KR20170127537A - 황산 암모늄의 과립화 - Google Patents

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KR20170127537A
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페터 바닉
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티센크루프 인더스트리얼 솔루션스 아게
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Abstract

본 발명은 첨가제로서 황산 알루미늄을 이용하여 황산 암모늄을 과립화하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

Description

황산 암모늄의 과립화{GRANULATING AMMONIUM SULFATE}
본 발명은 황산 암모늄을 과립화하기 위한 프로세스 및 디바이스에 관한 것이다.
황산 암모늄은 여러 가지 응용들을 가진다. 예를 들어, 황산 암모늄은 비료 또는 비료 첨가제로서 사용된다. 이러한 경우에, 황산 암모늄은 중요한 식물 영양소인 질소뿐만 아니라, 황의 소스이다. 전세계 대부분의 토양에서, 황이 부족하고, 이러한 황 부족은 적어도 부분적으로 황산 암모늄의 타깃 첨가에 의해 보상될 수 있다.
황산 암모늄은 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 황산 암모늄은 암모니아를 황산에 도입시킴으로써 형성될 수 있다. 산업적으로, 황산 암모늄은 예를 들어 카프로락탐을 제조하기 위한 플랜트 또는 석탄로에서, 부산물로서 발생하는 용액으로부터 종종 결정화된다. 황산 암모늄의 결정화에서, 일반적으로 1 ~ 2 mm 의 직경을 통상적으로 가지는 정사각형 결정들이 형성된다.
황산 암모늄은 통상적으로 비료의 유일한 성분이 아니다; 오히려, 비료는 (예컨대, 질소, 인, 칼륨 또는 황과 같은) 여러 식물 영양소의 조합을 포함한다. 그러므로, 황산 암모늄은 사용 시에 균형잡힌 비료 혼합물을 제조하기 위하여 과립화된 비료와 종종 혼합된다.
그러나, 결정질 황산 암모늄은 과립화된 비료 혼합물로의 혼입을 더욱 어렵게 하는 몇 가지 단점들을 가진다. 첫째로, 결정화 시에 형성된 황산 암모늄 입자들은 비교적 작고, 둘째로, 입자들의 크기가 종종 마모 및 분진 형성으로 인해 크게 달라진다. 이러한 특성들은 황산 암모늄과의 물리적으로 균질한 비료 혼합물을 제조하기가 어렵다. 하지만, 비료 혼합물의 분배 시에, 각각의 구성요소들의 균일한 혼합 및 입도 분포는 필수적이다. 또한, 지나치게 넓은 입도 분포는 또한 비료 혼합물의 균일한 배출 시에 기계적 문제들로 이어질 수 있다.
이러한 이유들로, 점점 더 빈번하게, 과립화된 비료 또는 비료 혼합물이 사용되고, 이들은 추가로 각각의 구성요소들을 혼합함으로써 사용 직전에만 제공될 수 있다. 과립화된 황산 암모늄은 이상적으로 구형이고, 또한 각각의 과립 입자들은 예를 들어 2 ~ 4 mm 의 직경을 가진다. 이러한 크기는, 전세계에서 가장 널리 퍼진 비료인 우레아 과립들에 기초한다.
과립화된 황산 암모늄의 제조를 위해, 여러 프로세스가 종래 기술에 공지되어 있다.
US 4 589 904 는 하류 건조기에 의한 드럼 과립화에서 황산 암모늄의 과립화를 개시하고, 용액은 예비 중화기 (preneutralizer) 에서 제조된다.
US 2012/0231277 는 유동층 또는 분출층 과립화에 의한 빌트-업 (built-up) 과립의 제조에 관한 것이다. 이러한 목적을 위하여, 사전에 별도로 제조된 과립화 핵에 황산 암모늄-함유 용액을 분무 (sprayed) 한 후, 건조한다.
