FI88150B - Foerfarande foer framstaellning av goedningsmedelsgranulat innehaollande karbamid och ammoniumsulfat - Google Patents

Description

8 81 5 U

Ureaa ja ammoniumsulfaattia sisältävien lannoiterakeiden valmistusmenetelmä

Hyvien typpeä ja rikkiä sisältävien lannoitteiden kehittäminen ja tuotanto on nykyisin erittäin tärkeää. Aikaisempina vuosina ammoniumsulfaatti (21 H N, 24 % S) oli tärkein typpeä sisältävä lannoite ja fosforilannoitteena käytettiin yleensä super-fosfaattia (20 % P2°5' 12 ^ Lannoittaminen näillä aineil la lisäsi maahan enemmän rikkiä, kuin mitä kasvit tarvitsivat. Vuosien kuluessa ammoniumsulfaatti korvattiin kuitenkin urealla (46 % N, O % S) ja superfosfaatti monoammoniumfosfaatil-la (12 % N, 61 % P2°5' O % S), diammoniumfosfaatilla (21 % N, 53 % P2Ο5, O % S) ja kaksoissuperfosfaatilla (46 % Ρ20^, O < S). Näiden rikittömien lannoitteiden käytöstä johtuen maan rikkipitoisuus on vähentynyt, mikäli ei ole annettu erillistä rikki-lannoitusta, koska rikkiä on poistunut pellosta jokaisessa sadonkorjuussa, samalla kun rikkiä on menetetty maasta myös huuhtoutumisprosesseissa. Tulos on, että monissa osissa maailmaa maassa ilmenee nykyisin vakava puute rikistä, mikä on monille viljelykasveille äärimmäisen haitallista.

Sen vuoksi on suuri tarve lannoitteista, jotka sisältävät riittävästi rikkiä kasveille helposti käyttökelpoisessa muodossa.

On tunnettua päällystää urearakeet alkuainerikillä. Tässä muodossa kasvit eivät kuitenkaan ota rikkiä. Alkuainerikin täytyy ensin muuttua sulfaatiksi maassa ja tämä muuttuminen tapahtuu hyvin hitaasti erityisesti kylmillä ja/tai arideilla alueilla.

Parempi rikkilähde on ammoniumsulfaatti, jossa rikki on käyttökelpoisessa muodossa siten, että kasvit voivat käyttää sen suoraan. Sinänsä ammoniumsulfaatti ei ole kovin kiinnostava lannoite lannoitustarkoituksiin syystä, että sen typpipitoisuus (21 %) on suhteellisen matala ja rikkipitoisuus korkea, mutta 2

RS 1 EO

yhdistämällä ammoniumsulfaattia urean kanssa eri suhteissa on mahdollista tuottaa lannoitteita, joiden typpi- ja rikki-väkevyydet sopivat viljelykasvien erityisiin vaatimuksiin.

Siten esimerkiksi yhdistämällä nämä kaksi komponenttia urean ja ammoniumsulfaatin painosuhteen ollessa 4/1, on mahdollista saada lannoite, joka sisältää noin 40 % N ja noin 5 % S ja joka on erittäin sopiva moniin lannoitustarkoituksiin.

Ind. Eng. Chem., Process Des. Dev. 14 ( 1975) 269-276 kuvaa koetehtaan mittakaavan mukaista ureaa ja ammoniumsulfnätti a sisältävien lannoiterakeiden valmistusta, rumpurakeistamalla ja siten että voimakkaasti väkevöidyn urealiuoksen (noin 99 %) ja ammoniumsulfaatin seos rakeistetaan sulasta seoksesta. Ammoniumsulfaatti lisätään kiinteässä muodossa pääasiassa vedettömään ureasulatteeseen, mutta se liukenee vain osittain siihen, siten että ureaa ja ammoniumsulfaattia sisältävä sulate täytyy granuloida korkeassa lämpötilassa (135-150°C) sulatteessa olevan liukenemattoman ammoniumsulfaatin osuuden rajoittamiseksi mahdollisimman paljon. Alemmissa lämpötiloissa sulate sisältää niin paljon liukenematonta ainetta, että sitä ei voida kunnolla rakeistaa prosessissa. Korkeampia lämpötiloja ei voida käyttää urean hajoamisen johdosta.

