NL8102960A

NL8102960A - Werkwijze voor het bereiden van thermisch stabiele ammoniumnitraatbevattende granules met hoog stortgewicht, alsmede granules verkregen met deze werkwijze.

Info

Publication number: NL8102960A
Application number: NL8102960A
Authority: NL
Original assignee: Unie Van Kunstmestfab Bv
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1981-06-19
Publication date: 1983-01-17
Also published as: EP0070056A1; EP0070056B1; ATE15483T1; DE3266180D1

Description

*- % -

* C

λ a .

UNIS VAN KUNSTMSSTFABRIEKEN B.V. 3291

Uitvinders: Stanislaus M.P. MUTSSRS te Geleen Cornells BOSK te Nieuwstadt Gerardus M.C. WAGEMANS te Haelen

WERKWIJZE VOOR HET BEREIDEN VAN THERMISCH STABIELE AMMONIUMNITRAATBEVAT-TENDE GRANULES MET HOOG STORTGEWICHT, ALSMEDE GRANULES VERKREGEN MET

DEZE WERKWIJZE

De uitvlndlng heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van theroisch stablele ammoniumn.it raatbevattende granules net hoog stortgewicht ultgaande van een magnesiumnltraat en annnoniumnitraat-bevattende smelt.

5 Een dergelijke werkwijze Is bekend ult de Nederlandse

Octrooiaanvrage 79.02086. Hlerbij wordt een ammonlumnitraatbevattende oplossing, die maximaal 20 gew.Z, in het bijzonder 5-10 gew.Z, water en 0,5-3 gew.Z magnesiumnltraat bevat, versproeid over een gefluidiseerd bed van ammoniumnitraatkemdeeltjes, die een temperatuur tussen 120 en 10 135 °C hebben, waarna de uit het bed afgevoerde granules zodanig lang- zaam worden gekoeld, dat zij in het traject tussen 70 en -50 eC nagenoeg homogeen van temperatuur blijven.

Een nadeel van deze bekende werkwijze is, dat het gerede produkt een vrij hoog watergehalte (circa 0,3 gew.Z) heeft. Granules met een derge-15 lijk hoog watergehalte vertonen bij opslag een verhoogde neiging tot samenbakken en een slechter hygroscopisch gedrag, waardoor het in het algemeen noodzakelijk is een vrij grote hoeveelheid bekledingsmiddel op de granules aan te brengen.

Een ander nadeel van deze werkwijze is, dat de granules in het traject 20 70 —p 50 °C langzaam gekoeld dienen te worden, waardoor voor een gegeven hoeveelheid produkt een relatief grote koelinstallatie vereist is.

Bovendien impliceert deze koelmethodiek, dat meerdere, in het algemeen drie verschlllende koelstappen benodigd zijn (έέη > 70 °C, een van 70 —1 50 eC, ggn < 50 1C).

25 Tenslotte heeft deze werkwijze nog het nadeel, dat een vrij hoge bedtemperatuur wordt toegepast. Gebleken is, dat bij hoge bedtemperaturen de kernen in het bed een verhoogde neiging tot samenbakken vertonen en dat het uit het bed afgevoerde produkt moeilijker te breken is.

Volgens een andere bekende werkwijze (zie het Britse 30 Octrooischrift 990.487) wordt een eventueel magnesiumnitraatbevattende 8102960 - 2 # τ «f ammoniumnitraatsmelt of -oplossing bij betrekkelijk lage bedtemperatuur (106-108 °C) omgezet tot korrels via het zogenaamde koud spherodizerproces. Hierbij wordt, afhankelijk van het watergehalte van het ammonlumnitreat, een meer of minder poreus produkt verkregen. Zo 5 bedraagt het stortgewicht van het produkt uitgaande van een 99,8 %-ige smelt circa 910 g/1, en uitgaande van een 95 %-ige oplossing circa 835 g/1. Een nadeel van deze bekende werkwijze is dan ook, dat het stortgewicht van het verkregen produkt vrij laag is. Bovendien blijkt het watergehalte nog vrij hoog te zijn.

10 De uitvlnding voorziet nu in een werkwijze, waarbij de bovengenoemde nadelen niet of nauwelijks optreden.

Dit wordt volgens de uitvlnding hierdoor bereikt, dat men een ammoniumnitraatbevattende smelt, die maximaal 1,5 gew.% water en 0,2-1 gew.% magnesiumnitraat, berekend als magnesiumoxide ten opzichte van de 15 hoeveelheid ammoniumnitraat, bevat met een temperatuur tenminste 5 °C boven haar kristallisatietemperatuur versproeit op of in een gefluidi-seerd of gespoten bed van ammoniumnitraatbevattende kerndeeltjes met een temperatuur tussen 90 en 120 eC, en men de gevormde granules continu uit het bed afvoert.