황산 암모늄의 과립화에서 문제는 분진의 형성이고, 이로 인해 0.5 mm 미만의 직경을 가지는 입자들이 이해된다. 분진의 형성은 실질적으로 세 개의 소스들로 인한 것이다. 먼저, 과립화될 재료를 분무하는 노즐은 각 경우에 특정 직경 분포를 갖는 액적을 발생시키고, 가장 미세한 액적 중 일부는 이들이 황산 암모늄 입자들과 충돌하기 전에 고형화되어, 그로 인해 형성된 분진이 배기 공기와 함께 과립기를 다시 빠져나온다. 또한, 입자들의 이동 및 충돌로 인해, 과립들의 마모는 특히 유동층에서 분진 소스로 언급될 수도 있고, 생성된 분진의 양은 과립들의 기계적 특성들에 상당이 의존한다. 마지막으로, 언급될 수도 있는 제 3 소스는 지나치게 큰 과립 입자들의 분쇄로부터 형성된 분진이고, 상기 분진은 종래 기술의 프로세스 및 플랜트에서 통상적으로 직접 과립기 내로 다시 옮겨진다.
이러한 이유로, 이러한 분진 형성을 줄이도록 의도되는 과립 첨가제들이 종종 사용된다. 이러한 첨가제들의 첨가는 과립 입자들, 특히 그들의 표면에 플라스틱이 잔류하게 하여, 첨가제들의 롤링 모션 및 충돌의 결과로서, 매끄러운 표면과 양호한 기계적 안정성을 가지는 주로 둥근 입자들이 얻어진다. 따라서, 최종 과립들은 높은 압축 강도와 충격 강도, 마모로 인한 낮은 분진 형성 경향, 및 심지어 비교적 긴 보관의 경우에, 낮은 덩어리 형성 경향만을 가진다. 하지만, 상응하는 과립화 첨가제들은 유동층 과립화에서뿐만 아니라, 예를 들어 분무 결정화 또는 드럼 과립화와 같은 다른 프로세스들에서도 사용된다.
분진 형성의 회피 또는 감소를 위해 종래 기술에서는 다양한 프로세스들이 공지되어 있다. Wang et al. (Particuology 11 (2013), 483-489) 은 과립화되어야 하는 황산 암모늄 용액에서 첨가제로서 탄산 칼슘 또는 이산화규소의 사용을 개시하고, 각각의 첨가제는 만족스러운 과립화 결과를 얻기 위하여 비교적 많은 양으로 사용되어야 한다. 이러한 2 개의 첨가제들은 물에서 실질적으로 용해되지 않고 또한 현탁액을 형성하기 때문에, 미세입자 또는 나노입자로만 사용될 수도 있고, 이는 결국 조달 시에 상당한 비용 요소가 된다. 둘째로, 지나치게 조악한 입자들은 펌프를 손상시킬 수 있고, 또한 스프레이 노즐들을 막을 수 있다.
하지만, 황산 암모늄의 과립화를 위한 프로세스 및 디바이스는 모든 면에서 만족스럽지 않고, 개선된 프로세스 및 디바이스가 필요하다.
본 발명의 목적은 황산 암모늄의 과립화를 위한 개선된 프로세스 및 디바이스를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구범위 및 상세한 설명의 주제에 의해 달성된다.
놀랍게도, 매우 수용성인 첨가제로서 황산 알루미늄을 사용하면, 황산 암모늄은 상당히 낮은 분진 형성으로 과립화될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 동시에, 이러한 첨가제의 사용이 적은 경우에도, 입자 경도 (압축 강도) 는 상당히 증가한다. 그로 인해, 황산 암모늄의 과립화에서 본 명세서에 따른 더 높은 생성 분획물이 달성될 수 있고, 그 결과 프로세스는 종래 기술에서 개시된 것보다 더 비용 효과적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 제 1 양태는 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스에 관한 것이고, 상기 프로세스는:
(a) 황산 암모늄 및 황산 알루미늄을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 및
(b) 상기 조성물을 과립화하는 단계
를 포함한다.