Koska ammoniumsulfaatin liukoisuus ureasulatteeseen on rajoitettu, kuvatut menetelmät ovat sopimattomia teollisen mittakaavan mukaiseen toteutukseen.

Ammoniumsulfaatti liukenee vesipitoiseen urealiuokseen huomattavasti paremmin kuin pääasiassa vedettömään ureasulatteeseen. Vesipitoiset urealiuokset voidaan rakeistaa prosessissa tavalla, jota on kuvattu US-patentissa 4 219 589, jossa vesipitoinen urealiuos, johon on lisätty urean kiteytymisen hidastusainetta, ruiskutetaan hienojakoisina pieninä pisaroina, joiden keskimääräinen halkaisija on pienempi kuin 120 ^um, urearakeiden leijukuivattimeen lämpötilassa, jossa vesi haihtuu ydinten päälle ruiskutetusta liuoksesta ja urea kiteytyy ytimille muodostaen halutun kokoisia rakeita.

3 P.8150 US-patentissa 4 219 589 kuvatulla menetelmällä rakeistetun vesipitoisen urealiuoksen ureaväkevyys on edullisesti 92-97 % painon mukaan, erityisesti 94-96 % painon mukaan, ja urealiuos ruiskutetaan leijukuivattimeen llO-125°C:en lämpötilassa. Ammoniumsulfaatti liukenee todellakin huomattavasti paremmin tällaisiin liuoksiin kuin pääasiassa vedettömään ureasulattee-seen, mutta ei suhteessa, joka on kiinnostava lannoitustarkoi-tuksiin, osan ammoniumsulfaattia jäädessä kiinteässä tilassa suspendoituneena liuokseen.

Kun tällainen suspensio rakeistetaan leijukuivattimessa US-patentissa 4 219 589 kuvatulla menetelmällä, ammoniumsul-faattihiukkasten pitäisi olla suspensiossa mahdollisimman hienojakoisia, ei pelkästään ruiskujen tukkeutumisen estämiseksi, vaan myös rakeistusprosessin tehon optimoimiseksi.

Tämän saavuttamiseksi urealiuoksessa oleva ammoniumsulfaatti voidaan jauhaa kolloidimyllyllä. Näin jauhetun suspension rakeistaminen ei kuitenkaan tuota toivottua tulosta. Rakeiden muodostuminen kuivattimessa ei ole tyydyttävää ja ei-sopivan raekoon omaavan tuotteen painosuhde sopivan raekoon omaavaan tuotteeseen on epäedullinen. Rakeistajasta poistuva pölypäästö, so. rakeistajasta fluidisaatioilman mukana poistuva hienojakoinen kiinteä aine, joka juuttuu osittain sykloneihin, on epämieluisan korkea ja sisältää paljon suuremman prosenttiosuuden ammoniumsulfaattia kuin lopputuote.

Näiden epäedullisten tulosten syyn tutkiminen paljasti, että huolimatta kolloijauhatuksesta kiinteällä ammoniumsulfaatilla ei ollut odotettua hienousastetta suspensiossa. Tulokseksi saatu liuoksen kiinteän aineen epätasalaatuisuus ja riittämätön hienojakoisuus selittävät epätyydyttävät rakeistamis-tulokset.

Nyt on havaittu, että saadaan huomattavasti parempia rakeistamis-tuloksia, jos tämän keksinnön mukaisesti ammoniumsulfaatti liuotetaan täydellisesti vesipitoiseen urealiuokseen, jossa 4 88150 urean väkevyys on 70-85 % painon mukaan, mieluummin 78-82 % painon mukaan, ja jos tulokseksi saatu liuos sakeutetaan siten, että kuiva-ainepitoisuus on 92-97 % painon mukaan, mieluummin 94-96 %, jolloin urean kiteytymisen hidastusainetta lisätään missä tahansa käsittelyvaiheessa, minkä jälkeen sakeutettu liuos rakeistetaan leijukerroksessa, jossa on ureaa ja ammoniumsulfaattia sisältäviä kidealkioita.

