NL8300615A - Werkwijze voor de bereiding van korrelvormige kunstmest. - Google Patents

Description

* -- 1 i , 4 "lii

Werkwijze voor de bereiding van korrelvormige kunstmest.

Het is algemeen bekend een oplossing van ammoniumfosfaat, aamoniumsulfaat of een mengsel daarvan (waaruit men korrelvormige kunstmest maakt) uit ammoniak en fosforzuur en/of zwavelzuur te bereiden in een buisreactor.

5 Hiervoor kan bijvoorbeeld verwezen worden naar een verslag van B.R. Parker, M.N. Norton en D.G. Salladay op het FAI-IFDC Seminar van 1977 in New Delhi, India. Vergeleken met het uitvoeren van deze reactie in een neutralisatievat met roerder heeft het werken in een buisreactor de grote voordelen van een 10 eenvoudige reactor en een gemakkelijk onderhoud, en ook dat de reactiewarmte doeltreffend benut kan worden voor het verdampen van het water en het drogen van het mengsel.

De aldus verkregen oplossing gaat dan naar een ketelvormige granulator oftewel blunger, waarin het 15 gemengd wordt met een grote hoeveelheid teruggevoerd vast materiaal en eventueel andere vaste kunstmest-bestanddelen en/of verdunningsmiddelen, waardoor men een korrelig mengsel met 2-5 gew.% water krijgt. Dit korrelige mengsel wordt dan in een draaiende ketel met hete lucht gedroogd en dan gezeefd, waar-20 door men de gewenste kunstmest met bepaalde deeltjesgrootte krijgt. De grote deeltjes gaan na vermalen terug naar de gr emulator en de kleine deeltjes gaan als zodanig naar de granulator terug.

Bij deze werkwijze is het in het alge-25 meen nodig twee tot acht maal de hoeveelheid eindprodukt te laten circuleren om in dé granulator en de droger de goede werkomstandigheden te handhaven, hoewel deze cijfers natuurlijk afhankelijk zijn van de bestanddelen van de kunstmest. Dus moet men in het algemeen zelfs een deel van het preparaat met de 30 goede korrelafmetingen recirculeren.

Deze uitvinding beoogt een verbeterde werkwijze voor doeltreffend bereiden van korrelvormig kunstmest 8300 6 1 5 • * \ 2 die van de agronomisch werkzame bestanddelen stikstof, fosfor en kalium er minstens twee bevat- Volgens deze uitvinding bereidt men korrelvormige kunstmest doordat men fosforzuur, zwavelzuur of salpeterzuur of een mengsel daarvan in een buis-5 reactor met ammoniak laat reageren tot een oplossing die diammoniumwaterstoffosfaat, ammoniumdiwaterstoffosfaat, ammo-niumsulfaat, ammoniumnitraat of een mengsel daarvan bevat, men de oplossing in een mengketel brengt en men hieruit het water laat verdampen, eventueel onder toevoeging van vaste, vloeibare, 10 of in water opgeloste kunstmest of een vast verdunningsmiddel, zodanig dat men een hete slurrie met 40-90 vol.% vloeistof krijgt, men deze hete slurrie in de ruimte van een sproeibed-of wervelbed-granulator sproeit zodat die slurrie aan de reeds aanwezige deeltjes kleeft en men aldus grotere korrels krijgt, 15 en men de aldus vergrote korrels droogt en/of koelt.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de hierbij behorende tekening, die een stroomschema van een uitvoeringsvorm van de uitvinding geeft.

Bij deze werkwijze laat men ammoniak 20 in een buisreactor met fosforzuur, salpeterzuur en/of zwavelzuur, regeren. Bij voorkeur is het zuur fosforzuur of een mengsel daarvan met salpeterzuur of zwavelzuur. Deze zuren en de verhoudingen kunnen gekozen worden in overeenstemming met de beoogde samenstelling van de kunstmest.

