NL8202216A

NL8202216A - Werkwijze voor het bereiden van niet samenbakkende ammoniumnitraat bevattende granules, alsmede granules verkregen met deze werkwijze.

Info

Publication number: NL8202216A
Application number: NL8202216A
Authority: NL
Original assignee: Unie Van Kunstmestfab Bv
Priority date: 1982-06-01
Filing date: 1982-06-01
Publication date: 1984-01-02
Also published as: EP0095814A2; DE3360608D1; EP0095814B1; EP0095814A3; ATE15027T1

Description

J' %

Unie van Kunstmestfabrieken B.V.

Uitvinder: Hendrik A.W. de VRIES te Beek I PN 3395

WERKWIJZE VOOR HET BEREIDEN VAN NIET SAMENBAKKENDE AMMONIUMNITRAATBEVATTENDE GRANULES, ALSMEDE GRANULES VERKREGEN MET

DEZE WERKWIJZE

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van niet samenbakkende ammoniumnitraatbevattende granules, waarbij men hete, uit een granulatiezone komende granules droogt en zeeft, en de granules met de gewenste korrelgrootte snel afkoelt in 5 een gefluidiseerd bed.

Een werkwijze voor het koelen van hete ammonium-nitraatgranules in een gefluidiseerd bed is bekend uit het Russische Octroolschrift 334-180. Volgens deze bekende werkwijze worden de hete granules eerst gekoeld tot 80-125 eC, bij voorkeur tot 85 °C, en ver-10 volgens tot 40-50 °C in een gefluidiseerd bed, waarbij granules met een verhoogde mechanische sterkte worden verkregen. Een nadeel van deze werkwijze is, dat de aldus verkregen granules ernstig samenbakken en niet vrijvloeiend zijn, zodat het - teneinde een verhandelbaar produkt te verkrijgen -noodzakelijk is de granules te 15 behandelen met een grote hoeveelheid van een poederbevattend, organisch bekledingsmiddel, hetgeen uiteraard hoge kosten met zich meebrengt, het nutriëntgehalte van het verkegen produkt verlaagt, terwijl anderzijds de opgebrachte hoeveelheid bekledingsmiddel niet altijd afdoende is, omdat bij ammoniumnitraatbevattende meststoffen 20 uit veiligheidsoverwegingen een limiet voor organische coatingsmid-delen (< 0,4%) gesteld is.

Een werkwijze, waarbij het mogelijk is ammonium-nitraatgranules met verminderde neiging tot samenbakken te bereiden, is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7.902.086. Volgens deze 25 bekende werkwijze worden hete, met magnesiumnitraat gestabiliseerde ammoniumnitraatgranules gekoeld door deze eerst in een gefluidiseerd bed bijvoorbeeld tot 80 °C te koelen, vervolgens langzaam te koelen tot 50 °C in een trommelkoeler, en het produkt tenslotte op willekeurige wijze verder te koelen, waarbij granules met een verhoogd 30 stortgewicht worden verkregen. Een nadeel van deze werkwijze is, dat 8202216 φ * % 2 .

hierbij tussen 70 en 50 °C een zeer langzame koeling noodzakelijk is, hetgeen een lange verblijftijd in de betreffende koelzone en bijgevolg een omvangrijke koelapparatuur vereist.

Volgens de werkwijze beschreven in de niet vdörgepubliceerde 5 Nederlandse octrooiaanvrage 81.04285 kunnen niet samenbakkende ammo-niumnitraatbevattende granules worden verkregen door hete granules met een temperatuur boven 90 "C in een eerste gefluidiseerd bed te koelen tot een temperatuur tussen 55 en 75 eC, de granules enige minuten te laten verouderen zonder deze te verhitten of te koelen, en vervolgens 10 in een tweede gefluidiseerd bed te koelen tot een temperatuur tussen 30 en 50 °C· Hoewel bij deze werkwijze een produkt met uitstekende eigenschappen qua samenbakken wordt verkregen, heeft deze methode voor toepassing op industriële schaal het nadeel, dat hierbij twee fluid-bedkoelers noodzakelijk izjn, en dat bovendien voor de 15 verouderingsstap een relatief groot opvangvat noodzakelijk is.

