillas de pulverización de solución 40 que pueden configurarse para pulverizar agua líquida o solución fertilizante reciclada o recuperada de otras operaciones de la planta, según se desee, sobre los gránulos 34. En algunas realizaciones, se puede añadir amoníaco adicional para ajustar el pH, ya sea añadiendo amoníaco solo o en combinación con uno o más de agua de la solución de fertilizante. En algunas realizaciones, el banco 38 incluye una o más boquillas de inyección de vapor 42 que pueden estar configuradas para inyectar vapor en el tambor de granulación 12. Para tener en cuenta el deber de enfriamiento para solidificar la lechada fundida, las realizaciones de la presente invención controlan el agua, el aire y el vapor que se rocía/inyecta en el lecho de gránulos para controlar el contenido de humedad mientras se mantienen las propiedades físicas deseables del material ASN resultante, incluida la resistencia al aplastamiento. En otra realización, se añade amoníaco adicional al tambor de granulación 12, ya sea a través del banco de pulverización 38 o de cualquier otra manera aceptable. En algunas realizaciones, se añade amoníaco adicional para ajustar el pH hacia el pH del producto de manera que el pH en el momento de la descarga del lecho de granulación sea sustancialmente el mismo que el pH normal del producto. Como se expone más adelante en los Ejemplos, el amoníaco eleva el pH del material ASN sólido, lo que puede facilitar la conversión más rápida y completa de la sal doble de nitrato de amonio 3:1 a la sal doble de nitrato de amonio 2:1.

Refiriéndose de nuevo a la Fig. 1, en una realización ejemplar, una fuente de aire 54 proporciona aire controlado por temperatura y/o humedad a un caudal deseado a través de una entrada de aire 56 para modificar selectivamente un caudal de aire a través del lecho de granulación. El aire se expulsa del tambor de granulación 12 a través de un respiradero 28. Una salida 30 transporta el producto desde el tambor de granulación 12. En algunas realizaciones ejemplares, el tambor de granulación 12 puede incluir además una entrada 58 para el reciclaje del producto, y un lecho de semillas rodantes en el interior del tambor de granulación 12.

En algunas realizaciones, menos de aproximadamente el 7 % en peso del producto consiste en el nitrato de amonio que no ha reaccionado y sin reaccionar o en especies de sal doble 1:3. En algunas realizaciones, menos de aproximadamente un 5 % en peso o incluso menos de aproximadamente un 3 % en peso del producto consiste en el nitrato de amonio que no ha reaccionado y sin reaccionar o en especies de sal doble 1:3. En una realización, el contenido de agua se controla de manera que la composición sólida de ASN resultante tenga un contenido de agua tan bajo como 0,4 % en peso, tan bajo como 0,5 % en peso, o tan bajo como 0,6 % en peso y tan alto como 1,5 % en peso, tan alto como 1,75 % en peso, o tan alto como 2,0 % en peso. En otras realizaciones, la composición sólida de ASN resultante tiene un contenido de agua que está dentro de cualquier rango definido entre cualquier par de los valores anteriores, como por ejemplo, entre 0,4 % en peso y 2,0 % en peso, entre 0,5 % en peso y 1,75 % en peso, o entre 0,5 % en peso y 1,5 % en peso. Al controlar el contenido de agua dentro de estos rangos, la conversión de sal doble ASN 2:1 se maximiza mientras se mantiene la integridad estructural (por ejemplo, la resistencia al aplastamiento) del material resultante. Tal y como se utiliza aquí, el contenido de agua se refiere al contenido medio de agua de una muestra de material sólido ASN, determinado mediante un análisis gravimétrico convencional, tomado durante o poco después de la producción, tal y como se indica.