과립들은 균일하게 형상화되고 또한 균질하게 구성되는 입자들을 포함하는 것이 바람직하고, 이들의 특성 및 물리적 거동은 당업자에게 공지되어 있다. 과립들의 그레인들은 다양한 크기들을 가질 수 있고, 입도 분포의 폭은 과립들의 품질에 대한 기준이다. 본 발명에 따른 과립들은 바람직하게는 좁은 입도 분포를 가지고, 가장 큰 직경 및 가장 작은 입자 직경은 바람직하게는 최대 10 mm, 더 바람직하게는 최대 8 mm, 최대 6 mm, 최대 4 mm, 최대 3 mm, 또는 최대 2 mm 만큼 서로 상이하다.
바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 과립들은 2 ~ 5 mm 범위의, 더 바람직하게는 2 ~ 4.5 mm 범위의, 추가로 더 바람직하게는 2 ~ 4 mm 범위의, 그리고 가장 바람직하게는 2.5 ~ 4 mm 범위의 크기를 가진다.
본 발명에 따른 프로세스의 단계 (a) 에서, 황산 암모늄 및 황산 알루미늄을 포함하는 조성물이 제조된다. 바람직하게는, 조성물은 추가로 물을 포함한다. 바람직하게는, 황산 암모늄, 황산 알루미늄 및 물이 혼합 디바이스에서 서로 혼합된다. 바람직하게는, 적절한 비율로 액체 상태로 함께 혼합되는 황산 암모늄과 물의 조성물 및 황산 알루미늄과 물의 제 2 조성물이 사용된다. 바람직하게는, 적절한 비율로 액체 상태로 함께 혼합되는, 결정질 황산 암모늄과 물의 조성물 및 결정질 황산 알루미늄과 물의 제 2 조성물이 제조된다. 바람직하게는, 적절한 비율로 액체 상태로 혼합되는, 결정질 황산 암모늄과 물의 조성물이 제조되고 또한 황산 알루미늄과 물의 제 2 조성물이 사용된다. 바람직하게는, 적절한 비율로 액체 상태로 함께 혼합/계량되는, 황산 암모늄과 물의 조성물이 사용되고 또한 황산 알루미늄과 물의 제 2 조성물이 제조된다. 바람직하게는, 황산 암모늄과 물의 조성물이 사용되고, 이 조성물에 결정질 황산 암모늄이 상응하는 비율로 첨가된다. 바람직하게는, 황산 암모늄과 물의 조성물이 제조되고, 상기 조성물에 결정질 황산 암모늄이 상응하는 비율로 첨가된다. 적절한 혼합 디바이스들은 당업자에게 공지되어 있다.
황산 알루미늄은 결정수가 없는 순수 화합물로서 존재할 뿐만 아니라, 결정수의 여러 분획물들과 함께 존재한다. 이후에 개시되는 모든 바람직한 실시형태들에서, 황산 알루미늄의 분획물들 및 농축물들에 대하여, 상업적으로 통상적인 결정질 생성물 (일반적으로 화학량론적으로 42.4 중량%) 에서 발생하는 결정수는 고려하지 않아야 한다.
바람직한 실시형태에서, 조성물 내에 황산 암모늄의 함량은, 항상 온도-의존적인 결정화 한계 미만에서, 각 경우에 조성물의 총질량에 기초하여, 약 50 중량% 에의 포화 용액에 대해 30 중량% ~ 최대치의 범위 내에, 더 바람직하게는 31 ~ 49 중량% 의 범위 내에, 32 ~ 48 중량% 의 범위 내에, 33 ~ 47 중량% 의 범위 내에, 34 ~ 46 중량% 의 범위 내에, 또는 35 ~ 45 중량% 의 범위 내에 있다.
바람직한 실시형태에서, 조성물의 고체 분획물 내의 순수 황산 알루미늄의 함량은, 각 경우에 건조 과립화 생성물의 총질량에 기초하여, 0.5 ~ 2.5 중량% 의 범위 내에, 더 바람직하게는 0.55 ~ 2.3 중량% 의 범위 내에, 0.6 ~ 2.1 중량% 의 범위 내에, 0.65 ~ 1.9 중량% 의 범위 내에, 0.7 ~ 1.7 중량% 의 범위 내에, 0.75 ~ 1.5 중량% 의 범위 내에, 0.8 ~ 1.3 중량% 의 범위 내에, 0.85 ~ 1.2 중량% 의 범위 내에, 또는 0.9 ~ 1.1 중량% 의 범위 내에 있다.