Oli odotettavissa, että ammoniumsulfaatti liukenisi täydellisesti urealiuokseen, joka sisälsi 15-30 % painon mukaan vettä. Oli kuitenkin myös odotettavissa, että liuoksen sakeuttamisen aikana ammoniumsulfaatti kiteytyisi uudelleen urean väkevyyden ollessa yli 90 % painon mukaan, mistä sitten aiheutuisi rakeistamisen aikana samat ongelmat kuin kolloidimyllyllä jauhetusta sulfaatista. Kuitenkin havaittiin yllättäen, että asia ei ollut näin ja että sakeutettu liuos voidaan rakeistaa US-patentissa 4 219 589 kuvatulla tavalla ilman erityisiä ongelmia.

Ei ole mahdollista määrittää, mitä vaikutuksia tapahtuu kuumassa, voimakkaasti väkevöidyssä liuoksessa sakeuttamisproses-sin viimevaiheissa. On mahdollista, että ammoniumsulfaatti jää liuokseen (ylikyllästetty liuos), mutta on myös mahdollista, että sulfaatti kiteytyy niin hienojakoisessa muodossa, ettei se häiritse rakeistamista. On tosiasia, että kun on saavutettu haluttu lopullinen väkevyys, liuos on erinomaisen sopiva rakeistettavaksi US-patentissa 4 219 589 kuvatulla tavalla.

Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi ammoniumsulfaatti voidaan liuottaa urealiuokseen, joka on urean synteesin tuote ja jonka ureaväkevyys on 75-85 % painon mukaan, mieluummin 78-82 % painon mukaan, esimerkiksi noin 80 % painon mukaan, mieluummin sellaisessa suhteessa, että urean ja ammoniumsulfaa-tin painosuhde tulokseksi saadussa liuoksessa on välillä 2,4/1-7/1, erityisesti välillä 3/1-5/1, minkä jälkeen liuosta 5 89150 voidaan haihduttaa tavanomaisesti siten, että kuiva-ainepitoisuudeksi saadaan 92-97 % painon mukaan, mieluummin 94-96 % painon mukaan, esimerkiksi 95 % painon mukaan. Tämän jälkeen sakeutettu liuos siirretään leijukerrosrakeistajaan, jossa se rakeistetaan.

Ennen rakeistamista lisätään liuokseen urean kiteytymisen hi-dastusainetta missä tahansa esikäsittelyvaiheessa, tämä tarkoittaa, että hidastusaine lisätään ennen ammoniumsulfaatin lisäämistä, sen aikana tai sen jälkeen, tai ennen liuoksen sakeuttamista haluttuun väkevyyteen, sen aikana tai sen jälkeen.

Sopivia urean kiteytymisen hidastusaineita ovat vesiliukoiset urean ja formaldehydin additio- ja kondensaatiotuotteet (US-patentti 4 219 589), magnesiumoksidi sellaisenaan tai valikoivasti tai täydellisesti hehkutettuna dolomiittina (CA-patentti 1 157 288), magnesiumhydroksidi ja vesiliukoiset epäorgaaniset magnesiumsuolat (US-patentti 4 478 632) ja vesiliukoiset epäorgaaniset alumiinisuolat (US-patentti 4 500 336). Kiteytymisen hidastusaineen osuus on edullisesti 0,1-2,0 % painon mukaan laskettuna lopputuotteesta.

Edullisesti käytetään alumiiniyhdistettä, kuten esimerkiksi alu-miinisulfaattia, suhteessa 0,1-1,O % painon mukaan.