Como se ilustra en la Fig. 1, se proporciona un fluido inerte desde una fuente de fluido 18. El fluido inerte se añade, a título ilustrativo, a la lechada fundida en el punto de inyección 20A o en el punto de inyección 20B. El punto de inyección 20A es ilustrativamente una porción del cabezal 24 o distribuidor del conducto de entrada del tambor granulador 12. El punto de inyección 20B es, a título ilustrativo, una porción del conducto 22 situada aguas arriba del cabezal 24 o del distribuidor. En una realización ejemplar, el punto de inyección 20A es una válvula de penetración y bloqueo abierta en el cabezal 24. En una realización ejemplar, el punto de inyección 20B es una válvula de penetración y bloqueo abierta en el conducto 22. En algunas realizaciones ejemplares, el punto de inyección 20 puede comprender además uno o más deflectores (no mostrados) para promover una mezcla adicional entre la lechada fundida y el fluido inerte. Una válvula 52 está colocada ilustrativamente entre la fuente de fluido 18 y el punto de inyección 20 para controlar el flujo del fluido inerte hacia el punto de inyección 20.

Como se ilustra en la Fig. 1, los puntos de inyección 20A y 20B están colocados ilustrativamente aguas abajo de los instrumentos de detección y control, como los instrumentos de presión y/o temperatura 44, y el elemento de flujo 46. En algunas realizaciones, la inyección de fluido inerte en el conducto 22 antes de los instrumentos de detección y control puede interrumpir la capacidad de medición y/o dañar físicamente uno o más de los instrumentos.

Tal y como se utiliza en este documento, el término fluido inerte se refiere a un medio secundario que es químicamente inerte con respecto al fluido de fusión primario en el conducto 22, que modifica principalmente las características físicas de la pulverización a medida que se co-descarga desde la pluralidad de boquillas 36 de la lechada de fusión en el granulador 12. En una realización, el fluido inerte no se incorpora totalmente al producto granulado final, y puede esperarse razonablemente que se separe del producto granulado permaneciendo en estado de vapor tras la solidificación de la alimentación primaria de la masa fundida, o alternativamente evaporándose en las condiciones de temperatura del lecho granular hasta la misma condición de equilibrio. En algunas realizaciones ejemplares, el fluido inerte es un fluido volátil que tiene un punto de ebullición atmosférico de 110°C o menos. Sin querer ceñirse a ninguna teoría, se cree que la inclusión del fluido volátil produce una suspensión de gotas de fase mixta, que aumenta la velocidad relativa de la lechada fundida al salir de las boquillas 36. En una realización ejemplar, el fluido inerte se selecciona del grupo que consiste en vapor, agua líquida, aire comprimido y gases inertes como el nitrógeno y el argón.

En una realización ejemplar, el fluido inerte es vapor. Sin querer ceñirse a ninguna teoría en particular, a niveles relativamente bajos, se cree que el vapor competirá mínimamente con la masa fundida por el área de flujo disponible dentro de las boquillas 36, no produciendo ningún efecto apreciable. A niveles moderados, el vapor aumentará la presión observada en el conducto 26 y aumentará la velocidad de ambos fluidos que salen de las boquillas 36, produciendo un aumento de la dispersión en el patrón de pulverización sin un efecto de enfriamiento. A niveles relativamente altos, el vapor aumentará la presión observada en el conducto 26 y aumentará la velocidad de ambos fluidos que salen de las boquillas 36, produciendo un patrón de propagación errático sin efecto de enfriamiento, y potencialmente impidiendo el control deseado del flujo de fusión a través de la válvula 50.

