NL8502838A

NL8502838A - Werkwijze ter vervaardiging van ureum en ammoniumsulfaat bevattende meststofkorrels.

Info

Publication number: NL8502838A
Application number: NL8502838A
Authority: NL
Original assignee: Azote Sa Cie Neerlandaise
Priority date: 1985-10-17
Filing date: 1985-10-17
Publication date: 1987-05-18
Also published as: EP0223276A1; FI88150C; IE862697L; CA1281911C; AU6416886A; MY100026A; GR3001016T3; SU1671162A3; CN86106555A; JPH0784355B2; IN166616B; MX172709B; NO168636C; JPS6291484A; NO864144L; FI864127A; ZA867665B; EP0223276B1; NO864144D0; AU590015B2

Description

VO 7283

Werkwijze ter vervaardiging van ureum en ammoniumsulfaat bevattende meststofkorrels.

De ontwikkeling en produktie van goede stikstof- en zwavel-· houdende meststoffen is momenteel van zeer groot belang. In vroeger jaren was ammoniumsulfaat (21% N, 24% S) de belangrijkste stikstof-houdende meststof en werd als fosfaatmeststof meestal superfosfaat 5 (20% Ê2O5/ 12% S) toegepast. Bij bemesting met deze stoffen ontving de bodem meer zwavel dan voor het gewas nodig was. In de loop der jaren werd ammoniumsulfaat echter verdrongen door ureum (46% N, 0% S) en superfosfaat door monoammoniumfosfaat (12% N, 61% P2O5, 0% S), di-ammoniumfosfaat (21% N, 53% P2O5, S) en tripelfosfaat (46% P2O5, 10 0% S). Door het gebruik van deze zwavelvrije meststoffen daalde het zwavelgehalte van de bodem, indien geen aparte zwavelbemesting werd toegepast, doordat bij elke oogst van het gewas zwavel van het veld werd verwijderd, terwijl bovendien zwavel door uitloging uit de bodem verloren ging. Het gevolg is dat de bodem in vele streken van de we-15 reld momenteel een ernstig zwaveltekort vertoont, hetgeen voor vele gewassen uiterst schadelijk is.

Er bestaat derhalve grote behoefte aan meststoffen, die voldoende zwavel in een gemakkelijk opneembare vorm bevatten.

Het is bekend om ureumkorrels te voorzien van een bekleding 20 uit elementaire zwavel. In deze vorm wordt zwavel echter niet door het gewas opgenomen. De elementaire zwavel moet eerst in de bodem worden omgezet in sulfaat en deze omzetting verloopt zeer langzaam, vooral in koude en/of droge streken.

Een betere zwavelleverancier is ammoniumsulfaat, dat de zwavel 25 in esidirect opneembare vorm beschikbaar stelt. Op zichzelf is ammoniumsulfaat als meststof wegens zijn relatief lage stikstofgehalte (21%) en zijn hoge zwavelgehalte voor bemestingsdoeleinden minder aantrekkelijk, maar door combinatie van ammoniumsulfaat met ureum in diverse verhoudingen kunnen meststoffen worden verkregen, waarvan de 30 stikstof- en zwavelgehalten aan specifieke behoeften van gewassen zijn aangepast. Zo kan bijvoorbeeld door combinatie van beide componenten in een gewichtsverhouding ureum/ammoniumsulfaat van ongeveer 4/1 een meststof met ongeveer 40% N en ongeveer 5% S worden verkregen, die voor vele bemestingsdoeleinden zeer geschikt is.

? > λ .·* o » .

* ' * - -2-

In Ind.Eng.Chem., Process Des.Dev. 14 (1975) 259-276 wordt de vervaardiging op pilot-plant schaal beschreven van ureum en ammo-niumsulfaat bevattende meststofkorrels door pangranulatie en door prillen van mengsels van een hooggeconcentreerde ureumoplossing (+ 99%) 5 en ammoniumsulfaat. Het ammoniumsulfaat wordt in vaste vorm aan de nagenoeg watervrije ureumsmelt toegevoegd, maar is daarin slechts gedeeltelijk oplosbaar, zodat de ureum en ammoniumsulfaat bevattende smelt bij hoge temperatuur (135-l'50°C) moet worden gegranuleerd of geprild teneinde de hoeveelheid onopgelost ammoniumsulfaat in de smelt 10 zoveel mogelijk te beperken. Bij lagere temperaturen bevat de smelt zoveel onopgelost materiaal dat de verwerking tot korrels niet goed mogelijk is. Hogere temperaturen kunnen niet worden toegepast in verband met ontleding van het ureum. Voor uitvoering op industriële schaal zijn de beschreven methoden als gevolg van de beperkte oplos-15 baarheid van ammoniumsulfaat in de ureumsmelt niet geschikt.