Urean kiteytymisen hidastamisainetta sisältävän liuoksen ra-keistaminen voidaan toteuttaa olosuhteissa, jotka on tuotu | julki US-patentissa 4 219 589, mikä sisällytetään tähän viittauk sena. Rakeistaminen etenee ilman ongelmia ja raemuodostus on erinomaista. Verrattuna urealiuoksen rakeistamiseen, jossa ammoniumsulfaatti on jauhettu kolloidimyllyllä, ei-halutun raekoon omaavan tuotteen painosuhde halutun raekoon omaavaan tuotteeseen on paljon edullisempi, pölypäästö rakeistajasta on huomattavasti alhaisempi ja päästö sisältää vähemmän sulfaattia. Tuloksena on, että rakeistajasta poistuvasta ilmasta tarvitsee pestä vähemmän pölyä ja siten syntyy vähemmän pesunestettä, joka täytyy sakeuttaa käytettäväksi uudelleen lähtöaineena.

6 88150 Tämän keksinnön mukaisesti saadut rakeet sisältävät hyvin hienojakoisen ammoniumsulfaatin homogeenisen dispersion ureassa. Niillä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, niillä on tasainen, pyöreä pinta, ne eivät osoita paakkuuntumistaipumusta ja niitä voidaan varastoida ja kuljettaa irtotavarana ilman ongelmia.

Keksintö liittyy niin muodoin myös ureaa ja ammoniumsulfaattia sisältäviin rakeisiin, jotka ovat tunnettuja siitä, että ne sisältävät 15-30 % painon mukaan ammoniumsulfaattia, 0,1-2,0 % painon mukaan kiteytymisen estoainetta ja lisäksi pääasiallisesti ureaa ja mahdollisesti 0,5 %:iin saakka painon mukaan vettä, jolloin rakeiden sisältämä ammoniumsulfaatti on erittäin hienojakoisessa muodossa homogeenisesti dispergoituneena.

Esimerkki

Urean ja ammoniumsulfaatin vesipitoinen seos rakeistettiin kahdessa kokeessa, jotka vietiin läpi jatkuvana prosessina.

Koe 1 (vertaileva)

Vesipitoiseen urealiuokseen, jonka ureaväkevyys oli 95 % painon mukaan ja lämpötila noin 140°C, lisättiin alumiinisulfaattia kiteytymisen hidastamisaineena ja erä ammoniumsulfaattia. Ammoniumsulf aatti liuotettiin osittain. Ei-liuennut osa jauhettiin liuoksessa kolloidimyllyllä. Näin käsitelty suspensio syötettiin rakeistajaan, joka sisälsi ytimiä sisältävän urean ja ammoniumsulfaatin leijukuivattimen, johon suspensio ruiskutettiin pieninä pisaroina, joiden keskimääräinen halkaisija oli pienempi kuin 120 ^um. Olosuhteet leijukuivattimessa säädettiin niin, että kuivattimen lämpötila pysyi noin 112-114° C:ssa. Rakeita poistettiin jatkuvasti rakeistajasta ja ne jäähdytettiin leijukerroksen jäähdyttäjässä. Myöhemmin rakeista erotettiin seuloilla halutun raekoon omaava fraktio (2-5 mm halkaisija), joka otettiin talteen lopputuotteena, sekä ylimittaisen ja alimittaisen raekoon omaavat fraktiot. Ylimittaisen raekoon omaava fraktio jauhettiin ja käytettiin uudelleen alimittaisen raekoon omaavan fraktion kanssa leiju-kerroksessa kidealkioaineksena.

7 «8150

Koe 2 (keksinnön mukainen)

Vesipitoiseen urealiuokseen, jonka ureaväkevyys oli 80 % painon mukaan ja lämpötila 120°C, lisättiin alumiinisulfaattia urean kiteytymisen hidastusaineena ja erä ammoniumsulfaattia. Ammoniumsulfaatti liuotettiin täydellisesti. Tulokseksi saatu liuos sakeutettiin, siten että sen kuiva-ainepitoisuudeksi tuli 95 % painon mukaan ja sitten se ruiskutettiin leijukerrosrakeistajaan. Rakeistaminen ja rakeiden käsit tely suoritettiin samoin kuin on kuvattu esimerkissä 1.