20 Bij de werkwijze volgens de uitvlnding wordt een granulair produkt verkregen, dat enerzijds een hoge thermische stabiliteit en hoog stortgewicht heeft,.en dat Zanderzijds een extreem laag watergehalte (< 0,2 gew.%) heeft,en bovendien eenuitstekende schok- en breeksterkte bezlt, en praktisch niet samenbakt.

25 Bovendien blijkt het bij de onderhavige werkwijze niet nodig om - zoals beschreven in de Nederlandse Octrooiaanvrage 79.02086 - een langzame koeling in het traject tussen 70 en 50 °C toe te passen· Men kan dan ook gebruik maken van een snelle koelmethodiek, bljvoorbeeld fluidbedkoeling, wat een besparing,aan koelapparatuur met zich brengt.

30 Dit te meer, omdat gebleken is, dat bij een snelle koeling van de granules een produkt met een verhoogd stortgewicht resulteert.

Bij voorkeur past men een smelt toe, die maximaal 0,5 gew.% water en 0,3-0,4 gew.% magnesiumnitraat, berekend als magnesiumoxide ten opzichte van de hoeveelheid ammoniumnitraat, bevat en waarbij de 35 hoeveelheid water gelijk is aan of kleiner is dan de hoeveelheid magnesiumnitraat. Men kan het magnesiumnitraat als zodanig aan de smelt of aan de in te dampen ammoniumnitraatoplossing toevoegen. Men kan ook 8102960 i -t 3 aan het voor de bereiding van aamoniumnitreat gebruikte salpeterzuur of het na aamonierlng en eventuele indamping hiemit verkregen ammonium-niiraat magnesiumoxide of een magnesiumzout, dat In situ onder vorming van magnesiumnitraat reageert, toevoegen.

5 De temperatuar van de smelt dlent terminate 5 °C boven de kristallisatietemperatuur van de smelt te liggen, en dlent in het alge-meen lager te zijn dan de temperatuur, waarbij deze bij atmosferische druk kookt.

De smelt kan op het bed van kernen worden versproeid, bijvooΓΙΟ beeld met behulp van een ££nfasesproeier. Bij voorkeur wordt de smelt in het bed versproeid. Dit kan op bekende wijze met behtilp van een luchtstrooa, bijvoorbeeld in een tweefasensproeier uitgevoerd worden. In het bijzonder wordt de smelt lateraal in een gefluidiseerd bed gesproeid ongeveer loodrecht op de stromingsrichting van het fluidisatiegas. Voor 15 het versproeien van de smelt wordt met voordeel een luchtstroom toegepast, die een teaperatuur heeft ongeveer gelijk aan of lets lager dan die van de smelt, in een zodanige hoeveelheid, dat de nassa-verhouding lucht : smelt 1 : 1 tot 1:3 bedraagt. Het fluidisatiegas wordt van beneden naar boven door het bed van kernen gevoerd met in het 20 algemeen een superficiele' snelheid, die. 1,5-2,5, in het bijzonder circa twee maal de minimale fluidlsatiesnelheid bedraagt. Onder minimale fluidisatiesnelheid wordt verstaan de minimale snelheid, welke voldoende is om het gewicht van de kernen in het bed te dragen (bij NH4NO3 met een gemiddelde deeltjesgrootte van 3 mm bedraagt deze circa 1,2 m/sec).

25 De temperatuur van het fluidisatiegas (lucht) kan varieren. In het algemeen kiest men deze zodanig, dat in relatie met de temperatuur van de ingevoerde kernen, de gewenste bedtemperatuur verkregen wordt.

Als kernen past men bij voorkeur de na zeven van de uit het bed afgevoerde granules resulterende te grote en te kleine fractie toe, 30 welke te grote fractie eerst gebroken wordt. Desgewenst kan men tevens een gedeelte van de produktfractie na breken terugvoeren.

De hoeveelheid teruggevoerd materiaal kan varieren, en is bij voorkeur zodanig, dat de gewichtsverhouding teruggevoerd materiaal : ingevoerde smelt 1 : 1 tot 1 : 2 bedraagt. De diameter van de ingebrachte kernen 35 kiest men bij voorkeur tussen 0,75 en 1,25 mm. De hoogte van het bed bedraagt in het algemeen 0,5 tot 1,0 m.

De temperatuur van het bed (90-120 °C) wordt bepaald door de temperatuur en de hoeveelheid van de smelt, versproeilngsgas, fluidisa- 81 02 9 6 0 • 4 tiegas en ingebrachte kernea. De ingebrachte hoeveelheid warmte, met name (kristallisatie)warmte van de smelt en versproeiiCngsgas is zo groot, dat voor bet handhaven van een bed tempera tuur beneden 90 °C spe-ciale maatregelen nodlg zouden zijn, die de werkwijze aanzienlijk 5 duurder zouden maken, terwijl voor het handhaven van een bedtemperatuur boven 120 eC extra warmte in het bed dient te worden ingevoerd.

