NO154743B - Fremgangsmaate for fremstilling av granuler inneholdende urea som hovedkomponent og gjoedningsblanding av slike granuler. - Google Patents

Description

Det er kjent forskjellige metoder for fremstilling av urea granuler. En av disse er prilling, og her mener man med dette en metode hvor en tilnærmet vannfri ureasmelte (med et vanninnhold mindre enn 0,1-0,3 vektprosent) sprøytes ut fra toppen av et prilletårn i motstrøm til luft som har samme temperatur som uteluften, og hvor dråpene går over i fast form. De resulterende prills har en maksimal diameter på tilnærmet 2 mm, og mekanisk er de nokså svake.

Ureagranuler som har større diameter og bedre mekaniske egenskaper, kan fremstilles ved granulering av en tilnærmet vannfri ureasmelte i en trommelgranulator, f.eks. ved spherodizer teknikk, slik det er beskrevet i GB-patent nr. 894 773 eller i en tallerkengranulator, f.eks. slik det er beskrevet i US-patent nr. 4 008 064, eller ved granulering av en vandig urealøsning i fluidisert bed, f.eks. som beskrevet i NL-patentsøknad nr. 78 06213. I en prosess ifølge -sistnevnte publikasjon sprøytes en vandig urealøsning med en konsentra-sjon på 70-99,9 vektprosent, fortrinnsvis 85-96 vektprosent,

i form av svært fine dråper som har en midlere diameter på 20-120 mikron inn i en fluidisert bed .av ureapartikler ved en temperatur hvor vannet fra løsningen som sprøytes på partiklene fordamper og hvor urea størkner på partiklene og derved former granuler av ønsket størrelse, som kan være 25 mm eller mer. Ettersom det dannes en heller stor del støv i denne prosessen, spesielt hvis urealøsningen som anvendes som startmateriale inneholder mer enn 5 vektprosent vann, i spesielle tilfelle mer enn 10 vektprosent vann, anvendes det fortrinnsvis et krystallisasjonsforsinkende middel for urea.

Spesielt kan det tilsettes et vannløselig additiv- eller kon-densasjonsprodukt av formaldehyd og urea til urealøsningen, og derved vil dannelsen av støv bli praktisk talt fullstendig undertrykt. Nærvær av det krystallisasjonsforsinkende middel resulterer i at granulene forblir plastiske under sin oppbygging. Derved dannes mekanisk sterke, glatte og runde granuler på grunn av rotasjon og/eller støt under granuler-ingsdannelsen. Slik fremstilte granuler har høy knusestyrke, høy motstand mot støt, og en lav tendens for dannelse av støv når de gnis mot hverandre. Dertil kaker ikke granulene sammen, selv når de lagres for lengre tid, på tross av at urea har en høy naturlig kakningsténdens.

Det er kjent gjødselgranuler som i tillegg til urea inneholder en eller flere andre gjødselkomponenter. Slike granuler kan fremstilles ved prilling eller granulering i en trommelgranulator eller i en tallerkengranulator utfra en tilnærmet vannfri ureasmelte som inneholder en eller flere andre gjødselkomponenter i finfordelt fast form. Slike granuler kan også fremstilles ved granulering i fluidisert bed utfra en vandig urealøsning som inneholder en eller flere andre gjødselkomponenter i løsning og/eller suspensjon.

Eksempler på gjødninger som ofte bearbeides til granuler sammen med urea, er amraoniumsulfat, ammonioumdihydrogenfosfat og diammoniumhydrogenfosfat.

Granuler som inneholder urea og ammoniumsulfat, anvendes

for gjødsling av jorder som har et lavt innhold av svovel, og granulene inneholder ofte opptil 40 vektprosent, og fortrinnsvis 15-20 vektprosent ammoniumsulfat. Granuler som inneholder urea og ammoniumdihydrogenfosfat eller di-ammoniumhydrogenf os fat , fremstilles ofte etter forbrukerens spesifikasjoner, og han krever en viss prosent av fosfat i granulene. Andre gjødninger er også av og til fremstilt med urea i granulene.

Man har nå funnet at vannløselige aluminiumforbindelser er gode krystallisasjonsforsinkende -nidler for urea og at granuler fremstilt ved prilling eller granulering av en ureasmelte eller en løsning som inneholder slike midler har helt spesielle egenskaper, selv om ureasmelten eller løsningen inneholder en eller flere andre gjødninger i løsning oq/eller suspensjon.