In een waterige ureumoplossing is ammoniumsulfaat aanmerkelijk beter oplosbaar dan in een nagenoeg watervrije ureumsmelt. Waterige ureumoplossingen kunnen tot korrels worden verwerkt op de in het Nederlandse octrooischrift 173.714 beschreven wijze, waarbij een waterige 20 · ureumoplossing, waaraan een kristallisatievertrager voor het ureum is toegevoegd, in de vorm van zeer fijne druppeltjes met een gemiddelde diameter van minder dail20/um wordt versproeid in een gefluidiseerd bed van ureumkernen bij een temperatuur, waarbij het water uit de op de kernen versproeide oplossing verdampt en ureum op de kernen uit-25 kristalliseert, onder vorming van korrels met gewenste afmetingen.

De waterige ureumoplossing, die op de in het Nederlandse octrooischrift 173.714 wordt gegranuleerd, heeft bij voorkeur een ureumconcentratie van 92-97 gew.%, in het bijzonder van 94-96 gew.%, en wordt met een temperatuur van 110-125°C in het gefluidiseerde bed 30 versproeid. Ammoniumsulfaat is in zulke oplossingen weliswaar aanmerkelijk beter oplosbaar dan in een nagenoeg watervrije ureumsmelt, maar niet in een hoeveelheid die voor bemestingsdoeleinden interessant is, zodat een gedeelte van het ammoniumsulfaat in vaste toestand in de oplossing gesuspendeerd blijft.

35 Bij granulering van een dergelijke suspensie in een geflui diseerd bed volgens de methode, beschreven in het Nederlandse octrooischrift 173.714 dienen de ammoniumsulfaatdeeltjes in de suspensie

Bi 02 3 3 8 _ -3- zo fijn mogelijk te zijn, niet alleen om verstopping van de sproeiers te voorkomen, maar ook om de granulering zo goed mogelijk te laten verlopen. Om dit te bereiken kan het ammoniumsulfaat in de ureumoplos-sing worden vermalen met behulp van een colloidmolen. De granulering 5 van de aldus gemalen suspensie levert echter niet de gewenste resulta ten. De korrelopbouw in het bed verloopt niet bevredigend en de gewichtsverhouding van off-size produkt tot on size produkt is ongunstig. De uitworp van de granulator, d.w.z. het door de uit de granulator tredende fluidisatielucht meegevoerde fijne vaste materiaal, dat ten dele 10 in cyclonen wordt gevangen, is ongewenst groot en bevat een veel groter percentage ammoniumsulfaat dan het eindprodukt.

Bij een onderzoek naar de oorzaak van deze ongunstige resultaten werd vastgesteld, dat het vaste ammoniumsulfaat in de suspensie ondanks het malen met behulp van een colloidmolen niet de verwachte 15 fijnheidsgraad bezat. Het daardoor veroorzaakte gebrek aan uniformiteit en aan voldoende fijnheid in het vaste materiaal in de suspensie vormt de verklaring voor de onbevredigende granuleringsresultaten.

Er werd nu gevonden dat aanmerkelijk betere granuleringsresultaten worden verkregen indien volgens de uitvinding het ammoniumsul-20 faat volledig wordt opgelost in een waterige ureumoplos sing met een ureumconcentratie van 75-85 gew.%, bij voorkeur van 78-82 gew.%, de aldus verkregen oplossing wordt ingedikt tot een vastestofgehalte van 92-97 gew.%, bij voorkeur van 94-96 gew.% waarbij in enig stadium van de behandeling een kristallisatievertrager voor het ureum wordt toe-25 gevoegd en in aansluiting daarop de ingedikte oplossing in een ge- fluidiseerd bed van ureum en ammoniumsulfaat bevattende kerndeeltjes wordt gegranuleerd.