In bet bijzonder wordtde temperatuur van het bed lngesteld met behulp van de temperatuur van het fluidisatiegas en die van de ingebrachte kernen ( teruggevoerd materiaal). 0m economische redenen 10 kiest men deze bij voorkeur zodanig, dat men het fluidisatiegas niet of nauwelijks hoeft v66r te verwarmen, zodat men bijvoorbeeld lucht van omgevingstemperatuur of bijvoorbeeld de uit de eventuele koelstap verkregen lucht kan toepassen.

Het is verder van belang gebleken om het teruggevoerde kern-15 materiaal niet beneden circa 50 °C af te koelen in verband met kristalfase-overgangen van het ammoniumnitraat.

Bij voorkeur stelt men de bedtemperatuur in op 100-110 °C, waarblj met fluidisatiegas met een temperatuur tussen circa 15 en 60 °C en teruggevoerd materiaal met een temperatuur tussen 50 en 100 °C 20 toepast. Bit laatste kan verkregen worden door de uit' het~bed afgevoerde granules v66r het zeven en/of het teruggevoerde materiaal te koelen.

De uit het bed afgevoerde granules worden v66r het zeven en/of na zeven gekoeld. Bij voorkeur past men hiertoe een snelle koelmethodiek,, in het bijzonder een fluidbedkoeling, in een of meerdere 25 koelers toe. Het uit de koeler(s) uittredende, verwarmde koelgas (lucht) kan met voordeel als fluidisatiegas voor het bed van kernen worden toegepast.

De uit het gefluidiseerde bed ontwijkende lucht kan op bekende wijze worden gezuiverd van stofdeeltjes, bijvoorbeeld door wassen met 30 water of een verdunde, ammoniumnitraatbevattende oplossing.

De na zeven en koelen resulterende produktgranules kunnen op bekende wijze verder behandeld worden, bijvoorbeeld voorzien worden van een bekledingsmiddel ter voorkoming van stuiven en/of vochtopname. Een droging is bij het produkt verkregen bij de onderhavige werkwijze niet 35 nodig. Wei kan het van belang zijn om de uit het bed afgevoerde granules, eventueel na koelen en/of zeven, aan een regelmatig rollende beweging in een roterende trommel bij een constante temperatuur onder uitsluiten van doorstromen van lucht te onderwerpen, waardoor eei/ ver- / 8102960 5 dere verhoging van het stortgewicht verkregen wordt, zoals is beschreven la de nlet-v66rgepubliceerde Nederlandse Octrooiaauvrage 81.00517.

Hoewel de onderhavige werkwijze speciaal van belang is voor het bereiden van ammoniumnitraatgranules, kan zij ook worden toegepast 5 voor het bereiden van granules, die, naast ammoniumnitraat en magnesiumnitraat, nog andere componenten bevatten, zoals vulstoffen (mergel of dolomiet), sporenelementen, agrochemicallen (herbicides, etc.) en kunstoestzouten.

De uitvinding wordt nader toegelicht in de volgende 10 voorbeelden.

Voorbeeld 1

Aan een cirkelvormige fluidbedgranulator met een diameter van 45 cm en voorzien van een geperforeerde bodem, die een bed van ammonium-nitraatkerndeeltjes (gemiddelde diameter 3 mm) met een hoogte van 40 cm 15 bevatte, werd continu 92 kg/uur van een ammoniumnitraatsmelt toegevoerd. De smelt, die een temperatuur van 170 °C had, 0,54 gew.Z water en 0,33 gew.% magnesiumnitraat, berekend als magnesiumoxide bevatte, werd met behulp van een luchtstroom (temperatuur 167 eC) via een tweefasensproeier lateraal in het bed versproeid. De hoeveelheid 20 sproeilucht bedroeg 59 kg/uur. Het bed van deeltjes had een temperatuur van 105 *C en werd gefluidiseerd met behulp van een opwaartse luchtstroom (temp. 85 *C), in een hoeveelheid van 1180 kg/uur en een superficiele snelheid van 2,44 m/sec.

Via een overloop werden continu granules uit het bed afgevoerd naar een 25 zeef en daar gescheiden in een fijne fraktie (deeltjesgrootte < 2 mm), een produktfraktie (2-4 mm) en een grove fraktie ( >4 mm), waaraa de laatste op een walsenbreker gebroken werd.

De fijne fraktie en de gebroken grove fraktie werden vervolgens met een temperatuur van circa 90-95 eC naar het bed teruggevoerd. De pro-30 duktfractie werd in een fluidbedkoeler snel afgekoeld tot circa 30 °C.