25 Als fosforzuur of een mengsel van fos forzuur met ander zuur gebruikt wordt heeft het ontstaande ammoniumfosfaat een maximale oplosbaarheid als de molverhou-ding ammoniak tot fosforzuur 1,4:1 is. Bij een grotere mol-verhouding daalt de oplosbaarheid van het ammoniumfosfaat .30 plotseling en zetten zich vaste ammoniumfosfaten af, wat tot verstoppen 'van de buisreactor kan leiden. Het is dan ook wenselijk de molverhouding van ammoniak tot fosforzuur in de buisreactor tussen 1,3:1 en 1,6:1 te houden, en in het bijzonder tussen 1,3:1 tot 1,5:1. Als men fosforzuur met meer ammoniak 35 wil laten reageren wordt dat in een latere stap toegevoegd, zoals nog toegelicht zal worden.

8300615 ; 3 \ * : ^

Een buisreactor komt in zijn structuur met een korte pijp overeen en heeft daarom een heel klein volume. Zo'n buisreactor is dus ongeschikt voor het toevoegen van en mengen met een vaste, vloeibare of in water opgeloste 5 kunstmest, en daarom gaat het in de buisreactor ontstaande mengsel naar een mengketel, waarin men het zo nodig verder met ammoniak laat reageren en waarin water uit het reactiemengsel verdampt door de vrijgekomen reactiewarmte. Het is niet nodig hier aan toe te voegen dat het ook mogelijk is de mengketel met 10 stoom te verwarmen om het water te verdampen als er bij de reactie niet genoeg warmte vrijkomt. Verder is het ook mogelijk onder roeren diverse soorten kunstmesten en kunstmest-bestanddelen in vaste, vloeibare of opgeloste vorm toe te voegen om de gewenste samenstelling van de kunstmest te realiseren. Het kan moge-15 lijk zijn een vast verdunningsmiddel samen met kunstmest-bestanddelen of in plaats daarvan toe te voegen. De deeltjesgrootte van deze vaste stoffen moet tussen 50 en 1000 ^im liggen.

De aldus ontstane slurrie bestaat voor 40 tot 90 vol.%, bij voorkeur voor 40 tot 60 vol.% uit vloeistof.

20 Als er minder dan 40 vol.% vloeistof is is het moeilijk de slurrie uit de mengketel naar de granuleerinrichting te verpompen. Als aan de andere kant het water-gehalte van de slurrie boven 30 vol.% komt moet men meer water in de granuleerinrichting verdampen, wat tot een groter energieverbruik leidt. Dat hogere 25 water-gehalte gaat gepaard met een ander nadeel, namelijk dat het water-gehalte van de te verkrijgen korrels hoog zal zijn en dat er een afzonderlijke droger nodig zal zijn.

Hoewel de aldus verkregen hete slurrie fijne deeltjes vaste stof bevat zullen de afmetingen daarvan 30 binnen het aangegeven traject liggen en zullen de deeltjes uniform in de slurrie gesuspendeerd zitten, zodat het mogelijk is de slurrie te verpompen naar een nog te beschrijven sproei-bed- of wervelbed-granulator. De aard van de slurrie beschermd de sproeikoppen van de granuleerinrichting tegen verstoppen.

35 Bij voorkeur wordt het reactiemengsel in de mengketel met 150 tot 500 rpm geroerd. In het algemeen verdient het de voorkeur 8300615 \ — 4 de slurrie in de mengketel op 80 tot 130°C te houden, hoewel dat met de samenstelling e.d. van de beoogde kunstmest varieert.

De verblijftijd van de slurrie in de mengketel is bij voorkeur 20 minuten of minder, en vooral minder dan 10 minuten. Een 5 verblijftijd langer dan 20 minuten heeft de neiging tot verandering in kwaliteit van de kunstmest te leiden door reacties tussen de uitgangsstoffen van de kunstmest.