En una realización ejemplar, el fluido inerte es agua líquida. Sin querer ceñirse a ninguna teoría en particular, se cree que a niveles relativamente bajos (de referencia), el agua líquida se vaporizará sustancialmente hasta convertirse en vapor, aumentando la presión y disminuyendo la temperatura observada en el conducto 26 y aumentando la velocidad de ambos fluidos que salen de las boquillas 36, produciendo una mayor dispersión en el patrón de pulverización con un efecto de enfriamiento. A niveles moderados, el agua líquida se vaporizará parcialmente hasta convertirse en vapor, aumentando la presión y disminuyendo la temperatura observada en el conducto 26 y aumentando la velocidad de ambos fluidos que salen de las boquillas 36, produciendo una mayor dispersión en el patrón de pulverización con un efecto de enfriamiento. A niveles relativamente altos (de referencia), el agua líquida se vaporizará parcialmente hasta convertirse en vapor, aumentando la presión y disminuyendo la temperatura observada en el conducto 26, al tiempo que se diluye sustancialmente la alimentación de la masa fundida. El aumento de la velocidad de ambos fluidos que salen de las boquillas 36 se exhibe con una disminución de la viscosidad, produciendo un aumento de la dispersión en el patrón de pulverización con un efecto de enfriamiento significativo. En una realización ejemplar en la que el fluido inerte es agua líquida, un nivel relativamente bajo de fluido inerte es inferior a aproximadamente el 4 % en peso basado en el peso de la lechada fundida, un nivel moderado de fluido inerte es de aproximadamente el 4 % en peso a aproximadamente el 15 % en peso basado en el peso de la lechada fundida, y un nivel relativamente alto de fluido inerte es superior a aproximadamente el 15 % en peso, basado en el peso de la lechada fundida.

La cantidad de fluido inerte, basada en el peso de la lechada fundida, es de 4 a 20 % en peso. En algunas realizaciones, la cantidad de fluido inerte, basada en el peso de la lechada fundida, es de 4 % en peso a 15 % en peso o de 4 % en peso a 13 % en peso.

Tal y como se utiliza aquí, el término aditivo se refiere a un modificador químico de la lechada fundida o del producto final. Los aditivos, que normalmente no son volátiles y se incorporan totalmente al producto final, no se incluyen en el grupo de fluidos inertes. Los aditivos ejemplares incluyen auxiliares de granulación, como el sulfato de aluminio, los compuestos de calcio o magnesio, el sulfato de hierro, las sales de zinc, o muchas mezclas de aditivos patentados que incluyen, pero no se limitan, a agentes aglutinantes, endurecedores y esparcidores. Los fluidos añadidos específicamente para controlar el pH o las propiedades de almacenamiento del producto tampoco se incluyen en el grupo de fluidos inertes.

En una realización ejemplar, la inyección del fluido inerte en el conducto 22 y/o en el cabezal 24 del conducto de entrada 26 proporciona resultados sinérgicos en comparación con una inyección similar de lechada fundida y una inyección separada del fluido inerte a través de una entrada separada en el tambor de granulación 12.

Ejemplos

En una realización ejemplar, la inyección de agua líquida en el cabezal 24 del conducto de entrada 26 proporciona resultados sinérgicos en comparación con una inyección similar de lechada fundida y una inyección separada de agua líquida a través de una entrada separada 40 en el tambor de granulación 12. En este ejemplo, la alimentación de la masa fundida primaria es una lechada de nitrato de sulfato de amonio equimolar a aproximadamente 180°C, que se pre-satura con agua a presión atmosférica de aproximadamente 4-5 % en peso. La inyección de agua líquida del fluido secundario en el cabezal 24 se mantiene en un rango de 4% -15% en peso de la alimentación de la masa fundida primaria.

Sin la inyección del fluido secundario agua líquida, los gránulos que salían del tambor de granulación 12 eran típicamente de tamaño insuficiente, y el tambor de granulación 12 no lograba un estado estable sostenido de las fracciones de tamaño de partícula, lo que hacía necesaria la parada de la unidad. La fracción en peso de los gránulos que salen del tambor de granulación 12 retenidos en un tamiz de malla Tyler 10 era inferior a aproximadamente el 30%. Además, la resistencia al aplastamiento de los gránulos resultantes era normalmente inferior a unos 22 newtons por gránulo.