Het produkt had de in onderstaande tabel weergegeven eigenschappen. Een gedeelte van dit produkt werd afgekoeld tot circa 15 °C en vervolgens vijf maal verhit tot 50 °C en gekoeld tot 15 eC. Het aldus behandelde produkt had een breeksterkte van 35 bar en een olie-absorptiecapaciteit 35 van 1,10 gew.Z. Er was geen meetbare volumetoename opgetreden.

/ / 8102960 4 9 6

Voorbeeld 2

Op dezelfde wijze als in voorbeeld 1 werd 92 kg/uur van een NlfylKty-smelt, die 0,54 gew.% water en 0,33 gew.% MgO in de vora van magnesiumnitraat bevatte en een temperatuur van 170 *C had, m.b.v. 43 5 kg/uur lucht (temp. 165 °C) via een tweefasensproeier lateraal verspoeid in een bed van kernen (temp. 116 °C), dat gefluldiseerd werd met 1180 kg/uur lucht met een temp* van 95 °C en een superficiele snelheld van 2,51 m/sec.

De na seven en koelen verkregen produktgranules hadden de eveneens in de 10 tabel aangegeven eigenschappen. Een gedeelte van het produkt werd 5 maal gecycled tussen 15 en 50 °C. De hierbij resulteerde granules hadden een breeksterkte van 40 bar en een olie-absorptiecapaciteit van 0,75 gew.%. Er was geen meetbare volumetoename opgetreden.

Voorbeeld 1 Voorbeeld 2 15 N-gehalte (%) 34,40 34,40 H20-gehalte (gew.%) 0,19 0,14

Stortgewicht (g/1) 940 960

Rollend vermogen (% rond) 90 80

Schokbestendigheid (%) 100 100 20 Breeksterkte (bar) 35 45

Olie-abs. cap. (gew.%) 1,00 0,60 dso (mm) 3,65 2,90

Voorbeeld 3

Op dezelfde wijze als in voorbeeld 1 werd een NH4N03**smelt 25 ' (temp. 175 eC, 0,3 gew.% H2O en 0,3 gew.% MgO) versproeid in een gefluidiseerd bed van kerndeeltjes (temp. 95 eC).

Het na zeven en koelen verkregen granulair produkt had een stortgewicht van circa 935 g/1 en bevatte 0,2 gew.% water.

Voorbeeld 4 30 Op dezelfde wijze als in voorbeeld 1 werd een NH4N03-smelt (temp. 165 °C, 1,2 gew.% H2O en 0,4 gew.% MgO) versproeid in een gefluidiseerd bed van kernen (temp. 115 eC).

De na zeven en koelen verkregen granules hadden een stortgewicht van 930 g/1 en een watergehalte van 0,2 gew.%.

81 02 9 60

Claims

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een ammoniums nitraatbevattende smelt, die maximaal 0,5 gew.% water en 0,3-0,4 gew.% magnesiumnitraat, berekend als magneslumoxide ten opzlchte van de hoeveelheld ammoniumnitraat bevat, versproeit en een bedtem-15 peratuur van 100*110 *C toepast. 3« Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men de smelt met behulp van een luchtstroom, die een temperatuur heeft ongeveer gelijk aan of lets lager dan die van de smelt, in een zodanige hoeveelheld, dat de massaverhouding lucht : smelt 1:1 tot 1 : 3 20 bedraagt, versproeit in een gefluidiseerd bed van kerndeeltjes.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat men als fluidisa-tiegas lucht toepast, die van beneden naar boven door het bed gevoerd wordt met een superfici&Le snelheid die 1,5-2,5 maal de minimale fluidisatiesnelheld bedraagt.
5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat men de uit het bed afgevoerde granules en/of de na zeven hiervan resulterende pro-duktgranules afkoelt met behulp van έ£η of meer fluldbedkoelers.
6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat men de uit de fluidbedkoeler(s) uittredende gas tenminste gedeeltelijk toepast als . 30 fluidisatiegas voor het bed van kerndeeltjes.
7. Werkwijze volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat men de uit het bed afgevoerde granules, eventueel na koelen en/of zeven, bij een constante temperatuur onder uitsluiten van doorstromen van lucht in een roterende trommel aan een regelmatig rollende beweging onderwerpt. 81 02 9 60 c V Λ I 8
8. Werkwijze volgens een der conclusie 1-7, met het kenmerk, dat de te versproeien ammoniumnitraatbevaCtende smelt tevens een of meer vulstoffen, sporenelementen, agrochemicalien en/of kunstmestzouten bevat.
9. Werkwijze volgens conclusie 1, in hoofdzaak zoals beschreven en in de voorbeelden nader toegelicht.
10. Ammoniumnitraatbevattende granules verkregen onder toepassing van de werkwijze volgens een of meer der voorgaande conclusies. JJM/WR 81 02 9 6 0