NO155963B - Fremgangsmaate og apparat for kontinuerlig totrinns fremstilling av kunstgjoedsel. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for kontinuerlig totrinns fremstilling av kunstgjødsel, spesielt NP/NPK inneholdende ammoniumfosfater, hvor det første trinn gjennomføres ved at det i en første blande-granuleringssone innføres faste råmaterialer, resirkulert tørket produkt fra en sikteinnretning, flytende materialer og eventuelt et ammoniakkholdig fluid, det oppnådde fuktige,oppdelte faste produkt overføres til en blandetørkesone, som gjennomstrømmes av en eventuelt oppvarmet gass-strøm, hvor det annet trinn gjennomføres, og det innføres samti-

dig en sur væske og et ammoniakkholdig fluid i en rørreaktor hvorfra det oppnås en reaksjonsblanding bestående av pulp og vanndamp, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at en delvis nøytralisering av den nevnte sure væske gjennomføres med det nevnte ammoniakkholdige fluid ved hjelp av minst en begrenset og langstrakt reaksjonssone i form av en rør-reaktor som munner ut i blande-tørkesonen, slik at den nevnte pulpblanding og vanndampen frambrakt ved reaksjonen kastes ut over produktet tilført fra blande-granuleringssonen, og samtidig tørkes det resulterende produkt som tas ut ved utgangen fra blandetørkesonen , idet eventuelt en del av den sure væske føres til en ytterligere rørreaktor for nøytralisering før den så føres til blande-granuleringssonen.

Oppfinnelsen vedrører også et apparat for utøvelse av den nevnte fremgangsmåte, og det særegne ved apparatet i henhold til oppfinnelsen er at det i serie omfatter en blande-granuleringssone og ;en blande-tørkesone utstyrt med en rørformet reaktor.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Man har i mange år fremstilt granuler av kunstgjødsel ved å gå

ut fra flytende råmaterialer. En tilsynelatende enkel metode går ut på å gjennomføre granuleringen og tørkingen i et enhetlig anlegg, som f.eks. omhandlet i de franske patentskrifter 1.100.817 og 1.351.668. Denne type anlegg medfører imidlertid visse ulemper, som høyt vanninnhold i den fuktige produktpulp,

begrenset produksjonskapasitet, små muligheter for fremstilling av bestemte sammensetninger, og likeledes manglende mulighet til å tilføre en tilleggsmengde av ammoniakk til den fuktige, faste f ase.

Man har da orientert seg mot fremstilling av granuler i to sepa-rate operasjoner i en blande-granuleringssone og en blande-tørke-sone, montert i serie i et granuleringsanlegg.

Når man imidlertid i et klassisk granuleringsanlegg innfører en stor mengde råmaterialer i flytende form (smeltet masse eller vandig oppløsning eller suspensjon av gjødningsstoffer), er det nødvendig å resirkulere en stor mengde tørket material til granuleringssonen for å nedsette fuktighetsinnholdet og temperaturen til et nivå som er forlikelig med en effektiv granulering. Den nødvendige resirkulasjon er vanligvis 5 til 12 ganger så stor som produksjonen.

I det franske patentskrift 1.389.361 har man foreslått å unngå denne ulempe ved at man forstøver en del av de flytende gjødnings-substanser i tørkesonen, spesielt en pulp av monoammonium- og diammonium-fosfater. Den nødvendige resirkulasjon av det tørkede material er derved redusert til mindre enn 5 ganger produksjonen.

Denne prosess nødvendiggjør imidlertid et anlegg for nøytralise-ring av fosforsyren med ammoniakk, omfattende f.eks. 1 eller 2 beholdere med omrøring. Vanndampen som frembringes ved reaksjons-varmen skal separeres fra pulpen og fjernes ved hjelp av passende innretninger. Det er likeledes nødvendig med en pumpe for å

føre pulpen under trykk til tørkesonen, en pulpmåler, og en for-støvningsinnretning for innføring av pulpen i tørkesonen.

Pulpen skal være tilstrekkelig fluid til at den kan pumpes og forstøves, og dette krever et vanninnhold på mellom 12 og 20%,

alt etter atomforholdet N/P i blandingen av monoammonium- og diammonium-fosfater.

