NL8102191A - Werkwijze voor het maken van ureumkorrels. - Google Patents

Description

* t -.

V.0. 1194

Titel: Werkwijze voor het maken van ureumkorrels.

Voor het maken van ureumkorrels zijn verschillende methoden bekend. Een daarvan is prillen, waaronder hier een methode wordt verstaan waarbij een nagenoeg watervrije ureumsmelt (met een watergehalte van hoogstens 0,1 a 0,3 gew.%) boven in een pril toren wordt versproeid 5 in een opstijgende luchtstroom van omgevingstemperatuur, waarin de druppeltjes vast worden. De aldus verkregen prils hebben een maximum diameter van niet veel meer dan 3 mm en zijn mechanisch vrij zwak.

Ureumkorrels met grotere afmetingen en betere mechanische eigenschappen kunnen worden verkregen door granulatie van een nagenoeg 10 watervrije ureumsmelt in een trommelgranulator, bijvoorbeeld door toepassing van de sferodizertechniek, zoals beschreven in het Britse octrooischrift 894.773, of in een pangranulator, bijvoorbeeld zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.008.064, of door granulatie van een waterige ureumoplossing in een gefluldiseerd bed, bijvoor-15 beeld zoals beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 7806213.

' Bij de werkwijze volgens de laatstgenoemde publicatie wordt een wate rige ureumoplossing met een ureumconcentratie van 70-99,9 gew.%, bij voorkeur van 85-96 gew.%, in een gefluldiseerd bed van ureumdeeltjes versproeid in de vorm van zeer fijne druppeltjes met een gemiddelde 20 diameter van 20-120 micron bij een temperatuur, waarbij het water uit de op de deeltjes versproeide oplossing verdampt en ureum op de deeltjes vast wordt, onder vorming van korrels met een gewenste grootte, die 25 mm en meer kan bedragen. Daar bij deze werkwijze vrij veel vliegstof ontstaat, vooral indien de als uitgangsmateriaal gebruikte ureumoplos-25 sing meer dan 5 gew.% water, in het bijzonder meer dan 10 gew.% water bevat, wordt bij voorkeur een kristallisatievertrager voor het ureum, in het bijzonder een in water oplosbaar additie- of condénsatieprodukt van formaldehyde en ureum, aan de ureumoplossing toegevoegd, waardoor de vliegstofvorming praktisch geheel wordt onderdrukt. De aanwezigheid 30 van de kristallisatievertrager heeft tot gevolg dat de korrels tijdens hun opbouw plastisch blijven, zodat door het rollen en/of botsen tijdens de opbouw mechanisch sterke, gladde en ronde korrels kunnen ontstaan.

De aldus verkregen korrels hebben een grote breeksterkte, een grote schokweerstand en een geringe neiging tot vliegstofvorming door onder- 8102 191 -2- *- i ling schuren, en bakken bovendien niet samen, zelfs niet bij langdurige opslag, hoewel ureum van nature een sterke neiging tot samenbakken vertoont.

üreumkorrels, die volgens een der bekende methoden zijn verkregen, 5 kunnen niet worden gebruikt voor. de bereiding van heterogene binaire en temaire meststofmengsels, zoals N-P of N-P-K mengsels, door bulk blending met het goedkope superfosfaat of tripelfosfaat, daar zulke ureumkorrels met deze fosfaten niet compatibel zijn. Mengsels van zulke ureumkorrels met superfosfaat- of tripelfosfaatkorrels vervloeien na 10 enige tijd onder vorming van een onhanteerbare en onbruikbare brij. Blijkens een voordracht van G. Hoffmeister en G.H. Megar tijdens "The Fertilizer Industry Round Table" op 6 november 1975 te Washington D.C. wordt deze onverenigbaarheid veroorzaakt door een reactie volgens de vergelijking 15 Ca.(H2P04)2.H20 + 4 CO(NH2)2 -> Ca(B PO ) .4 C0(NH )2'+ H20

Door reactie van 1 mol monocalciumfosfaatmonohydraat, het hoofdbestanddeel· van superfosfaat en triperfosfaat, met 4 mol ureum wordt een ureum-monocalciumfosfaatadduct gevormd, waarbij 1 mol water vrijkomt. Daar het adduct zeer goed oplosbaar is, lost het vlot in het vrijgekomen water op 20 onder vorming van een groot volume oplossing, dat de korrels in het mengsel bevochtigt, waardoor de reactie steeds sneller om zich heen grijpt.

Tot nu toe zijn geen commercieel aanvaardbare middelen gevonden om ureum met superfosfaat of tripelfosfaat compatibel te maken. Voor bulk blending met ureum kunnen daarom vrijwel alleen de duurdere fosfaatmeststoffen 25 monoammoniumfosfaat en diammoniumfosfaat worden gebruikt.