Por el contrario, con la inyección del 4-15 % en peso de fluido secundario, el tambor de granulación 12 funcionó con éxito en estado estable de forma continua, y la fracción en peso de los gránulos retenidos en un tamiz de malla de 10 Tyler fue superior a aproximadamente el 60%. Además, la resistencia al aplastamiento de los gránulos resultantes era normalmente superior a 36 newtons por gránulo, hasta 67 newtons por gránulo.

Sin querer limitarse a ninguna teoría en particular, se cree que el agua inyectada realiza tres funciones discretas para modificar el comportamiento de la pulverización: principalmente, una pequeña porción del fluido secundario inyectado, <1%, se vaporiza hasta convertirse en vapor proporcionando un aumento deseado en el patrón de pulverización de la masa fundida. En segundo lugar, el agua inyectada se asocia temporalmente con la masa fundida en una medida que no puede lograrse sin una mayor presión de preparación de la alimentación. En tercer lugar, el agua inyectada proporciona un alto nivel de enfriamiento por evaporación objetivo que mejora el control de la temperatura del lecho de gránulos y la eliminación de puntos calientes localizados. Este efecto sinérgico se traduce en una disminución observada de las partículas finas de tamaño insuficiente (<0,5 mm) que no se incorporaron con éxito a un gránulo de mayor tamaño, de 2 a 3,5 mm. En ambos casos, cuando se inyecta agua líquida en el rango objetivo de 4-13 % en peso a través de la boquilla 40 o de la entrada 20, los gránulos del producto que salen del dispositivo granulador presentan niveles de humedad inferiores a aproximadamente 2,0 % en peso, y más preferiblemente inferiores a aproximadamente 1,5 % en peso, que es menor que la composición de la alimentación primaria (4-5 % en peso), lo que indica que no se incorporó agua adicional al gránulo a través de este proceso.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de producción de un producto fertilizante granulado que comprende:

proporcionar una lechada fundida;

mezclar un fluido inerte con la lechada fundida para formar una mezcla, en la que el fluido inerte se proporciona en una cantidad, basada en el peso de la lechada fundida, de entre el 4 % en peso y el 20 % en peso;

pulverizar la mezcla en un lecho de granulación de un tambor de granulación; y

solidificar la lechada fundida en el tambor de granulación para formar un producto fertilizante granulado, en el que dicha mezcla se realiza inyectando el fluido inerte en la lechada fundida en un lugar de inyección en un conducto del tambor de granulación, en el que el lugar de inyección es un cabezal o un distribuidor del tambor de granulación.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la lechada fundida comprende una relación molar de nitrato de amonio a sulfato de amonio de 0,9:1 a 1,1:1, y en el que el producto incluye una sal doble de nitrato de amonio y sulfato de amonio que tiene la fórmula (NH4)2SO4-2(NH4NO3).

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que al menos el 50 % en peso del producto consiste en la sal doble (NH4)2SO4-2(NH4NO3) y menos del 7 % en peso del producto consiste en nitrato de amonio que no ha reaccionado y sin reaccionar y en la sal doble (NH4)2SO4-3(NH4NO3).

4. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el lecho de granulación se mantiene a una temperatura de 80°C a 120°C y el producto comprende gránulos que tienen un contenido de agua de 0,4 % en peso a 2,0 % en peso.

5. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el lecho de granulación se mantiene a una temperatura de 80°C a 120°C.

6. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el producto comprende gránulos que tienen un contenido de agua de 0,4 % en peso a 2,0 % en peso.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el fluido inerte es un fluido volátil que tiene un punto de ebullición atmosférico de 110°C o menos y el producto fertilizante granulado no incluye totalmente el fluido volátil.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el fluido inerte es agua líquida.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el fluido inerte se proporciona en una cantidad, basada en el peso de la lechada fundida, de entre el 4 % en peso y el 15 % en peso.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además la medición de al menos una propiedad seleccionada del grupo que consiste en el caudal, la presión y la temperatura de la lechada fundida con al menos un instrumento, en el que dicha etapa de mezcla se realiza después de dicha etapa de medición.