Het viel te verwachten dat het ammoniumsulfaat in een ureum-oplossing, die 15-25 gew.% water bevat, volledig zou oplossen. Het 30 viel echter evenzeer te verwachten dat het ammoniumsulfaat tijdens het indikken van de oplossing bij een ureumconcentratie boven 90 gew.% weer zou uitkristalliseren en dein bij de granulering dezelfde problemen zou opleveren als het met behulp van een colloidmolen gemalen sulfaat. Verrassenderwijze werd echter gevonden dat zulks niet het 35 geval is en dat de ingedikte oplossing zonder bijzondere problemen op de in het Nederlandse octrooischrift 173.714 beschreven wijze kan worden gegranuleerd.

Ή92 338 -4-

Het is niet mogelijk vast te stellen welke verschijnselen tijdens de laatste stadia van het indikproces in de hete, hooggeconcen-treerde oplossing optreden. Het is mogelijk dat het ammoniumsulfaat in oplossing blijft (oververzadigde oplossing), maar het is ook mogelijk 5 dat het sulfaat uitkristalliseert in zodanig fijne vorm, dat het bij de granulering niet stoort. Vast staat dat de oplossing na het bereiken van de gewenste eindconcentratie uitstekend geschikt is om op de in het Nederlandse octrooischrift 173.714 beschreven wijze te worden gegranuleerd.

10 Ter uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding kan het ammoniumsulfaat worden opgelost in de van de ureumsynthese afkomstige ureumoplossing met een ureumconcentratie van 75-85 gew.%, bij voorkeur van 78-82 gew.%, bv. van ongeveer 80 gew.%, bij voorkeur in een zodanige hoeveelheid dat de gewichtsverhouding ureum/ammoniumsulfaat in de 15 verkregen oplossing gelegen is tussen 2,4/1 en 7/1, in het bijzonder tussen 3/1-5/1, waarna de oplossing op de gebruikelijke wijze kan worden ingedampt tot een vastffitofgehalte van 92-97 gew.%, bij voorkeur van 94-96 gew.%, bv. van 95 gew.%. In aansluiting daarop wordt de ingedikte oplossing overgebracht naar een granulator met een gefluidiseerd bed en 20 daarin gegranuleerd.

V66r de granulering wordt in een willekeurig stadium van de voorbehandeling een kristallisatievertrager voor ureum aan de oplossing toegevoegd, d.w.z. voor, tijdens of na de toevoeging van het ammoniumsulfaat of voor, tijdens of na de indikking tot de gewenste eindconcen-25 tratie. Geschikte kristallisatievertragers voor ureum zijn in water oplosbare additie- en condensatieprodukten van ureum en formaldehyde (Nederlands octrooischrift 173.714), magnesiumoxyde als zodanig of in de vorm van selectief of volledig gecalcineerd dolomiet (Canadees oc- . trooischrift 1.157.288), magnesiumhydroxyde en in water oplosbare anorga-30 nische magnesiumzouten (Amerikaans octrooischrift 4.478.632) en in water oplosbare anorganische aluminiumzouten (Amerikaans octrooischrift 4.500.336).

De granulering van de ingedikte oplossing, die een kristallisatievertrager voor het ureum bevat, kan worden uitgevoerd onder omstan-35 digheden, die uit het Nederlandse octrooischrift 173.714 bekend zijn.

De granulering verloopt probleemloos en de korrelopbouw is uitstekend.

8502338 * -5-

In vergelijking met de granulering van een ureumoplossing, waarin het ammoniumsulfaat met behulp van een colloidmolen is gemalen, is de gewichtsverhouding van off-size produkt tot on size produkt veel gunstiger, is de uitworp uit de granulator aanmerkelijk geringer en bevat 5 de uitworp minder sulfaat, üit de lucht, die uit de granulator wordt afgevoerd, behoeft daardoor minder stof te worden uitgewassen en is er minder wasvloeistof, die moet worden ingedikt om weer als uitgangsmateriaal te kunnen worden gebruikt.

De met de werkwijze volgens de uitvinding verkregen korrels 10 bevatten een homogene dispersie van zeer fijn verdeeld ammoniumsulfaat in ureum. Zij bezitten uitstekende mechanische eigenschappen, hebben een glad, rond oppervlak, vertonen geen neiging tot samenbakken en kunnen zonder problemen in bulk worden gestort en getransporteerd.

Voorbeeld 15 Waterige mengsels van ureum en ammoniumsulfaat werden in twee continu uitgevoerde proeven gegranuleerd.