Het doel van de uitvinding is een werkwijze te verschaffen voor het maken van ureumkorrels met uitzonderlijke eigenschappen, waaronder compatibiliteit met superfosfaat- en tripelfosfaatkorrels.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het maken 30 van ureumkorrels door prillen of granuleren van een ureumsmelt of van een waterige ureumoplossing, welke werkwijze hierdoor wordt gekenmerkt, dat de te prillen of te granuleren ureumsmelt of -oplossing een magnesium*· oxyde bevattend toevoegsel bevat.

Verrassenderwijze werd gevonden dat de volgens de uitvinding ver-35 kregen korrels in verschillende verhoudingen compatibel zijn met superfosfaat- en tripelfosfaatkorrels, waardoor zij geschikt zijn voor bulk 8102191 4 -3- blending met deze fosfaatmeststoffen. Mengsels van volgens de uitvinding verkregen ureumkorrels met superfosfaatkorrels of tripelfosfaatkorrels,

O

die onderworpen werden aan de "TVA Bottle Test" bij 27 C, waren na 7 weken nog droog, terwijl analoge mengsels met ureumkorrels, die niet 5 volgens de uitvinding waren verkregen, na 3 dagen reeds volledig vervloeid waren.

Verder werd gevonden dat de aanwezigheid van magnesiumoxyde tijdens het prillen of granuleren van een ureumsmelt of -oplossing tot gevolg heeft dat de opbouw van de korrels onberispelijk verloopt en de 10 vorming van vliegstof wordt voorkomen, terwijl bovendien de verkregen ureumkorrels een zeer grote breeksterkte en een zeer groot schijnbaar soortelijk gewicht vertonen. Zeer verrassend is verder dat de volgens de uitvinding verkregen ureumkorrels niet samenbakken, ook niet bij langdurige opslag.

15 Het magnesiumoxyde kan als zodanig (MgO) of in de vorm van volle dig gecalcineerd dolomiet (MgO + CaO) of van selectief gecalcineerd dolomiet (MgO + CaCO^) worden toegepast. Een gunstig effect wordt reeds waargenomen met een hoeveelheid toevoegsel, overeenkomend met 0,1 gew.% MgO, berekend op het ureum in de smelt of oplossing. Bij voorkeur wordt 20 het toevoegsel toegepast in een hoeveelheid, overeenkomend met 0,5-2 gew.% MgO, berekend op het ureum in de smelt of oplossing. Desgewenst kunnen ook grotere hoeveelheden worden gebruikt, maar dit biedt geen bijzondere voordelen. Het toevoegsel kan in de vorm van een poeder vóór het prillen of granuleren aan de ureumsmelt of -oplossing worden toegevoegd.

25 Bij voorkeur worden de korrels na him vorming afgekoeld tot 30°C

of tot een lagere temperatuur, bijvoorbeeld met behulp van een luchtstroon, waarvan het vochtgehalte bij voorkeur zodanig is verlaagd dat de korrels tijdens het koelen geen vocht uit de koele lucht opnemen.

De uitvinding heeft mede betrekking op compatibele, heterogene 30 kunstmestmengsels van door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding verkregen ureumkorrels met superfosfaat- of tripelfosfaatkorrels en desgewenst een of meer andere korrelvormige stoffen.

Behalve ureum en superfosfaat of tripelfosfaat wordt meestal een kalimeststof in het mengsel opgenomen, zoals KC1. Om segregatie van het 35 mengsel te voorkomen dienen de korrelafmetingen van de te mengen comp-nenten onderling te zijn aangepast.

8102 191 -4-

Voor nadere informatie betreffende het maken van meststofkorrels wordt voor het prillen verwezen naar het Amerikaanse octrooischrift 3.130.225, voor het granuleren in een pangranulator naar het Amerikaanse octrooischrift 4.008.064, voor het granuleren in een trommelgranulator 5 naar het Britse octrooischrift 894.773 en voor het granuleren in een gefluidiseerd bed. naar de Nederlandse octrooiaanvrage 7806213.

