NO151648B - Fremgangsmaate til fremstilling av urea-granuler - Google Patents

Description

For fremstilling av urea-granuler et det kjent

forskjellige fremgangsmåter. En av disse er prilling, hvormed det i det foreliggende menes en fremgangsmåte hvor en hovedsake-

lig vannfri ureasmelte (med et vanninnhold på ikke over 0,1-0,3

vekt%) utsprøytes i den øvre del av et prilletårn i en oppover-rettet luftstrøm av omgivelsestemperatur, i hvilken de små dråper størkner. De resulterende prills har en maksimal diameter på

ikke meget over 3 mm og har en heller liten mekanisk styrke.

Urea-granuler med større dimensjoner og bedre mekaniske egenskaper kan fremstilles ved granulering av en hovedsakelig vannfri ureasmelte i en trommelgranulator, for eksempel ved den kuledannelsesteknikk som er beskrevet i britisk patent nr.

894 773, eller ved hjelp av en tallerkengranulator, for eksempel som beskrevet i U.S. patent nr. 4 008 064, eller ved granulering av en vandig ureaoppløsning i et hvirvelskikt, for eksempel som beskrevet i nederlandsk patent nr. 173714. Ved den prosess som er beskrevet i sistnevnte publikasjon, blir en vandig ureaoppløsning med en urea-konsentrasjon på 70-99,9

vekt%, fortrinnsvis 85-96 vekt%, sprøytet i form av meget fine dråper med en gjennomsnittlig diameter på 20-120 ym inn i et hvirvelskikt av urea-partikler ved en temperatur ved hvilken vannet fordamper fra den oppløsning som sprøytes på partiklene,

og urea størkner på partiklene under dannelse av granuler med en ønsket størrelse, som kan være 25 mm eller mer. Da det i denne prosess dannes relativt store mengder av flyvestøv,

spesielt hvis den som utgangsmateriale anvendte ureaoppløsning inneholder mer enn 5 vekt% vann, mer spesielt over 10 vekt%

vann, tilsettes det fortrinnsvis et krystallisasjonshemmende middel for urea, spesielt en vannoppløselig tilsetning eller kondensasjonsprodukt av formaldehyd og urea, til ureaoppløs-

ningen, hvorved dannelsen av flyvestøv undertrykkes praktisk talt fullstendig. Resultatet av nærværet av det krystallisasjonshemmende middel er at granulene forblir plastiske slik de er ved dannelsen, slik at det på grunn av rulling og/eller sammenstøt under dannelsen kan erholdes mekanisk sterke, glatte og runde granuler.

De resulterende granuler har høy knusestyrke, stor motstands-dyktighet mot støt og liten tendens til dannelse av flyve-

støv ved abrasjon, og ennvidere klumper eller kaker de seg ikke sammen, ikke engang ved lengre tids lagring, skjønt urea oppviser en sterk naturlig tendens til sammenkaking.

Urea-granuler fremstilt i henhold til en av de kjente fremgangsmåter kan ikke anvendes for fremstilling av heterogene binære og ternære gjødningsblandinger, så som N-P eller N-P-K-blandinger ved bulk-blanding med det billige superfosfat eller trippel-superfosfat, da slike urea-granuler er uforenlige med disse fosfater. Blandinger av slike urea-granuler med superfosfat- eller trippel-superfosfat-granuler blir flytende etter noen tid og danner en uhåndterlig og ubrukelig gjørme. Ifølge et foredrag av G. Hoffmeister og G.H. Megar, fremført under "The Fertilizer Industry Round Table" den 6. november 19 75 i Washington D.C., skyldes denne uforenlighet en reaksjon som følger:

Ved reaksjon mellom 1 mol monokalsiumfosfat-monohydrat, som er hovedbestanddelen i superfosfat og trippelsuperfosfat, med 4 mol urea dannes et urea-monokalsiumfosfat-addukt under avgi-velse av 1 mol vann. Da adduktet har en høy oppløselighet, opp-løses det lett i det frigjorte vann under dannelse av et stort volum av oppløsning, som væter granulene i blandingen, med den følge at reaksjonen forløper med enda større hastighet. Opp til nå er det ikke blitt funnet noe kommersielt akseptablet middel som gjør urea forenlig med superfosfat eller trippelsuperfosfat. Av denne grunn er det praktisk talt bare de mer kostbare fosfat-gjødninger monoammoniumfosfat og diammoniumfosfat som kan anvendes for bulk-blanding med urea.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å til-veiebringe en fremgangsmåte til fremstilling av urea-granuler med ekstraordinære egenskaper, herunder forenlighet med superfosfat- og trippelsuperfosfat-granuler.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er angitt i kravet,

og det vises til dette.