De uitvinding voorziet nu in een werkwijze waarbij het mogelijk is hete, ammoniumnitraatbevattende granules te koelen met behulp van slechts één gefluidiseerd bed, en waarbij granules worden verkregen, die niet of nauwelijks samenbakken.

2Ó Dit wordt volgens de uitvinding hierdoor bereikt, dat men de temperatuur van de aan het gefluidiseerde bed toegevoerde granules zodanig instelt en de granules in het bed tot een dusdanige temperatuur koelt, dat tijdens deze koeling géén vorming van ammoniumnitraat in kristalmodificatie IV plaatsvindt.

25 Volgens één uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uit vinding worden hiertoe de granules aan het gefluidiseerde bed toegevoerd met een temperatuur boven 84 °C en in het bed gekoeld tot een temperatuur tussen 50 en 60 °C, waarna men het produkt los opgeslagen verder laat afkoelen. Een voordeel van deze uitvoeringsvorm is, dat 30 door de toelaatbare hoge temperatuur van de aangevoerde granules een hoge temperatuur in de droogzone kan worden toegepast, waardoor met een relatief kleine drooginrichting kan worden volstaan. Gebleken is, dat het bij deze uitvoeringvorm verkregen produkt weliswaar niet samenbakt tot brokken, doch dat het anderzijds niet geheel 35 vrijvloeiend is. Het produkt vertoont als het ware een zekere stugheid. Dit kan gedeeltelijk worden opgeheven door de granules v66r de verlading te behandelen met een organisch bekledingsmiddel, bij- 8202216

%> «V

3 · voorbeeld bestaande uit een mengsel van een of meer polyoxyalkylaten en een of meer anionogene- en/of kationogene oppervlakaktieve stoffen, opgelost in een koolwaterstofolie, en vervolgens op de behandelde granules een anorganisch poeder-bevattende bekleding aan te brengen.

5 Bij voornoemde uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze koelt men de hete granules in het gefluidiseerde bed tot een temperatuur tussen 50 en 60 °C Gebleken is, dat deze temperatuursgrenzen vrij kritisch zijn. Bij koeling tot lagere temperatuur worden korrels verkegen, die zeer ernstig samenbakken. Een mogelijke verklaring hier-10 voor kan zijn, dat bij snel afkoelen van de hete granules bij circa 50 eC het ammoniumnitraat overgaat van kristalmodificatie II naar een instabiele modificatie IV en mogelijk de hierop volgende overgang naar modificatie III. Dergelijke abrupte overgangen gaan gepaard met beschadigingen van de korrelstructuur en stofvorming en vervolgens 15 daardoor met een verhoogde bakneiging.

Indien men anderzijds de koeling slechts tot temperaturen boven 60 ÖC uitvoert, worden relatief warme granules verkregen, die los opgeslagen een vrije hoge stugheid vertonen. Dit kan slechts gedeeltelijk door een vermeerdering van de hoeveelheid bekledingsmiddel worden onder-20 vangen.

Volgens een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding voert men de granules geheel of grotendeels aan het gefluidiseerde bed toe met een temperatuur < 84 °C en koelt men de granules in het bed tot een temperatuur tussen 32 en 40 °C. Bij 25 voorkeur koelt men de granules tot 32-35 eC. Hierbij wordt een produkt verkregen, dat bij verlading niet samenbakt en bovendien volkomen vrijvloeiend is. De hoeveelheid bekledingsmiddel kan daardoor worden verminderd. Met name is een behandeling met een anorganisch poeder niet meer nodig. Bovendien is gebleken dat het stortgewicht 30 van aldus verkregen granules zeer hoog is ( >1000 g/1)»

In principe zijn er diverse mogelijkheden om de temperatuur van de toegevoerde granules op een waarde < 84 °C in te stellen. Dit zou bijvoorbeeld kunnen geschieden door tussen de zeefzone en het gefluidiseerde bed een koelinrichting op te nemen, waarin de granules 35 relatief langzaam van de granulatietemperatuur tot < 84 °C worden gekoeld. Nadeel van deze methodiek is, dat een dergelijke koelstap vrij grote kosten met zich brengt.