De in de mengketel aangemaakte hete slurrie wordt dan in de granuleerruimte van een sproeibed- of 10 wervelbed-granulator via een pomp en sproeikoppen versproeid en het kan zich nu gaan hechten aan begindeeltjes die in de granuleerruimte rondzwerven. Als zulke begindeeltjes kunnen te fijne deeltjes en vermalen te grote deeltjes gebruikt worden die bij het granuleren ontstaan en bij het afzeven overblijven. Elke 15 bekende sproeibed- of wervelbed-granuleringsinrichtings kan bij onderhavige uitvinding toegepast worden.

Een uitvoeringsvorm van de uitvinding zal hierna beschreven worden aan de hand van de hierbij behorende tekening.

20 Fösforzuur, zwavelzuur, salpeterzuur of een mengsel daarvan komt buisreactor 1 via leiding 5 of 6 binnen. Door leiding 7 wordt zoveel ammoniak aangevoerd dat de molverhouding daarvan tot fosforzuur niet boven 1,4:1 komt. Door een directe aansluiting van buisreactor 1 met mengketel 2 25 komt het reactiemengsel direct in mengketel. 2. Deze is voorzien van een snellopende roerder 3 die 150 tot 150 rpm kan draaien, zodat het mengen van het reactiemengsel met vaste stof die agronomisch werkzame stikstof-, fosfor- en/of kalium-verbindin-gen bevat of met een smelt of waterige oplossing daarvan (via 30 leiding 8 of 9 aangevoerd) snel mogelijk maakt. Verder kan eventueel de rest van het ammoniak, nodig om de uiteindelijk gewenste molverhouding tot fosforzuur te bereiken, door leiding 10 aangevoerd worden. Bij het uitvoeren van dit mengen wordt water uit het reactiemengsel verdampt door de warmte die in 35 buisreactor 1 en/of in mengketel 2 gevormd wordt. Het aldus verdampte water gaat samen met een klein beetje ammoniak door lei- 8300 6 1 5 - 5 - ^ ding 12 naar een gaswasser 11, waarin het gewassen wordt met water, fosforzuur, zwavelzuur of een mengsel daarvan, dat door leiding 28 aangevoerd wordt. Het ammonium bevattende zure waswater gaat door leiding 29 naar buisreactor 1 terug, en het ge-5 wassen gas wordt vrijgelaten.

De bovengenoemde vaste stof die agro-nomisch werkzame verbindingen bevat kan bijvoorbeeld ureum, ammoniumsulfaat, ammoniumnitraat of ammoniumfosfaat zijn, maar ook ammoniumchloride, kaliumfosfaat, calciumsuperfosfaat, 10 gecalcineerde fosfaat-kunstmest, kaliumsulfaat, kaliumchloride, kaliummetafosfaat, ureum-aldehyd-condensatieprodukten, magnesium-silicaat en calciumsilicaat, en het kan diverse sporenelementen zoals Zn, Mn, Mo, Cu, Fe en B bevatten. Voorbeelden van gesmolten vloeistoffen die agronomisch werkzame verbindingen bevatten 15 zijn ureum en ammoniumnitraat. Voorbeelden van vaste verdunnings-middelen zijn gips en bentoniet. De waterige oplossing van agronomisch werkzame verbindingen kan bijvoorbeeld een oplossing van de hierboven genoemde in water oplosbare stoffen zijn.

Een bepaalde hoeveelheid begindeeltjes 20 wordt door leiding 17 in de sproeibed-granulator 15 gebracht.

Een omhoog gericht sproeibed van aanzetdeeltjes wordt in de granuleerinrichting. 15 geschapen door een door leiding 16 aangevoerde stroom heet eras. Tegelijkertijd wordt deze hete slur-rie uit mengketel 2 door pomp 4 en leiding 13 naar granuleer-25 inrichting 15 gevoerd en opwaarts versproeid door sproeikoppen 14 die onderin granuleerinrichting 15 staan, waardoor de aldus versproeide vloeistof druppeltjes aan de rondzwervende begin-of aanzetdeeltjes kleven welke door het opdrogen aan de langsstromende lucht groter worden.