Når atomforholdet er 1,6, som angitt i det franske patentskrift 1.389.361, er det kjent at ammoniakk-tapene ved nøytralisasjonen og tørkingen er høye;d.v.s. omtrent 10 til 20% av den innførte ammoniakk. Man kan gjenvinne dette tapet i et passende vaskesy-stem ved hjelp av f.eks. fosforsyre, men for at sirkulasjonsvæsken i vaskesystemet skal forbli tilstrekkelig fluid, må man innføre en stor mengde vann proporsjonalt med den mengde ammoniakk som skal gjenvinnes. Dette øker dimensjonene av tørkesonen og det kalorimetriske forbruk.

Ved fremstilling av kunstgjødsel er det likeledes kjent å anvende en rørreaktor for gjennomføring av kontakten mellom svovelsyren eller fosforsyren og ammoniakk og å separere vanndampen, som skriver seg fra den frembrakte pulp, i en syklon, som beskrevet i US patentskrift 2.755.176 eller US patentskrift 3.310.371. Uheldigvis er syklonseparatoren utsatt for tilstopping som gjør driften vanskelig.

Man har likeledes foreslått å fremstille gjødningsmidler på basis av ammonium-fosfat og ammoniumsulfat ved hjelp av en rørreaktor for nøytralisering av syrene som munner direkte ut i granuleringssonen uten på forhånd å ha separert vanndampen, som beskrevet i US patentskrift 3.354.942. Denne prosess passer muligvis for tilfellet med forholdsvis lite oppløselige salter, som ammonium-fosfat og ammoniumsulfat, men også her må man for å unngå et for stort resirkulasjonsforhold innføre en del ammoniumsulfat i tørr tilstand eller en del av P^Oj i form av fast superfosfat, som det fremgår av eksemplene i det nevnte patentskrift. I det tilfelle hvor man i kunstgjødselen innfører meget oppløselige substanser i varm tilstand, som ammoniumnitrat eller urea inn-ført i granuleringssonen i form av en oppløsning, vil en direkte innføring av vanndampen over produktlaget utviklet fra nøytralisasjonsvarmen av syrene, spesielt forhøye temperaturen og fuktigheten av produktet inneholdt i granuleringssonen og nødvendiggjøre en høy resirkulasjon, vanligvis på mellom 6

og 10 ganger produksjonen, alt etter den fremstilte kunstgjød-

selens sammensetning og innholdet av vann i de anvendte råmaterialer.

Den foreliggende oppfinnelse tillater en eliminering av disse ulemper og forenkler betraktelig anleggene, ved at man utelater beholdere for nøytralisasjon av fosforsyren med ammoniakk, separering og fjerning av den frembrakte vanndamp, pumpen for den fuktige pulp, måling av pulpmengderi og forstøvingsinnretningen for pulpen ved inngangen til tørkesonen.

Et annet formå! for oppfinnelsen er fremstilling av gjødnings-midler, enten NP eller NPK, i granulert form inneholdende ammoniumnitrat eller urea, ved å gå ut fra nitrogenholdige og fosfatT holdige råmaterialer i fullstendig flytende form, idet resirkulasjonsfaktoren for det tørkede material er svært mye mindre, enn ved de tradisjonelle fremgangsmåter og bare 2 til 5 ganger så stor som produksjonen.

Et ytterligere formål for oppfinnelsen er å tillate forstøvning

i tørkesonen av en meget konsentrert pulp, eller endog en smelr tet masse, inneholdende bare 1 til 8% vann, for å redusere dimensjonene av tørkesonen og nedsette eller endog eliminere varmeforbruket.

Et ytterligere formål for oppfinnelsen er å redusere tapet av ammoniakk ved gjenvinning i gassvaskesystemet, noe som på tilsvarende måte medfører forenkling av utstyr og varmeøkonomi.

Et ytterligere formål for oppfinnelsen er fremstilling av granulert diammoniumfosfat med en meget lavere resirkulasjonsgrad enn ved tidligere kjente prosesser.