Det er overraskende blitt funnet at granuler fremstilt ifølge oppfinnelsen er forenlige med superfosfat- og trippel-superfosf at-granuler , hvilket gjør dem egnet for bulk-blanding med disse fosfatgjødninger. Blandinger av urea-granuler som er fremstilt ifølge oppfinnelsen, og superfosfat-granuler eller trippel-superfosfat-granuler som ble underkastet "TVA Bottle Test" (nærmere omtalt nedenfor) ved 2 7° C var fremdeles tørre etter 7 uker, mens analoge blandinger med urea-granuler som ikke var fremstilt i henhold til oppfinnelsen, var blitt fullstendig flytende etter 3 dager.

Det er videre blitt funnet at nærværet av magnesiumoksyd under prillingen eller granuleringen av en urea-smelte eller -oppløsning resulterer i at oppbyggingen av granulene forløper feilfritt, og dannelsen av flyvestøv hindres, og de resulterende urea-granuler har dessuten en meget høy knusestyrke og en meget høy tilsynelatende spesifikk vekt. Et ytterligere meget overraskende trekk er at urea-granulene som erholdes ifølge oppfinnelsen, ikke pakker seg sammen, ikke engang etter lengre tids lagring.

Magnesiumoksydet kan anvendes som sådant (MgO) eller i form av fullstendig kalsinert dolomitt (MgO + CaO) eller i form av selektivt kalsinert dolomitt (MgO + CaCO^). En gunstig virkning observeres allerede med en additivmengde tilsvarende 0,1 vekt% MgO, beregnet på vekten av urea i smeiten eller oppløsningen. Fortrinnsvis anvendes additivet i en mengde tilsvarende 0,5-2 vekt% MgO, beregnet på vekten av urea i smeiten eller oppløs-ningen. Om det ønskes, kan høyere andeler anvendes, men dette gir ikke noen spesielle fordeler. Additivet kan tilsettes i form av et pulver til urea-smelten eller -oppløsningen før prillingen eller granuleringen.

Etter at granulene er dannet, blir de fortrinnsvis kjølt til 30°C eller til en lavere temperatur, eksempelvis ved hjelp av en luftstrøm, hvis vanninnhold fortrinnsvis er blitt redusert i sådan grad at granulene ikke absorberer fuktighet fra kjøle-luften under kjø\eprosessen.

Som nevnt kan urea-granuler fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blandes med superfosfat- eller trippel-superfosf at-granuler og eventuelt et eller flere andre granulære stof-fer. i tillegg til urea og superfosfat eller trippel-superfosfat blir for det meste en kaliumgjødning inkludert i blandingen,

så som KC1. For å hindre segregering av blandingen må granul-dimensjonene av de bestanddeler som skal blandes, tilpasses hverandre.

For ytterligere informasjon vedrørende fremstilling av gjødningsgranuler vises til U.S. patent nr. 3 130 225 når det gjelder prilling, U.S.patent nr. 4 008 064 når det gjelder granulering på tallerkengranulator, britisk patent nr. 894 773

når det gjelder granulering i trommelgranulator og til nederlandsk patentsøknad nr. 78.06213 når det gjelder granulering i hvirvelskikt.

Effekten av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse vil fremgå av de følgende eksempler. Den "TVA Bottle Test" som er nevnt i eksemplene, tjener til å bestemme forenligheten mellom urea-granuler og superfosfat- og trippel-superfosfat-granuler.

I denne test ble en blanding av de urea-granuler som skulle ut-prøves og superfosfat- eller trippel-superfosfat-granuler holdt i en lukket flaske med et volum på 12 0 cm^ ved 2 7°C, og til-standen ble undersøkt periodisk. Den observerte tilstand evalueres som følger:

Blandingens tilstand

D = tørr, frittløpende

W-l = stedvis fuktighet, men anvendbar

W-2 = fuktig og noe klebende, men sannsynligvis anvendbar

W-3 = gjennomvåt og klebende, uegnet for anvendelse

W-4 = meget våt, uegnet for anvendelse

H = hardt, sammenbaket, uegnet for anvendelse

I den "sekketest" som er nevnt i eksemplene, ble de undersøkte granulers sammenbakningstendens bestemt. I denne test ble urea-granuler pakket i sekker på 35 kg, som ble lagret under en vekt på 1000 kg ved 27°C. Etter en måned ble det gjennom-snittlige antall klum<p>er pr. sekk bestemt, og klumpenes gjennom-snittlige hardhet ble målt. Med hardhet menes her den kraft i kg, målt ved hjelp av et dynanometer, som er påkrevet for å

knuse en klump på 7 x 7 x 5 cm.