Proef_l (vergelijkend)

Aan een waterige ureumoplossing met een ureumconcentratie van 95 gew.% en een temperatuur van ongeveer 140°C werden aluminiumsulfaat 20 als kristallisatievertrager voor het ureum en een hoeveelheid ammoniumsulfaat toegevoegd. Het ammoniumsulfaat ging gedeeltelijk in oplossing. Het niet opgeloste gedeelte werd in de oplossing met behulp van een colloidmolen gemalen. De aldus behandelde suspensie werd toegevoerd in een granulator met een gefluidiseerd bed van ureum en ammonium-25 sulfaat bevattende kernen en daarin versproeid in de vorm van druppeltjes met een gemiddelde diameter van minder dan 120^um. De omstandigheden in het gefluidiseerde bed werden zodanig geregeld dat een bed-temperatuur van ongeveer 112-114°C werd gehandhaafd. Continu werd een hoeveelheid granulaat uit de granulator verwijderd en in een koe-30 Ier met een gefluidiseerd bed afgekoeld. Vervolgens werd het granulaat door zeven gescheiden in een on size fractie (2-5 mm 0), die als eindprodukt werd gewonnen, een oversize fractie en een undersize fractie.

De oversize fractie werd gemalen en tezamen met de undersize fractie naar het gefluidiseerde bed gerecirculeerd om daarin als kernmateriaal 35 te fungeren.

Proef 2 (volgens de uitvinding)

Aan een waterige ureumoplossing met een ureumconcentratie 8502 8 3 8 -6- van 80 gew.% en een temperatuur van 120°C werden aluminiumsulfaat als kristallisatievertrager voor ureum en een hoeveelheid ammoniumsulfaat toegevoegd. Het ammoniumsulfaat ging volledig in oplossing. De verkregen oplossing werd ingedikt tot een vastestofgehalte van 95 gew.% en vervolgens overgebracht naar een granulator met een gefluidiseerd bed en daarin versproeid. De granulering en de behandeling van het granulaat geschiedden op dezelfde wijze als beschreven voor proef 1.

De numerieke gegevens betreffende beide proeven zijn vermeld in de tabel.

- TABEL

Proef 1 2 (vergelijkend) (volgens de uitvinding)

Uitgangsmaterialen

Ureumoplossing - concentratie, gew.% 95 80 - temperatuur, °C 140 120 - hoeveelheid, kg/uur 3978 5145

Ammoniumsulfaat, kg/uur 1071 1054

Kristallisatievertrager

Al2(S04)3, kg/uur 47,5 57

Granulaat

Totaal, kg/uur 7500 7200

On size, kg/uur 4500 5020

Undersize, kg/uur 2980 2100

Oversize, kg/uur 20 80

Undersize + oversize t.o.v.

on size, % 66,6 43,4

Uitworp

Ureum, kg/uur 220 150

Ammoniumsulfaat, kg/uur 180 60

Gewichtsverhouding ureum/ammoniumsulfaat 1,2 2,5

Eindprodukt

Ureum, gew.% , 79,1 79,0

Ammoniumsulfaat, gew.% 19,8 19,8

Gewichtsverhouding ureum/ammoniumsulfaat 4,0 4,0

Gemiddelde diameter, mm 2,30 2,80 %N 41 41 *S 4,8 4,8 8502838

Claims

1. Werkwijze ter vervaardiging van ureum en ammoniumsulfaat bevattende meststofkorrels door granulering van een ureum, ammoniumsulfaat en water bevattend mengsel, met het kenmerk, dat het ammoniumsulfaat volledig wordt opgelost in een waterige ureumoplossing met een ureumconcentra-5 tie van 75-85 gew.%, de aldus verkregen oplossing wordt ingedikt tot een vastestofgehalte van 92-97 gew.%, waarbij in enig stadium van de behandeling een kristallisatievertrager voor het ureum wordt toegevoegd, en in aansluiting daarop de ingedikte oplossing in een gefluidiseerd bed van ureum en ammoniumsulfaat bevattende kerndeeltjes wordt gegranuleerd. 10

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ammo niumsulfaat wordt opgelost in een waterige ureumoplossing met een ureumconcentratie van 78-82 gew.% en de verkregen oplossing wordt ingedikt tot een vastestofgehalte van 94-96 gew.%. 8. n -J r ~ - V V V M J