Het effect van de werkwijze volgens de uitvinding wordt getoond in de volgende voorbeelden. De daarin genoemde "TVA Bottle Test" dient ter bepaling van de compatibiliteit van ureumkorrels met superfosfaat-10 en tripelfosfaatkorrels. Bij deze proef werd van een mengsel van de te beproeven ureumkorrels met superfosfaat- of tripelfosfaatkorrels, dat in een gesloten fles van 120 cm^ op 27°C werd gehouden, periodiek de toestand geïnspecteerd. De waargenomen'c t oe stand wordt als volgt weergegeven: 15 Toestand van het mengsel D = droog, vrij-vloeiend W-l = vochtplekjes, maar bruikbaar W-2 = vochtig en enigszins kleverig, maar waarschijnlijk bruikbaar W-3 = door en door nat en kleverig, onbruikbaar 20 W-4 = zeer nat, onbruikbaar Ξ = hard samengebakken, onbruikbaar Door de in de voorbeelden vermelde "zakkenproef" werd de neiging tot samenbakken van de beproefde korrels bepaald. Bij deze proef werden ureumkorrels verpakt in· zakken van 35 kg, die onder een gewicht van 25 1000 kg bij 27°C werden bewaard. Na 1 maand werd het gemiddelde aantal brokken per zak vastgesteld en werd de gemiddelde hardheid van de brokken gemeten. Onder hardheid wordt hier verstaan de kracht in kg, uitgeoefend door een dynamometer om een brok van 7 x 7 x 5 cm te doen uiteenvallen.

30 De in de voorbeelden vermelde kristallisatievertrager F 80 is een in de handel onder de naam "Formurea 80“ verierijgbare, tussen -20°C en +40°C stabiele, heldere viskeuze vloeistof, die blijkens analyse per 100 gew.dln ongeveer 20 gew.dln water, ongeveer 23 gew.dln ureum en ongeveer 57 gew.dln formaldehyde bevat,, van welke hoeveelheid formalde-35 hyde ongeveer 55% als trimethylolureum is gebonden en de rest in niet-gebonden toestand aanwezig is.

8102191 -5-

Voorbeeld I

Er werden proeven uitgevoerd/ waarbij een waterige ureumoplos-sing zonder en met een bekende kristallisatievertrager (F 80) en met magnesiumoxyde als kristallisatievertrager werd versproeid in een 5 gefluidiseerd bed van ureumdeeltjes. De granulatieomstandigheden en de fysische eigenschappen van de verkregen korrels zijn vermeld in Tabel A.

8102191 - 6 - r·*

♦ V

TABEL A

Kristaliisatievertrager geen 1$ P80 0,6$ MgO 1$ MgO

Granulatieomstandigheden ureumoplossing - concentratie, gew.$ 94,6 94,5 94,5 94,5 5 - temperatuur, °C 130 130 130 130 - debiet, kg/uur 280 280 280 280 injectielucht - debiet, Nm^/uur 130 130 130 130 - temperatuur, °C 140 140 140 140 10 fluïdisatielucht - debiet, Km^/uur 850 850 850 850 - temperatuur, °C 45 64 54 58 bedtemperatuur, °C 108 105 104 104

Produkteigenschappen 15 - schijnbare dichtheid',: g/cm^ 1 ,23 1,26 1,30 1 ,31 - breeksterkte f 2,5 mm, kg 2,1 2,8 4,0 4,3 - vliegstof, g/kg 5,4 <0,1 0,1 <0,1 - zakkenproef - brokken, $ 100 10 0 0 20 - hardheid, kg 22 <0,1 0 0 - TVA Bottle Test met superfosfaat 50/50

na 1 dag W-2 W-2 D D

na 3 dagen W-4 W-4 D D

25 na 7 dagen W-4 W-4 D D

na 14 dagen W-4 W-4 W-1 D

na 21 dagen W-4 W-4 W-1 D

na 50 dagen W-4 W-4 W-1 D

met tripelfosfaat 50/50

30 na 1 dag W-2 W-2 D D

na 3 dagen W-4 W-4 D D

na 7 dagen W-4 W-4 D D

na 14 dagen W-4 W-4 W-1 D

na 21 dagen W-4 W-4 W-1 D

35 na 50 dagen W-4 W-4 W-1 D

—..... 81 02 191 ----- --------------------- - -...... - “ \ •ί· -7-

Voorbeeld II

Een volgende reeks proeven werd op analoge wijze uitgevoerd als beschreven in voorbeeld I, maar met selectief gecalcineerd dolomiet en met volledig gecalcineerd dolomiet als kristallisatie vertrager in plaats 5 van magnesiumoxyde. De granulatie-omstandigheden en de fysische eigenschappen van de verkregen korrels zijn vermeld in Tabel B.