8202216 4 .

W' *

Bijvoorkeur stelt men dan ook de gewenste temperatuur in door regeling van de temperatuur in de droogzone. Gebleken is, dat door een verbetering van het contact tussen de granules en de drooglucht en/of verlenging van de droogtijd het mogelijk is om enerzijds een voldoende 5 laag vochtgehalte in de uittredende granules te bewerkstelligen bij een dusdanige lage temperatuur van de drooglucht', dat anderzijds de naar het gefluidiseerde bed toegevoerde granules een temperatuur gelijk aan of beneden 84 °C bezitten.

Gebleken is, dat de voornoemde temperatuursgrens van 84 eC vrij kri-10 tisch is. Xndien de aangevoerde granules geheel of grotendeels met een hogere temperatuur worden toegevoerd, worden na koeling tot 32-40 eC granules verkegen, die zeer ernstig samenbakken. Een verklaring hiervoor zou kunnen zijn de reeds bovenvermelde overgang van kristalmodi-ficatie II naar instabiele modificatie IV en eventueel die naar III.

15 Gebleken is verder, dat wanneer een klein gedeelte van de aan het bed toegevoerde granules ammoniumnitraat in kristalmodificatie II bevatten, toch een nietsamenbakkend produkt kan worden verkregen, indien men zorg draagt, dat er voldoende kristallen met ammoniumnitraat in kristalmodificatie III aanwezig zijn, bijvoorbeeld door het toege-20 voerde recycle -materiaal aan de granulatiezone in modificatie III in te brengen.

Bij deze voorkeursuitvoeringsvorm worden de granules in het bed gekoeld tot een temperatuur tussen 32 en 40 °C. Gebleken is, dat bij koeling tot temperatuur beneden 32 °C een produkt met een sterk 25 verhoogde bakneiging en verminderde mechanische sterkte resulteert.

Een verklaring hiervoor is, dat bij een dergelijke koeling een snelle overgang naar ammoniumnitraat-kristalmodificatie IV optreedt, wat gepaard gaat met beschadigingen van de korrelstruktuur. Bij een koeling tot een temperatuur boven 40 °C resulteert een relatief warm 30 granulaat, dat zelfs na losse opslag vaak nog een temperatuur groter dan 32 °C heeft. Een dergelijk produkt vertoont een relatief grote stugheid, tenzij een bekleding met een aanzienlijke hoeveelheid anorganisch poeder wordt toegepast.

Indien volgens de boven beschreven voorkeursuitvoeringsvorm 35 een granulair, calciumcarbonaat en NH^NOg-bevattend produkt bereid wordt, blijkt de gemiddelde deeltjesdiameter gelijk aan of iets kleiner te zijn dan die van granules, verkregen via de bekende werk- 8202216 O' ^ 5 " wijzen. Het is mogelijk gebleken om deze diameter te vergroten door bij de granulatie uit te gaan van een calciumcarbonaat- en ammonium-nitraatbevattende, vloeibare samenstelling, bijvoorbeeld een smelt, die een iets hoger watergehalte heeft. Hierdoor neemt echter ook het 5 watergehalte in het eindprodukt toe. Volgens de uitvinding is het mogelijk gebleken een produkt met een laag watergehalte en relatief grote diameter te bereiden - uitgaande van een samenstelling met verhoogd watergehalte -indien men tijdens en/of v6<Sr de granulatie sulfaationen aan het mengsel toevoegt. Dit kan onder meer geschieden 10 door aan de neutralisatiezone een weinig zwavelzuur te suppleren of door aan de gevormde smelt of oplossing een anorganisch sulfaat toe te voegen.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt de temperatuur in het gefluidiseerde bed op op zichzelf bekende wijze ingesteld door 15 regeling van de temperatuur en de hoeveelheid door te leiden gas, dat bijvoorkeur lucht is. Het afgas uit het bed kan op eveneens bekende wijze gezuiverd worden van meegevoerd stof, bijvoorbeeld met behulp van een wasser, een (nat) filter, een cycloon, en vervolgens worden gespuid· 20 Hoewel het in principe raogelijk is het uit het bed verkregen granulair produkt in een koelinrichting te koelen, wordt dit produkt bij voorkeur los opgeslagen en vervolgens verladen. Het produkt kan desgewenst worden behandeld met een bekledingsmiddel, waarbij op een produkt verkregen volgens de eerst beschreven uitvoeringsvorm bijvoorkeur 25 een organisch bekledingsmiddel en een poederbehandeling wordt toegepast.