다른 바람직한 실시형태에서, 조성물 내의 순수 황산 알루미늄의 함량은, 각 경우에 건조 과립화된 생성물의 총질량에 기초하여, 최대 2.5 중량%, 더 바람직하게는 최대 2.3 중량%, 최대 2.1 중량%, 최대 1.9 중량%, 최대 1.7 중량%, 최대 1.5 중량%, 최대 1.3 중량%, 최대 1.2 중량%, 최대 1.1 중량%, 또는 최대 1.0 중량% 이다.
바람직하게는, 조성물에서 황산 암모늄 대 황산 알루미늄의 질량비는 50:1 ~ 10:1 의 범위 내에, 더 바람직하게는 48:1 ~ 15:1 의 범위 내에, 46:1 ~ 20:1 의 범위 내에, 44:1 ~ 25:1 의 범위 내에, 43:1 ~ 30:1 의 범위 내에, 또는 42:1 ~ 35:1 의 범위 내에 있다.
조성물은 바람직하게는 혼합물의 형태로 있고, 혼합물은 바람직하게는 용액의 형태로 있을 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스의 단계 (b) 에서, 조성물이 과립화된다. 조성물은 당업자에게 공지된 통상적인 방법에 의해, 예를 들어 분무 결정화 (프릴링; prilling) 또는 유동층 과립화에 의해 과립화될 수 있다. 바람직하게는, 조성물은 유동층 과립화에 의해 과립화된다.
과립들은 바람직하게는 조성물의 응고화되는 액적들을 건조시킴으로써 제조되거나, 그렇지 않으면 이미 응고화되어 이미 존재하는 과립 입자들의 마모에 의해 제조될 수도 있다. 추가의 액적들로의 이러한 과립 입자들의 습윤 (wetting) 으로 인해, 입자들은 성장하고 또한 바람직하게는 균질 과립들을 형성한다.
바람직한 실시형태에서, 단계 (a) 에서 제공된 조성물의 과립화는 단계 (b) 에서:
(b1) 황산 암모늄-함유 핵을 제공하는 단계;
(b2) 상기 황산 암모늄-함유 핵을 유동화시키는 단계; 및
(b3) 단계 (a) 에서 제공된 상기 조성물을 상기 핵 상에 분무하는 단계
를 포함하는, 유동층 과립화에 의해 진행된다.
본 발명에 따른 프로세스의 단계 (b1) 에서, 바람직하게는 황산 암모늄-함유 핵이 제공된다. 바람직하게는, 상기 핵은 과립화된 황산 암모늄을 체절 및/또는 분쇄함으로써 생성된다.
본 발명에 따른 핵은 바람직하게는 좁은 크기 분포를 가지고, 가장 큰 핵 직경 및 가장 작은 핵 직경은 바람직하게는 서로로부터 최대 4 mm, 더 바람직하게는 최대 2 mm, 최대 1 mm, 또는 최대 0.5 mm 벗어난다. 핵 직경을 결정하기 위한 프로세스는 당업자에게 공지되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 황산 암모늄-함유 핵의 직경은 0.1 ~ 4.0 mm 의 범위, 더 바람직하게는 0.1 ~ 2.0 mm 의 범위, 및 가장 바람직하게는 0.5 ~ 2.0 mm 의 범위에 있다.