Oppfinnelsen vedrører følgelig en prosess for fremstilling av granuler inneholdende urea som hovedkomponent, ved prilling eller granulering av en ureasmelte eller en vandig urealøs-ning, og hvor smeiten eller løsningen kan inneholde en eller flere andre gjødninger, slik som ammoniumsulfat, ammoniumdihydrogenfosfat og diammoniumhydrogenfosfat i løsning og/eller suspensjon. Det tilsettes også et krystallisasjonsforsinkende middel for urea. Det. spesielle ved prosessen er at et vannløselig aluminiumsalt i en mengde av 0,1-1,5 vektprosent, beregnet som Al^ O^, tilsettes smeiten, løsningen eller suspensjonen som skal prilles eller granuleres.

Man har overraskende funnet at nærvær av et vannløselig uorganisk aluminiumssalt under prillingen eller granuleringen resulterer i at oppbyggingen av granuler fungerer godt og at dannelse av flyvestøv forhindres, og at de resulterende granuler dertil har en høy knusestyrke, en høy tilsynelatende spesifikk vekt, og en vesentlig redusert kakningstendens, og i visse tilfeller kakes ikke granulene sammen selv når de lagres i lengre tid. Man har videre funnet at granuler som er fremstilt ifølge oppfinnelsen er forenlige med enkel- eller trippel-superfosfatgranuler (henholdsvis SSP og TSP), dette gjør dem anvendbare for bulkblanding med slike fosfatgjød-ninger.

Konvensjonelle ureagranuler er kjent for at de ikke kan anvendes i heterogene, binære eller ternære gjødningsbland-inger, slik som NP- eller NPK-blandinger, ved bulkblanding med billig enkel- eller trippel-superfosfat ettersom slike ureagranuler er uforenlige med disse fosfater. Blandinger av slike ureagranuler med enkel- eller trippel-superfosfatgranuler blir flytende etter en tid og danner uhåndterlig og ubrukbar gjørme. Ifølge en artikkel som ble presentert av G. Hoffmeister og G.H. Megar under "The Fertilizer Industry Round Table" i Washington D.C. den 6. november 1975, er grunnen til denne uforenbarhet en reaksjon ifølge følgende ligning:

På grunn av reaksjonen av 1 mol monokalsiumfosfatmonohydrat, hovedkomponenten av SSP og TSP, med 4 mol urea, dannes det en urea monokalsiumfosfat adduct, og derved frigjøres 1 mol vann. Ettersom denne adduct er meget løselig, løses den straks i det vannet som frigjøres og resulterer i en løsning med stort volum som fukter granulene i blandingen og fører til at reaksjonen fremskrider enda hurtigere. Det er ikke kjent noen kommersielt aksepterbare midler for å gjøre urea forenlig med SSP og TSP. Faktisk er de dyrere fosfatgjød-ninger som monoammoniumfosfat og diammoniumfosfat hittil blitt brukt ved bulkblanding med urea.

Granuler fremstilt ifølge oppfinnelsen, og som inneholder urea som hovedkomponent, er imidlertid forenlige med SSP- og TSP-granuler i alle forhold, og dette gjør dem anvendbare for bulkblanding med slike fosfatgjødninger.

Eksempler på vannløselige uorganiske aluminiumsalter som kan brukes i en prosess ifølge oppfinnelsen, er aluminiumklorid, aluminiumsulfat og basisk aluminiumsulfat, NaAlCSO^^-Aluminiumsaltet settes til ureasmelten eller løsningen som skal prilles eller granuleres i proporsjoner ekvivalente til 0,1-1,5 vektprosent Al^ O^, fortrinnsvis ekvivalente til 0,4-1 vektprosent A^O^, beregnet på basis av innholdet av faste stoffer i smeiten eller løsningen. Proporsjoner på mer enn 1,5 vektprosent, beregnet som A^O^» er ikke skadelige, men de gir heller ingen spesielle fordeler. Additivene kan tilsettes i form av pulver eller i forrn av

en vandig løsning eller suspensjon i de tilfeller en vandig løsning eller suspensjon granuleres.