Det krystallisasjonshemmende middel F 80 som er nevnt i eksemplene, er en klar viskøs væske som er kommersielt tilgjen-gelig under navnet "Formurea 80", er stabil mellom -20°C og

+40°C og som ifølge analyse inneholder, pr. 100 vektdeler,

ca. 20 vektdeler vann, ca. 23 vektdeler urea og ca. 57 vektdeler formaldehyd, hvor ca. 55% av formaldehydet er bundet som trimetylurea, mens resten foreligger i ubundet tilstand.

Eksempel I

Forsøk ble utført i hvilke en vandig ureaoppløsning med og uten et kjent krystallisasjonshemmende middel (F 80) og med magnesiumoksyd som krystallisasjonshemmende middel ble inn-sprøytet i et hvirvelskikt av ureapartikler. Granuleringsbetingelsene og de resulterende granulers fysikalske egenskaper er angitt i tabell A.

Eksempel II

En påfølgende forsøksserie ble utført analogt med forsøkene

i eksempel I, men under anvendelse av selektivt kalsinert dolomitt og fullstendig kalsinert dolomitt som krystallisasjonshemmende middel i stedet for magnesiumoksyd. Granuleringsbetingelsene og de resulterende granulers fysikalske egenskaper er angitt i tabell B.

Eksempel III.

En hovedsakelig vannfri ureasmelte med og uten tilsatt magnesiumoksyd ble innsprøytet i den øvre del av et prilletårn i en oppadrettet luftstrøm av omgivelsestemperatur. De resulterende prills hadde fysikalske egenskaper som angitt i tabell C.

Eksempel IV

En urea-smelte til hvilken magnesiumoksyd var blitt tilsatt,

ble granulert i en roterende, horisontal granuleringstrommel med en diameter på 90 cm og en bredde på 60 cm. Trommelen var på sin innervegg forsynt med 8 langsgående remser på 3,5 x 6 0 cm an-

ordnet i like store avstander fra hverandre. Hastigheten var 15 omdreininger pr. minutt. Trommelen ble påfyllt 60 kg urea-granuler med en gjennomsnittlig diameter på 1,8 mm og en tempe-

ratur på 80°C. Under anvendelse av to hydrauliske spredere ble 60 kg vannfri urea-smelte (99,8 vekt% urea), til hvilken 0,6 vekt% MgO var blitt tilsatt, og som hadde en temperatur på 140-145°C, sprøytet inn i den roterende trommel med en hastighet på ca. 100 kg/ time over de granuler som drysset ned fra de langsgående remser. Granuleringen ble utført ved 110°C.

Ved slutten av forsøket ble granulene kjølt til ca. 30°C og siktet. Produktgranulene hadde en god rundhet og en glatt over-flate. Deres tilsynelatende densitet var 1,288 g/cm"^, og knuse-styrken, diameter 2,5 mm, var 3,5 kg. Flyvestøvdannelsen var 3,9 g/kg. Granulene hadde praktisk talt ingen tendens til sammenbakning. 50/50-blandinger med SSP og med TSP var anvendbare i over 60 dager. Produktets sikteanalyse var som følger:

gjennomsnittlig diameter : 3,0 mm

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av urea-granuler, hvor en urea-smelte med et vanninnhold på høyst 0,3 vekt% prilles, eller en urea-smelte eller en vandig urea-oppløsning granuleres i en tallerken-granulator, en trommel-granulator eller i et virvelskikt, karakterisert ved at man priller eller granulerer en urea-smelte eller -oppløsning inneholdende magnesiumoksyd eller selektivt eller fullstendig kalsinert dolomitt i en mengde tilsvarende 0,1-2 vekt% MgO, fortrinnsvis tilsvarende 0,5-2 vekt% MgO, beregnet på innholdet av urea i smeiten eller oppløsningen.