황산 암모늄-함유 핵은 바람직하게는 유동층에서 유동화된다. 유동층은 고체 및 액체를 처리하기 위한 다수의 엔지니어링 프로세스들에 적합하고, 그의 구조체는 당업자에게 공지되어 있다. 본 발명에 따른 유동층은 바람직하게는 황산 암모늄-함유 핵에 의해 형성된다. 바람직하게는, 유체는 유동층을 통해 유동한다. 황산 암모늄-함유 핵은 유체의 상방으로 지향된 유동에 의해 유동 상태가 된다. 이 경우에, 핵의 액체와 같은 상태가 생성되며, 이는 또한 "유동층" 이라고 불린다. 바람직하게는, 유체는 공기를 포함한다.
바람직하게는, 황산 암모늄-함유 핵을 유동화하는데 사용되는 유체의 공탑 속도라고 불리는 것은 1-5 m/s 의 범위, 더 바람직하게는 1.5-4.5 m/s 의 범위, 2-4 m/s 의 범위 또는 2.5-3.5 m/s 의 범위에 있다.
바람직하게는, 유동층의 온도는 50℃ ~ 100℃ 의 범위, 더 바람직하게는 60℃ ~ 90℃ 의 범위 또는 70℃ ~ 80℃ 의 범위에 있다. 유체는 유동층 온도를 설정하기 위하여 상응하게 예열된다.
본 발명에 따른 프로세스의 단계 (b3) 에서, 단계 (a) 에서 제공된 조성물은 바람직하게는 핵을 향해 분무된다. 단계 (a) 에서 제공된 조성물을 분무할 때에 형성된 액적들은 바람직하게는 이러한 경우에 유동화된 황산 암모늄-함유 핵의 유동층 내로 옮겨진다. 유동층에 도달할 때에, 유체, 바람직하게는 공기는 저부로부터 상부로 액적들 주위에서 유동하고, 유체는 액적들이 주로 핵 상에서 건조되어 응고되는 방식으로 작용하고, 그 결과 액적들은 핵 성장에 기여한다.
단계 (a) 에서 제공된 조성물은 바람직하게는 유동층 아래에서 또는 내에서 분무되어, 분무시에 형성된 액적들이 저부로부터 상부로 유동층 내로 분무되고, 그 결과 분무된 조성물은 유동층 내의 입자들을 향해 옮겨져서 건조된다.
바람직한 실시형태에서, 단계 (a) 에서 제공된 조성물은 노즐들을 통해 단계 (b3) 에서 분무되고, 분당 적어도 150 ml 의 조성물, 더 바람직하게는 분당 적어도 250 ml, 분당 적어도 500 ml, 분당 적어도 1000 ml, 분당 적어도 1500 ml, 또는 분당 적어도 2000 ml 의 조성물은 각 노즐을 통해 분무된다.
바람직하게는, 공기는 단계 (a) 에서 제공된 조성물을 분무하기 위해 단계 (b3) 에서 사용된다. 바람직하게는, 약간 감소된 압력이 유동층에서 우세하다. 바람직하게는, 감소된 압력은 최대 10　mbar, 더 바람직하게는 최대 5　mbar, 또는 최대 2　mbar 이다. 바람직하게는, 감소된 압력은, 가능한 한 적은 분진이 유동층을 빠져나오게 하고, 바람직하게는 전혀 없게 하는 것을 보장한다.
바람직하게는, 각 노즐을 통해 조성물을 분무하기 위해 단계 (b3) 에서 사용되는 공기의 유속은 시간당 10 ~ 200　m3 의 범위, 시간당 더 바람직하게는 20 ~ 180　m3 의 범위, 시간당 40 ~ 160　m3 의 범위, 시간당 60 ~ 140　m3 의 범위, 또는 시간당 80 ~ 120　m3 의 범위에 있다.
바람직하게는, 액적들은 균일하게 성장하여 균질한 과립들을 형성하도록 황산 암모늄-함유 핵 또는 이미 존재하는 고형화된 과립 입자들을 습윤시킨다.
바람직한 실시형태에서, 과립 입자들은 유동층을 빠져나오고, 바람직하게는 선별 디바이스로 옮겨진다. 과립 입자들을 유동층으로부터 다른 디바이스로 이동시키는데 적합한 조치들은 당업자에게 공지되어 있다. 예를 들어, 특수하게 구성된 분배기 플레이트를 사용함으로써, 유동층 내의 과립 입자들이 수직 모션뿐만 아니라, 추가로 수평 모션으로 설정될 수 있고, 따라서 점차적으로 유동층을 빠져나온다.