Fortrinnsvis kjøles granulene til 30°C eller lavere etter

at de er dannet, f.eks. ved hjelp av en luftstrøm hvis fuktighetsinnhold er blitt redusert fortrinnsvis slik at granulene under kjølingen ikke absorberer fuktighet fra den kalde luften.

Oppfinnelsen vedrører også forenlige, heterogene gjødnings-blandinger av ureainneholdende granuler fremstilt ifølge oppfinnelsen, med SSP- og TSP-granuler og, om ønsket, en eller flere andre granulære substanser.

Generelt er en kaliumgjødning, slik som KC1, inkludert i blandingen i tillegg til granuler inneholdende urea og SSP- eller TSP-granuler. Partikkelstørrelsen til komponentene som skal blandes, bør tilpasses hverandre for å hindre segre-gering av blandingen.

For ytterligere informasjon angående fremstilling av gjød-ningsgranuler vises det til US-patent nr. 3 130 225 for prilleprosessen, til US-patent nr. 4 008 064 for granulering i tallerkengranulator, til GB-patent nr. 894 773 for granulering i en trommelgranulator og til NL-patentsøknad nr.

78 06213 for granulering i fluidisert bed.

Hvis granuleringen utføres i en fluidisert bed, anvendes

det som utgangsmateriale en vandig urealøsning med en ureakonsentrasjon på minst 70 vektprosent og fortrinnsvis 85-96 vektprosent. For granulering av urea sammen med en eller flere andre gjødninger, anvendes det fortrinnsvis en urealøsning med en ureakonsentrasjon på 90-95 vektprosent,

og til denne løsningen tilsettes de andre gjødningene i fast form, fortrinnsvis i finfordelt form, eller som en vandig løsning. Løseligheten til gjødningen som skal tilsettes i den vandige urealøsningen varierer. Løseligheten til ammoniumsulfat i en 95% urealøsning er således 12% og i en 90 vektprosent løsning er den 20%. Ammoniumdihydrogenfosfat og diammoniumhydrogenfosfat kan danne meget viskøse løsninger med en 90-95 vektprosent urealøsning som er vanskelig å sprøyte ut. Dette kan forhindres ved å tilføre urealøsningen og en vandig løsning av fosfatet separat til utsprøytningsanordningene og blande dem sammen bare en kort tid før blandingen sprøytes ut.

Eksempel I

Effekten av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen demonstreres ved følgende test, hvor en vandig urealøsning med og uten et kjent krystallisasjonsforsinkende middel og med et vannløse-lig uorganisk aluminiumsalt som krystallisasjonsforsinkende middel ble sprøytet inn i en fluidisert bed av ureapartikler. Granuleringsbetingelsene og de fysikalske egenskaper til de resulterende granuler er angitt i den etterfølgende tabell.

"TVA Bottle Test" som det refereres til i tabell A, tjener til å bestemme forenligheten av ureagranuler med SSP- og TSP-granuler. Ved en slik test blir forholdene til en blanding av ureagranuler som skal undersøkes sammen med SSP- og/eller TSP-granuler holdt i en lukket flaske på

120 cm^ ved 27°C og derpå periodevis kontrollert. Blandingen ble karakterisert som anvendbar for bruk så lenge den ikke viste mer enn noen fuktige flekker ved denne test.

Ved hjelp av de "sekkelagringsforsøk" det refereres til i tabell A, ble kakningstendensen til granulene undersøkt og bestemt. Under disse undersøkelsene var ureagranulene pakket i sekker på 3 5 kg som ble lagret ved 27°C under en vekt på 1000 kg. Vektprosent klumper pr. sekk ble bestemt etter 1 måned og klumpenes midlere hardhet ble målt. Med hårdhet slik den er brukt i denne forbindelse menes kraft i kilo utøvet av et dynamometer for disintegrering av klumper på 7x7x5 cm.

Det krystallisasjonsforsinkende middel F 80, omtalt i tabell A, er en klar viskøs væske som er kommersielt tilgjengelig under navnet "Formurea 80". Denne er stabil mellom -20°C og +40°C. Ved analyse er den funnet å inneholde tilnærmet 20 deler vann, tilnærmet 23 deler urea og tilnærmet 57 deler formaldehyd pr. 100 vektdeler. Tilnærmet 55% av formaldehyd-mengden er bundet som trimetylolurea og balansen er tilstede i ikke-bundet form.