De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast bij het bereiden van diverse ammoniumnitraatbevattende granules, bijvoorbeeld animoniumnitraat-, kalkammonsalpeter-, magnesiumaramonsalpeter- en 30 sulfaatammonsalpetergranules, dolomiet- en NH4NO3 bevattende granules, en NH^M^-bevattende NP- en NPK-granules. De wijze waarop deze granules gevormd worden is niet essentieel· De onderhavige werkwijze is onder meer toepasbaar op granules verkregen via granulatie in een trommel, schroef, gefluidiseerd of gespoten bed, of door prillen.

35 De uitvinding wordt nader toegelicht in de volgende voor beelden, zonder evenwel daardoor te worden beperkt.

8202216 6

Voorbeeld I

Kalkammonsalpetergranules (74 gew.% NH4NO3 en 26 gew.% mergel), verkregen door granuleren in een schroefgranulator werden met een temperatuur van circa 103 eC toegevoerd aan een drooginrichting.

5 De gedroogde granules (temperatuur 84 °C) werden vervolgens met behulp van een zeef gescheiden in een fraktie > 4 mm, een fraktie < 2 mm en een fraktie van 2-4 mm* Deze laatste fraktie werd met een temperatuur van 83-84 °C naar een bed van kalkammonsalpeterdeeltjes gevoerd. Het bed werd in gefluidiseerde toestand gehouden door doorleiden van een 10 opwaartse luchtstroom met een temperatuur van 25-26 eC, waarna de granules uit het bed werden afgevoerd met een temperatuur tussen 33 en 35 eC.

Een gedeelte van dit produkt werd bekleed met 0,12 gew.% van een mengsel bestaande 80 gew.delen minerale olie en 20 gew.delen vetami-15 nen.

Zowel van het beklede als van het niet-beklede produkt werd de bakneiging bepaald via de zogenaamde brokkentest. Hiertoe werden drie monsters van deze granules in kleine zakjes gedurende 1 dag onder een druk van 2 bar opgeslagen, vervolgens 2x gestort van 60 cm hoogte, 20 waarna het gewichtspercentage samengeklonterde granules werd gemeten. Van de drie niet-beklede monsters bedroeg het brokkenpercentage 20, 22 en 24 % respectievelijk, terwijl dit bij de drie beklede monsters steeds 0 % bedroeg.

• Als norm voor een voor opslag en verlading acceptabel produkt kan 25 hierbij gesteld worden een brokkenpercentage < 5 gew.%. Het stortgewicht van de drie beklede monsters bedroeg 1005, 1010 en 1015 g/1 respectievelijk.

Vergelijkingsvoorbeeld A

De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald, met dien 30 verstande, dat de granules in het bed werden gekoeld tot 30, 28 en 25 °C respectievelijk, met behulp van een luchtstroom met een temperatuur van 20, 12 en 10 °C, respectievelijk. Het brokkenpercentage van het niet-beklede produkt bedroeg 31, 40 en 32 % respectievelijk, dat van het beklede produkt 16, 24 en 27 % respectievelijk.

35 Het stortgewicht van het produkt bedroeg 970-990 g/1· 8202216 ·* -- 7

Voorbeeld II

De werkwijze van Voorbeeld I werd herhaald, met dien verstande, dat de granules uit de drooginrichting een temperatuur van 92-95 °C hadden en in het bed werden gekoeld tot circa 51 °C met 5 behulp van lucht van circa 40 °C. Het brokkenpercentage van het niet-beklede produkt bedroeg circa 26 %, dat van het beklede produkt < 0,5 %. Met stortgewicht was gemiddeld 985 g/1.