30 . De stroom lucht met verdampt water en meegesleurde fijne deeltjes gaat uit de granulator 15 via leiding 18 naar afscheider 19 waarin de fijne deeltjes afgescheiden en de lucht aan de atmosfeer afgelaten wordt. De in afscheider 19 opgevangen deeltjes gaan naar opslagvat 22.

35 Nadat ze in granulator 15 groter ge worden zijn gaan de ontstane korrels (met een zeer grote verscheidenheid van deeltjesgrootte, van klein tot heel groot) door 8300615 ...... 6 - leiding 20 naar het stel zeven 21, waarin ze in drie groepen geklassificeerd worden, te weten deeltjes met de gewenste afmetingen welke tot gewenst eindprodukt afgewerkt zullen worden, te grote deeltjes en te fijne deeltjes. Te grote deeltjes gaan 5 naar een breekinrichting 25 en te kleine deeltjes worden voorlopig opgeslagen in vat 22. Het eindprodukt wordt in koeler 23 afgekoeld en door leiding 24 buiten het systeem gébracht. De te grote deeltjes worden in breekinrichting 25 verpulverd en gaan door leiding 26 terug naar de zeven 21. De te fijne deel-10 tjes, die voorlopig in vat 22 bewaard waren, gaan door leiding 17 naar de granulator 15 terug. Om de deeltjesgrootte bij de uitlaat van de granuleerinrichting 15 te kunnen beheersen wordt de hoeveelheid te fijn materiaal dat gerecirculeerd wordt door een hulpmiddel 27 gecontroleerd.

15 Met de werkwijze volgens de uitvinding kan een korrelvormige kunstmest die ten minste twee stikstof-, fosfor- en/of kalium-verbindingen bevat doeltreffend gemaakt worden uit een reactiemengsel dat verkregen was door reactie van ammoniak in een buisreactor met fosforzuur, zwavelzuur, salpeter-20 zuur of een mengsel daarvan. Daar een uit dat mengsel ontstane slurrie in een sproeibed of wervelbed gegranuleerd wordt is het mogelijk bij het granuleren minder materiaal in de.drooginrich-ting te brengen. Bovendien kan het verdampen van het water uit het reactiemengsel tijdens het aanmaken van de slurrie gebeuren 25 dankzij de warmte die bij reactie van ammoniak met zuur vrijkomt. Daar het reactiemengsel in de vorm van een slurrie naar het granuleren toegaat is het doenlijk tijdens de bereiding van die slurrie elk gewenst aannilend kunstmest-bestanddeel in een gewenste concentratie bij te mengen zodat men precies op de 30 gewenste samenstelling van het eindprodukt uitkomt. De werkwijze volgens de uitvinding kan toegepast worden op de bereiding van korrelvormige kunstmesten van elke samenstelling. Verder wordt het afzetten van ammoniummonowaterstoffosfaat en verstoppen van de buisreactor bij deze werkwijze voorkomen, daar ammoniak hier 35 in twee stappen met hét fosforzuur reageert, te weten eerst in de buisreactor en daarna in de mengketel.

8300615 ---7 .....

"Ι|

De uitvinding wordt nader toegelicht door de volgende voorbeelden.

Voorbeeld I

In een inrichting volgens de hierbij 5 behorende tekening werd een korrelvormige kunstmest bereid die 18 gew.% N en 46 gew.% bevatter en waarvan de korrels door sneden van 1 tot 3,5 mm hadden. Er was een buisreactor van 2000 mm lengte en 50 mm inwendige doorsnede en een mengketel met een werkzaam volume van 50 liter en een roerder die 200 10 rpm kon maken. De vorm van de sproeibed-granulator was bovenaan in hoofdzaak cilindrisch met een middellijn van 1000 mm en onderaan een omgekeerd kegel; het effectieve volume hiervan was 250 liter.