Eksempel II

I en ytterligere serie av undersøkelser ble en tilnærmet vannfri ureasmelte med og uten tilsats av aluminiumsulfat sprøytet ut fra toppen av et prilletårn i motstrøm til luft med omgivelsestemperatur.

De fysikalske egenskapene til de resulterende prills er angitt i tabell B.

En vandig ureasmelte (99,8 vektprosent urea), hvortil det var tilsatt 2 vektprosent Al2(SO^)3.lVf^O, ble granulert i en roterende, horisontal granuleringstrommel med en diameter på 90 cm og en bredde på 60 cm. De indre veggene til trommelen var utstyrt med åtte jevnt fordelte longitudinale plater på 3,5 x 60 cm. Trommelen roterte med en hastighet på

15 omdreininger pr. minutt. Trommelen ble fylt med 60 kg ureagranuler som hadde en midlere diameter på 1,9 mm og en temperatur på 80°C. 60 kg ureasmelte med en temperatur på 140-145°C ble sprøytet inn i den roterende trommelen ved hjelp av to hydrauliske dyser ved en hastighet på tilnærmet 120 kg/t over granulene som strømte ned fra de longitudinale platene. Granuleringen foregikk ved 180°C. Forsøket ble avsluttet ved at granulene ble kjølt til tilnærmet 30°C og siktet. Produktgranulene hadde god rundhet og en glatt over-flate. Den tilsynelatende tetthet var 1,279 g/cm 3og knuse-styrken for 2,5 mm diameter var 3,3 kg. Støvdannelsen var 0,5 g/kg. Granulene utviste tilnærmet ingen kaknings-tendenser. Blandinger med SSP (50/50) og med TSP (50/50) var anvendelige for bruk etter mer enn 60 dager. Sikteanalysene for produktet var som følger:

Eksempel IV

I en serie granuleringsforsøk ble en suspensjon av finknust ammoniumsulfat i en 95 vektprosent vandig urealøsning med et kjent krystallisasjonsforsinkende middel (F 80) og med aluminiumsulfat som krystallisasjonsforsinkende middel, sprøytet inn i en fluidisert bed av ureapartikler. Suspen-sjonens ammoniumsulfatinnhold var 20 vektprosent. Suspensjonen ble sprøytet inn ved en temperatur på 120-130°C og ved en hastighet på tilnærmet 300 kg/t. Innsprøytinger, ble utført ved hjelp av fordysningsluft som hadde en temperatur på 140°C og et overtrykk på 0,35 kg/cm^ og en hastighet på tilnærmet 140 Nm /t. Beden ble fluidisert med luft med en hastighet på o 650-850 Nm 3/t. Fluidiseringsluftens temperatur ble kontrollert slik at temperaturen til beden ble holdt mellom 105 og 108°C.

Under alle forsøkene foregikk oppbyggingen av granuler i den fluidiserte bed helt tilfredsstillende. Produktet inneholdt bare små mengder fint materiale, hvilket betyr at den ut-sprøytede suspensjonen ble brukt praktisk talt fullstendig til oppbygging av granuler. De kjemiske og fysikalske egenskaper til de resulterende granuler er angitt i følgende tabell.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved prilling eller granulering av granuler, som inneholder urea som hovedkomponent, utfra en ureasmelte eller en vandig urealøsning, og hvor smeiten eller løsningen kan inneholde en eller flere andre gjødninger slik som ammoniumsulfat, ammoniumdihydrogenfosfat og diammoniumhydrogenfos fat i løsning og/eller suspensjon, hvor det også tilsettes et krystallisasjonsforsinkende middel for urea karaterisert ved at et vannløselig alumniumssalt i en mengde av 0,1-1,5 vektprosent, beregnet som Al^ O^, settes til smeiten, løsningen eller suspensjonen som skal prilles eller granuleres. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karaterisert ved at mengden av aluminiumssalt er 0,4-1 vektprosent, beregnet som A^O^. En forenlig heterogen gjødningsblanding karakterisert ved at den består av ureainneholdende granuler fremstilt ved fremgangsmåten ifølge krav 1-2 med enkel-superfosfat- eller trippel-superfosfatgranuler og even-tuelt en eller flere andre granulære gjødninger slik som kaliumklorid.