< 8102 191------------- ------------------------------------- •J*· * -8-

TABEL B

Selectief gecalci- Volledig gecalci-Kristallisatievertrager geen neerd dolomiet neer dolomiet 1,5% 3% 1,5% 3%

Granulatieomstandigheden ureumoplossing - concentratie, gew.% 94,5 95,5 95,5 95,5 95,5 - temperatuur, °C 130 130 130 130 130 - debiet, kg/uur 200 220 220 220 220 injectielucht . - debiet, Nm3/uur 130 130 130 130 130 - temperatuur, °C 140 134 149 150 149 fluidisatielucht - debiet, Nm3/uur 850 850 850 850 850 - temperatuur, °C 58 75 66 53 57 bedtemperatuur, °C 100 98 92 95 94

Produkteigenschappen - schijnbare dichtheid, g/cin 1,22 1,29 1,31 1,29 1,32 - breeksterkte 0 2,5 mm, kg 1,9 4,0 3,9 3,7 3,4 - vliegstof, g/kg 2,2 0 0 0 0 - zakkenproef - brokken, % 100 9 7 10 23 - hardheid, kg 13 <1 <1 2 2 - TVA Bottle test na 3 da- 14 dagen 14 dagen meer dan meer dan met superfosfaat 50/50 , , gen ver- bruik- bruik- 60 dagen 60 dagen vloeid baar baar bruikbaar bruikbaar met tripelfosfaat50/50 na 3 da- 14 dagen 14 dagen meer dan meer dan gen ver- bruik- bruik- 60 dagen 60 dagen vloeid baar baar bruikbaar bruikbaar

Voorbeeld III

Een nagenoeg watervrije ureumsmelt zonder en met toegevoegd magner siumoxyde werd boven in een priltoren versproeid in een opstijgende luchtstroom van omgevingstemperatuur.

5 De fysische eigenschappen van de verkregen prils zijn vermeld in

Tabel C.

81 0 2 191 % -9-

TABEL· C

Toevoegsel geen 0,72% MgO 0,95% MgO

Produkteigenschappen - schijnbare dichtheid, g/cm^ 1,30 1,32 1,33 5 - breeksterkte 0 2,5 mm, kg 0,54 1,04 1,16 - zakkenproef - brokken, % 100 0 0 - hardheid, kg 900 - TVA Bottle Test 10 met superfosfaat 50/50 na 3 dagen meer dan meer dan vervloeid 60 dagen 60 dagen bruikbaar bruikbaar met tripelfosfaat 50/50 na 3 dagen meer dan meer dan vervloeid 60 dagen 60 dagen 15 bruikbaar bruikbaar

Voorbeeld IV

Een ureumsmelt, waaraan magnesiumoxyde was toegevoegd, werd gegranuleerd in een roterende horizontale granulatietrommel met een diameter van 90 cm en een breedte van 60 cm. De trommel was op de binnen— 20 wand voorzien van acht op onderling gelijke afstanden aangebrachte longitudinale strippen van 3,5 x 60 cm. Het toerental bedroeg 15 omw/min. De trommel werd gevuld met 60 kg ureumkorreitjes met een gemiddelde diameter van 1,8 mm en een temperatuur van 80°C. Met behulp van twee hydraulische sproeiers werd 60 kg waterige ureumsmelt (99,8 gew.% ureum), 25 waaraan 0,6 gew.% MgO was toegevoegd, met een temperatuur van 140-145°C in een hoeveelheid van ongeveer 100 kg/uur in de roterende trommel ver-sproeid over de als een regengordijn van de longitudinale strippen vallende korrels. De granulatie vond plaats bij 110°C.

o

Bij het einde van de proef werden de granules tot ongeveer 30 C 30 gekoeld en gezeefd. De produktkorrels hadden een goede rondheid en een glad oppervlak. De schijnbare dichtheid bedroeg 1,288 g/cm^ en de breeksterkte 0 2,5 mm was 3,5 kg. De vliegstofvorming bedroeg 3,9 g/kg.

De korrels vertoonden vrijwel geen neiging tot samenbakken. Mengsels met superfosfaat (50/50) en met tripelfosfaat (50/50) waren meer dan 35 60 dagen bruikbaar. De zelfanalyse van het produkt was als volgt: > 4,00 mm : 17% 4,00-2,5 mm : 46% 2,5-2,0 mm : 29% K. 2,0 mm : 8% 8102 191 gemiddelde diameter : 3,0 mm

Claims (5)

1. Werkwijze voor het maken van ureumkorrels door prillen of granuleren van een ureumsmelt of van een waterige ureumoplossing, met het kenmerk, dat de te prillen of te granuleren ureumsmelt of -oplossing een magnesiumoxyde bevattend toevoegsel bevat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ureum smelt of -oplossing MgO als zodanig of in de vorm van selectief of volledig gecalcineerd dolomiet bevat.

3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de hoeveelheid toevoegsel overeenkomt met ten minste 0,1 gew.% MgO, berekend . 10 op het ureum in de smelt of de oplossing.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de hoeveelheid toevoegsel overeenkomt met 0,5-2 gew.% MgO, berekend op het ureum in de smelt of de oplossing.

5. Compatibele heterogene kunstmestmengsels van door toepassing van 15 de werkwijze volgens conclusies 1-4 verkregen ureumkorrels met superfosfaat- of tripelfosfaatkorrels en desgewenst een of meer andere korrelvormige meststoffen, zoals KCl. 8102191