바람직한 실시형태에서, 단계 (b2) 에서 유동화시키기 위한 공기의 적어도 일부는 정제 단계에서 정제된다. 바람직하게는, 공기가 유동층을 통해 유동한 후, 공기는 유동층 위로부터 제거되어 정제 단계로 공급된다. 바람직하게는, 공기는 정제 단계에서 정제되고, 즉 특히 고체 입자들 및 액적들이 제거된다. 바람직하게는, 정제 단계는 습식 스크러버이다.
바람직한 실시형태에서, 과립들은 그들의 제조 이후에 세 개의 분획물들로 분할되고,
- 일 분획물 (F1) 은 원하는 목표 크기를 가지는 입자들을 함유하고,
- 일 분획물 (F2) 은 원하는 목표 크기보다 큰 크기를 가지는 입자들을 함유하고,
- 일 분획물 (F3) 은 원하는 목표 크기보다 작은 크기를 가지는 입자들을 함유한다.
바람직하게는, 원하는 목표 크기를 가지는 입자들을 함유하는 분획물 (F1) 은 이것이 유동층을 빠져나온 이후에 추가로 처리된다.
바람직하게는, 원하는 목표 크기보다 큰 크기를 가지는 입자들을 함유하는 분획물 (F2) 은, 과립 입자들을 분쇄하도록 바람직하게 구성되는 분쇄 디바이스로 공급된다. 바람직하게는, 분획물 (F2) 의 입자들은 분쇄 디바이스에서 분쇄되고, 분쇄된 입자들은 바람직하게는 다시 유동층에 공급된다.
바람직하게는, 원하는 목표 크기보다 작은 크기를 가지는 입자들을 함유하는 분획물 (F3) 은 다시 유동층에 공급된다.
바람직한 실시형태에서, 마감된 과립들은 단계 (b3) 에서 분무된 황산 암모늄 및 황산 알루미늄의 양의 적어도 95 중량%, 더 바람직하게는 적어도 95.5 중량%, 적어도 96 중량%, 더 바람직하게는 96.5 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 97.5 중량%, 또는 적어도 98 중량% 를 포함한다.
바람직한 실시형태에서, 마감된 과립들의 질량에 기여하지 않고 분진을 형성하는 황산 암모늄과 황산 알루미늄의 양은, 예를 들어, 각 경우에 분무된 황산 암모늄 및 황산 알루미늄의 건조 총질량에 기초하여, 최대 5 중량%, 더 바람직하게는 최대 4.5 중량%, 최대 4 중량%, 최대 3.5 중량%, 최대 3 중량%, 최대 2.5 중량%, 최대 2 중량%, 최대 1.5 중량%, 최대 1 중량%, 또는 최대 0.5 중량% 이다.
본 발명의 추가의 양태는 황산 암모늄 및 황산 알루미늄을 포함하는 과립들에 관한 것이고, 모든 과립 입자들은 비교가능한 조성물을 가지고, 과립 내의 순수 황산 알루미늄의 함량은 0.5 ~ 2.5 중량% 의 범위에 있다.
본 발명의 의미 내에서 비교가능한 조성물은, 개별 과립 입자에서 본 발명에 따른 과립들의 개별 성분의 물질량이 총 과립 내의 각각의 성분의 물질량의 평균값으로부터 최대 2 %, 더 바람직하게는 최대 1.5 %, 또는 최대 1 % 만큼 상이하다. 과립들의 물질량을 결정하는 방법은 당업자에게 공지되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 과립들 내의 황산 암모늄의 함량은 각각의 경우에 과립들의 총질량에 기초하여 적어도 97.5 중량%, 더 바람직하게는 적어도 98 중량%, 적어도 98.5 중량%, 또는 적어도 99 중량% 이다.