Vergelijklngsvoorbeeld B

De werkwijze van voorbeeld II werd herhaald, met dien 10 verstande, dat de granules in het bed werden gekoeld tot circa 40-42 eC met behulp van lucht met een temperatuur van 30 °C. Het brokkenpercentage van het niet-beklede produkt bedroeg 35 %, dat van het beklede produkt circa 10 %.

Voorbeeld III

15 Zowel van het beklede produkt van voorbeeld I als van voor beeld II werd na opslag van 14 dagen de stugheid bepaald via de zogenaamde penetratiekracht-test. Hiertoe wordt een wijdmondse glazen fles van 1000 cm^ (18 cm hoog en 10 cm doorsnede) waarvan het cylindrisch gedeelte 13 cm hoog is, tot juist boven dit cylindrisch 20 gedeelte gevuld met granules, en de fles geplaatst op een bascule.

Vervolgens werd een penetrometer (“roestvrijstalen pen van 25 cm lang en 5 mm dik, die aan een zijde over 1,5 cm spits toeloopt) met een constante, langzame snelheid in het produkt gedrukt. Gemeten werd de kracht, die nodig is om de pen 12 cm diep in het produkt te drijven.

25 De benodigde penetratiekracht voor het produkt van voorbeeld I bedroeg minder dan 500 gram, die voor het produkt van voorbeeld II meer dan circa 2000 gram.

Een gedeelte van het produkt van voorbeeld II werd behandeld met 1 gew.% fijn verdeeld calciumcarbonaat. De benodigde penetratiekracht 30 bedroeg nu circa 500 gram.

8202216

Claims

8 PN 3395
1. Werkwijze voor het bereiden van niet samenbakkende, ammonium-nitraatbevattende granules, waarbij men hete, uit een granula-tiezone komende granules droogt en zeeft, en de granules met de gewenste korrelgrootte snel afkoelt in één gefluidiseerd bed, met 5 het kenmerk, dat men de temperatuur van de aan het gefluidiseerde bed toegevoerde granules zodanig instelt en de granules in het bed tot een dusdanige temperatuur koelt, dat tijdens deze koeling géén vorming van ammoniumnitraat in kristalmodificatie IV plaatsvindt.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de granu- 10 les met een temperatuur^ 84 eC aan het gefluidiseerde bed toevoert, de granules in het bed koelt tot een temperatuur tussen 50 en 60 °C, en vervolgens de granules losopgeslagen verder laat afkoelen.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat men de verkre- 15 gen granules véór de opslag omhult met een organische bekle- dingslaag, gevolgd door een behandeling met een anorganisch poeder.
4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de granules geheel of grotendeels met een temperatuur < 84 °C aan het 20 gefluidiseerde bed toevoert, en de granules in het bed koelt tot een temperatuur tussen 32 en 40 °C.
5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat men de granules koelt tot een temperatuur tussen 32 en 35 °C.
6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5 met het kenmerk, dat men de 25 temperatuur van de aan het gefluidiseerde bed toegevoerde granu les instelt door regeling van de temperatuur in de droogzone.
7. Werkwijze volgens een der conclusies 4-6, met het kenmerk, dat men aan de granulatiezone kerndeeltjes toevoert, die ammoniumnitraat in kristalmodificatie III bevatten.
8. Werkwijze volgens een der conclusies 4-7, waarbij men calciumcar- bonaat en ammoniumnitraatbevattende granules bereidt, met het kenmerk, dat vóór en/of tijdens de granulatie sulfaationen worden toegevoegd. 8202216 n~- ü>' X 9 · 9* Werkwijze voor de bereiding van ammoniumnitraatbevattende granules, zoals in hoofdzaak is beschreven en in de voorbeelden nader is toegelicht.
10. Ammoniumnitraatbevattende granules verkregen onder toepassing van 5 de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies. JJM/... 8202216