In buisreactor 1 werden aangevoerd: 15 door leiding 7 373 kg/uur vloeibaar ammoniak van 0°C, door leiding 5 54 % fosforzuur van 25°C in een debiet overeenkomende met 800 kg/uur Po0_ en door leiding 6 99 kg/uur 98 % zwavelzuur

Δ O

van 25 ü. Bovendien werd door leiding 28 32,4 % fosforzuur van 30°C aangevoerd in een debiet overeenkomende met 2247 kg/uur 20 Po0_. Dit laatste fosforzuur werd in gaswasser Heerst gebruikt 2 5 / om het ammoniak terug te winnen dat uit mengketel 2 met het verdampte water ontsnapte. Het reactiemengsel kwam in mengketel 2, waarin men het nog liet reageren met 192 kg/uur vloeibaar ammoniak van 0°C dat door leiding 10 aangevoerd werd, 25 hetgeen 2985 kg/uur slurrie van 110°C gaf die 15 gew.% water en 46 gew.% vaste bestanddelen had, die laatste voornamelijk diammoniumwaterstoffosfaat en ammoniumsulfaat. De ontstane slurrie werd door pomp 4 en leiding 13 verpompt en versproeid door sproeikoppen 14 onderin een sproeibed-granulator 15 die 30 onder de volgende omstandigheden werkte: 3

Ingeblazen lucht 8300 Nm /uur o

Temperatuur van de ingëblazen lucht 170 C

Temperatuur in de granulator 70-750C

Aanvoer van aanzet-deeltjes 2710-2760 kg/uur 35 Bij uitlaat 20 van de granulator wer den vergrote korrels kunstmest verkregen in een debiet van 8300615 — 8-- * 5180-5240 kg/uur; het water-gehalte daarvan was 1,5-2,5 gew.%.

De aldus gegranuleerde kunstmest werd in stel zeven 21 geklassificeerd tot korrels met doorsneden binnen het voor eindprodukt gewenste traject, te grove korrels 5 en te fijne deeltjes; die drie stromen waren respectievelijk

48,0 %, 5,3 % en 46,7 %. Het eindprodukt ontstond met een debiet van 2460-5210 kg/uur. Het korrelvormige eindprodukt werd in koeler 23 tot 45°C afgekoeld, welke temperatuur voor bewaren geschikt is, en via leiding 24 uit het systeem afgevoerd. 10 Voorbeeld II

Een proefbereiding van een korrelvormige kunstmest met 19 gew.% N, 19 gew.% P2°5 en 19 gew.% K^O, met korrels van 1 tot 4 mm doorsnede, werd als volgt overeenkomstig voorbeeld I uitgevoerd.

15 In de buisreactor 1 werden net als bij voorbeeld I door leiding 7 259 kg/uur vloeibaar ammoniak van 0°C, door leiding 5 54 % fosforzuur van 25°C in een debiet overeenkomende met 1253 kg/uur en ^oor leiding 6 65 kg/uur 98 % zwavelzuur van 25°C aangevoerd, en door leiding 28 20 21,7 % fosforzuur in een debiet overeenkomende met 583 kg/uur P2O,-. Het ontstane rêactiemengsel werd in mengketel 2 gebracht en gecombineerd met 1267 kg/uur kaliumchloride van kamertemperatuur als deeltjes van 1000 ^un of fijner en met 1196 kg/ uur 96 % ureum-oplossing in water van 110°C, welke door leiding 25 9 aangevoerd werden. Aldus ontstond in een debiet van 4161 kg/ uur een suspensie van 105°C die 6 gew.% water bevatte en waarvan 30,5 gew.% vast was. Deze slurrie ging door pomp 4 en leiding 3 naar sproeikoppen 14 van de sproeibed-granulator 15 die onder de volgende omstandigheden werkte: 3 30 Ingeblazen lucht 8500 Nm /uur

Temperatuur van de ingeblazen lucht 50°C

Temperatuur in de granulator 55-60°C

Aanvoer van begin-deeltjes 4030-4270 kg/uur

Vergrote korrels samengestelde kunst-35 mest werden in een debiet van 7865-8345 kg/uur verkregen; deze korrels bevatten 1-1,5 gew.% water.