추가의 바람직한 실시형태에서, 과립들 내의 순수 황산 알루미늄의 함량은, 각 경우에 과립들의 총질량에 기초하여, 0.5 ~ 2.5 중량% 의 범위 내에, 더 바람직하게는 0.6 ~ 2 중량% 의 범위 내에, 0.7 ~ 1.5 중량% 의 범위 내에, 또는 0.8 ~ 1.0 중량% 의 범위 내에 있다.
과립들은 선택적으로는 추가의 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미립자 조성물은 잔류 수분으로서 물을 포함한다. 바람직하게는, 과립들 내의 물의 함량은, 각 경우에 과립들의 총질량에 기초하여, 최대 1.0 중량%, 더 바람직하게 최대 0.8 중량%, 최대 0.6 중량%, 최대 0.4 중량%, 또는 최대 0.2 중량% 이다.
본 발명의 추가의 양태는 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 디바이스에 관한 것이고, 디바이스는 적어도 때로는:
(A) 황산 암모늄 및 황산 알루미늄을 포함하는 조성물을 제조하도록 구성된 혼합 디바이스;
(B) 상기 혼합 디바이스의 하류에 배열되고, 상기 혼합 디바이스에서 제조된 상기 조성물을 분무하도록 구성된 원자화 디바이스; 및
(C) 상기 혼합 디바이스의 하류에 배열되고, 상기 과립들을 제조하도록 구성된 유동층
과 서로 유효하게 연결되는 구성요소들을 포함한다.
본 발명에 따른 프로세스와 관련하여 전술한 모든 바람직한 실시형태들은 본 발명에 따른 디바이스에도 상응하게 유사하게 적용된다.
본 발명에 따른 디바이스의 구성요소들은 서로 유효하게 연결되고, 즉 적합한 파이핑 등에 의해 디바이스의 일반적인 기능을 보장하는 방식으로 서로에 연결된다. 이를 위해 필요한 조치들은 당업자에게 공지되어 있다.
본 발명에 따른 혼합 디바이스는 바람직하게는 황산 암모늄 및 황산 알루미늄을 포함하는 조성물을 제조하기 위해 구성된다. 이러한 혼합 디바이스의 기능 모드 및 구조는 당업자에게 공지되어 있다.
분사 디바이스에서, 본 발명에 따른 혼합 디바이스에서 제조된 조성물이 바람직하게는 분사된다. 바람직하게는, 분사 디바이스는 유동층 상류에, 바람직하게는 아래에 또는 내부에 배열되고, 저부로부터 상부로 유동층을 향해 조성물을 분사한다. 분사 디바이스는 분사 시에 형성되는 액적들이 좁은 크기 분포를 가지고 또한 균일하게 분포되는 방식으로 구성된다.
유동층은 바람직하게는 황산 암모늄 핵 및 형성되는 과립 입자들을 유동화시키도록 구성된다.
바람직한 실시형태에서, 디바이스는 추가로:
(D) 상기 유동층의 하류에 배열되고, 상기 과립들을 상이한 입자 크기의 분획들로 분할하도록 구성된 분할 디바이스; 및/또는
(E) 유동화에 사용되는 공기를 정화하도록 구성된 정화 스테이지
와 유효하게 연결되는 구성요소들을 포함한다.
분할 디바이스는 바람직하게는 유동층의 하류에 배열되고, 또한 상이한 입자 크기의 분획물들로 과립들을 분할하기 위해 구성된다. 이러한 경우에, 원하는 목표 크기를 가지는 이러한 입자들은 바람직하게는 이것들이 유동층을 빠져나온 후에 추가로 처리된다. 원하는 목표 크기보다 큰 크기를 가지는 입자들, 선택적으로 또한 생성물 스트림의 작은 부분은 바람직하게는 분쇄 장치로 공급되고, 그곳에서 분쇄된다. 바람직하게는, 분쇄된 입자들은 다시 핵으로서 유동층에 공급된다. 원하는 목표 크기보다 작은 크기를 가지는 입자들은 다시 핵으로서 유동층에 공급되다.