Näitä kahta koetta koskevat numerotiedot esitetään seuraa-vassa taulukossa.

8 88150

Taulukko

Koe 1 2 _ (Vertaileva) (Keksinnön mukainen) Lähtöaineet

Urealiuos - väkevyys, % painon mukaan 95 80 - lämpötila, °C 140 120 - määrä, kg/h 3978 5145

Ammoniumsulfaatti, kg/h 1071 1054

Kiteytymisen hidastusaine A12(S04)3, kg/h 47,5 57

Rakeet

Kokonaismäärä, kg/h 7500 7200

Halutun kokoiset, kg/h 4500 5020

Alimittaiset, kg/h 2980 2100

Ylimittaiset, kg/h 20 80

Alimittaiset + ylimittaiset suhteessa halutun kokoisiin, % 66,6 43,4 Päästö

Urea, kg/h 220 150

Ammoniumsulfaatti, kg/h 180 60

Painosuhde urea/ammonium- sulfaatti 1,2 2,5

Lopputuote

Urea, % painon mukaan 79,1 79,0

Ammoniumsulfaatti, % painon mukaan 19,8 19,8

Painosuhde urea/ammoniumsulfaatti 4,0 4,0

Keskimääräinen halkaisija, mm 2,30 2,80 % N 41 41 % S 4,8 4,8

Claims (4)

9 *8150

1. Ureaa ja ammoniumsulfaattia sisältävien lannoiterakei-den valmistusmenetelmä rakeistamalla ureaa, ammoniumsulfaattia ja vettä sisältävä seos, tunnettu siitä, että ammonium-sulfaatti liuotetaan täydellisesti vesipitoiseen urealiuok- ' seen, jonka ureaväkevyys on 70-85 paino-%, tulokseksi saatu liuos sakeutetaan siten, että sen kuiva-ainepitoisuudeksi tulee 92-97 paino-%, ja urean kiteytymisen hidastusainetta lisätään missä tahansa käsittelyvaiheessa, minkä jälkeen sakeutettu liuos rakeistetaan leijukerroksessa, jossa on ureaa ja ammoniumsulfaattia sisältäviä kidealkioita.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k&nnetecknat av att ammoniumsulfatet löses i en vattenhaltig karbamidlösning, som har en karbamidkoncentration av 78-82 vikt-%, och att den bildade lösningen förtjockas tili en torrsubstanshalt av 94-96 vikt-%.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ammoniumsulfaatti liuotetaan vesipitoiseen urea-liuokseen, jonka ureaväkevyys on 78-82 paino-% ja tulokseksi saatu liuos sakeutetaan siten, että kuiva-ainepitoisuudeksi tulee 94-96 paino-%.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k&nnetecknat av att haiten kristallisationsfördröjare är 0,1-2,0 vikt-%, räknat p& mängden karbamid och ammoniumsulfat.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiteytymisen hidastusaineen osuus on 0,1-2,0 paino-% laskettuna urean ja ammoniumsulfaatin määrästä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiteytymisen hidastusaineena käytetään alumiiniyhdistettä. l. Förfarande för framställning av gödningsmedelsgranulat innehällande karbamid och ammoniumsulfat genom granulering av en blandning innehällande karbamid, ammoniumsulfat och vatten, kännetecknat av ätt ammoniumsulfatet löses helt i en vattenhaltig karbamidlösning med en karbamidkoncentration av 70-85 vikt-%, den bilbade lösningen förtjockas tili en torr-substanshalt av 92-97 vikt-%, och en kristallisationsfördrö-jare för karbamiden tillsätts i godtyckligt steg av behand-lingen, varefter den förtjockade lösningen granuleras i en fluidiserad bädd med kärnor innehällande karbamid och ammoniumsul f at . 88150

4. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, k&nnetecknat av att man som kristallisationsfördröjare använder en aluminiumförening.