8300615 % 9 * ♦

De aldus verkorrelde kunstmest werd in zeven 21 geklassificeerd tot deeltjes met voor het eindprodukt gewenste afmetingen, te grove korrels en te fijne deeltjes, respectievelijk 49,6 %, 1,0 % en 49,4 %. Het eind-5 produkt werd verkregen met een debiet van 3840-3920 kg/uur.

Het eindprodukt werd in koeler 23 tot 45°C afgekoeld en dan uit het systeem afgevoerd.

10 8300615

Claims (9)

1. Werkwijze voor de bereiding van een korrelvormige kuhstmest die ten minste twee agronomisch 5 werkzame stikstof-, fosfor- en/of kalium-verbindingen bevat, doordat men fosforzuur, zwavelzuur, salpeterzuur of een mengsel daarvan in een buisreactor met ammoniak laat reageren tot een oplossing die diammoniumwaterstoffosfaat, ammoniumdiwaterstof-fosfaat, ammoniumsulfaat, ammoniumnitraat of een mengsel daar- 10 van bevat, met het kenmerk, dat men de oplossing in een meng-ketel brengt en men het water eruit laat verdampen, eventueel onder toevoeging van vaste, vloeibare of in water opgeloste kunstmest of een vast verdunningsmiddel, zodanig dat men een hete slurrie met 40-90 vol.% vloeistof krijgt, men deze hete 15 slurrie in de ruimte van een sproeibed- of wervelbed-granulator sproeit zodat die slurrie aan de reeds aanwezige deeltjes kleeft en men aldus grotere korrels krijgt, en men de aldus vergrote korrels droogt en/of koelt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, 20 met het kenmerk, dat de temperatuur van de slurrie tussen 80° en 130°C ligt.

3. Werkwijze volgens conckusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de slurrie voor 40 tot 60 vol.% uit vloeistof bestaat.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat een in het mengvat gebrachte vaste kunstmest ten minste een stikstof-, fosfor- of kalium-verbinding of een sporenelement, bevat.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 30 of 3, met het kenmerk, dat een in het mengvat gebracht vast verdunningsmiddel gips of bentoniet is.

6. Werkwij ze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat een in het mengvat gebrachte vloeibare kunstmest gesmolten ureum of ammoniumnitraat is.

7. Werkwijze volgens een der voorafgaan de conclusies, met het kenmerk, dat de verblijftijd van de 8300615 .....11 slurrie in de mengketel 20 minuten of minder is en dat de slurrie met 150 tot 500 rpm geroerd wordt.

8. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aanzet-deeltjes de- 5 zelfde samenstelling hebben als het eindprodukt.

9. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het fosforzuur of het mengsel van fosforzuur, zwavelzuur en/of salpeterzuur in de buisreactor met zoveel ammoniak gereageerd wordt dat de mol- 10 verhouding van ammoniak tot fosforzuur tussen 1,3:1 en 1,6:1 ligt, en dat men het rehctiemengsel in de mengketel verder met ammoniak laat reageren zodat de molverhouding van ammoniak tot fosforzuur tussen 1,4:1 en 2,0:1 komt te liggen. 15 8300615 >5- 'V «vj· CO CMX. Ννπ I 1 (η-, „ I nS4--ir^] *·- a!;. I 4¾^- ώ -- f.-'rTCi '·□- CM -^ co^~ φ ΙΑ!’ == rp-U Λ s ^ ^_——i ^ J ^ oo_ to J > U*^ ) 8300615 TOYQ ENGINEERING CORPORATION, Tokio, Japan MITSUI TOATSU CHEMICALS, INCORPORATED, Tokio, Japan