정제 단계는 바람직하게는 유동층을 통해 유동된 공기를 정화하도록, 특히 공기가 고체 입자들과 액적들로부터 자유로워지도록 구성된다. 바람직하게는, 정제 단계는 습식 스크러버이다.
바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 디바이스는 본 발명에 따른 프로세스에서 사용된다.

Claims (15)

  1. 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스로서,
    상기 프로세스는
    (a) 황산 암모늄 및 황산 알루미늄을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 조성물을 과립화하는 단계
    를 포함하는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물 내의 황산 암모늄의 함량은 포화 용액에 대하여 30 중량% ~ 최대치의 범위 내에 있는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 조성물 내의 순수 황산 알루미늄의 함량은, 건조 과립화된 생성물의 총질량에 기초하여, 0.5 ~ 2.5 중량% 의 범위 내에 있는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (a) 에서 제공된 상기 조성물의 과립화는 단계 (b) 에서
    (b1) 황산 암모늄-함유 핵을 제공하는 단계;
    (b2) 상기 황산 암모늄-함유 핵을 유동화시키는 단계; 및
    (b3) 단계 (a) 에서 제공된 상기 조성물을 상기 핵 상에 분무 (atomizing) 하는 단계
    를 포함하는 유동층 과립화에 의해 진행되는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    유동층의 온도는 50 ~ 100 ℃ 의 범위에 있는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 황산 암모늄-함유 핵의 직경은 0.5 ~ 2.0 ㎜ 의 범위에 있는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 노즐들을 통해 단계 (b3) 에서 분무되고, 분당 적어도 150 ㎖ 의 상기 조성물이 각 노즐을 통해 분무되는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 과립들은 2 ~ 5 ㎜ 의 범위에 있는 크기를 가지는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 용액인, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  10. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    마감된 과립들은 단계 (b3) 에서 분무된 황산 암모늄 및 황산 알루미늄의 양의 적어도 95 중량% 를 포함하는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은
    (c) 상기 과립들의 제조 이후에 상기 과립들을 세 개의 분획물들로 분할하는 단계
    를 포함하고,
    일 분획물 (F1) 은 원하는 목표 크기를 가지는 입자들을 함유하고,
    일 분획물 (F2) 은 상기 원하는 목표 크기보다 큰 크기를 가지는 입자들을 함유하고,
    일 분획물 (F3) 은 상기 원하는 목표 크기보다 작은 크기를 가지는 입자들을 함유하는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 프로세스.
  12. 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 디바이스로서,
    상기 디바이스는, 적어도 때로는
    (A) 황산 암모늄 및 황산 알루미늄을 포함하는 조성물을 제조하도록 구성된 혼합 디바이스;
    (B) 상기 혼합 디바이스의 하류에 배열되고, 상기 혼합 디바이스에서 제조된 상기 조성물을 분무하도록 구성된 분무 디바이스; 및
    (C) 상기 혼합 디바이스의 하류에 배열되고, 상기 과립들을 제조하도록 구성된 유동층
    과 서로 유효하게 연결되는 구성요소들을 포함하는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    (D) 상기 유동층의 하류에 배열되고, 상기 과립들을 상이한 입자 크기의 분획들로 분할하도록 구성된 분할 디바이스; 및/또는
    (E) 유동화에 사용되는 공기를 정화하도록 구성된 정화 스테이지
    와 추가로 유효하게 연결되는 구성요소들을 포함하는, 황산 암모늄을 포함하는 과립들을 제조하기 위한 디바이스.
  14. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 프로세스에서의 제 12 항 또는 제 13 항에 따른 디바이스의 용도.
  15. 황산 암모늄 및 황산 알루미늄을 포함하는 과립들로서,
    모든 과립 입자들은 비교가능한 (comparable) 조성물을 가지고, 상기 과립들 내의 순수 황산 알루미늄의 함량은 0.5 ~ 2.5 중량% 의 범위에 있는, 황산 암모늄 및 황산 알루미늄을 포함하는 과립들.
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