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen føres vanndampen sammen med pulpen inn i blande-tørkesonen, mens i de forskjellige fremgangsmåter som tidligere er anvendt, blir alltid vanndampen utviklet ved reaksjonen mellom syre og ammoniakk separert fra pulpen før denne, blandet med faststoffene, kommer ut.i blandetørkesonen. Separasjonen foregår i nøytralisasjonsbeholderen, ved utgangen av rørreaktoren, eller i selve blande-granuleringssonen .

I motsetning til læren i henhold til kjent teknikk, oppnår man

på uventet måte at effektiviteten av tørkingen ikke nedsettes når man i tørkesonen samtidig innfører den fuktige pulp og vanndampen fremstilt ved reaksjonen mellom syre og ammoniakk.

Blandesonen etableres ved hjelp av kjente innretninger, som en blandeinnretning, en roterende skråplateinnretning, en roterende trommel eller en annen type blandeinnretning. Det faste resirkulerte produkt innføres kontinuerlig sammen med de faste råmate<- - rialer, f.eks.etkaliumsalt eller superfosfat, og flytende materialer som en pulp av ammoniumfosfat, en konsentrert oppløsning av ammoniumnitrat eller urea. Ved tidligere kjente fremgangsmåter oppnås det vesentlige av granuleringen i denne blandeinnretning, og av denne grunn kalles den her "blande-granuleringssone".

Det er kurant praksis å injisere ammoniakken i det indre av den faste fuktige masse i bevegelse, for å nøytralisere surheten av

superfosfatet, og for å øke atomforholdet N/P i ammoniumfosfatet.

Blande-tørkesonen realiseres foretrukket ved hjelp av en roterende tørketrommel som innvendig er utstyrt med røreblader for å løfte det faste fuktige produkt som skriver seg fra blande-granuleringssonen og fordele dette i det nyttbare volum.

Apparatet gjennomstrømmes av en strøm av varme gasser som sirku-lerer foretrukket i samme retning som produktet beveger seg.

Den begrensede og langstrakte reaksjonssone utgjøres av en innretning som oftest kalles "rør-reaktoret uttrykk som anvendes i det etterfølgende. Denne kan være en enkel sylinder av ild-fast material utstyrt med åpninger ved den ene ende for tilførsel av reaksjonskomponenter. Denne sylinder eller rør kan være

utstyrt med elementer for å fremme strømningen av fluidene ,

f.eks. skruer, ledeplater, albuer, sinusformede elementer, av-smalninger, utvidelser eller venturi-elementer. Foretrukket be-stemmes dimensjonene og konfigurasjonen av apparatet slik at fik-seringsutbyttet av ammoniakk er over 99% når man nøytraliserer fosforsyren i monoammonium-fosfat-trinnet.

Man anbringer fordelaktig munningen for utløpet av rør_reaktoren

ved eller nær inngangen til tørketrommelen, og foretrukket ved dennes akse. I dette tilfelle orienteres apparatet slik at strålen av reaksjonsprodukter støter mot veggen i tørketrommelen så langt unna som mulig. Den initiale vinkel av denne stråle i forhold til aksen for tørketrommelen er liten på grunn av at munningen for utgangen er nær dennes akse.

Man kan videre installere flere rør-reaktorer ved siden av hver-andre, i den beskrevne posisjon. Man kan likeledes utstyre rør-reaktoren med flere utløpsmunninger. I stedet for at man foretrukket generelt installerer rør-reaktoren ved inngangen til blande-tørkesonen, er det likeledes mulig å arbeide med rør-reak-toren installert ved den annen ende, ved utløpet fra blande-tør-kesonen, og ragende ut mot oppstrømssiden av reaksjonsproduktene.

Det ammoniakkholdige fluid som innføres i rør-reaktoren er vanligvis vannfri ammoniakk i flytende eller gassformet tilstand.

Fluidet kan også være en vandig løsning av ammoniakk inneholdende eventuelt ammoniumnitrat og/eller urea.

Den sure væske som innføres i rør-reaktoren er generelt vandig fosforsyre med en konsentrasjon på omtrent 30 til 54% P2O5 eller en sur pulp inneholdende fosforsyre. Man kan også samtidig inn-føre svovelsyre og/eller salpetersyre.

Reaksjonen mellom disse syrer og ammoniakk følges av en kraftig utvikling av varme som frembringer koking av væsken.

Man oppnår da ved utgangen av rør-reaktoren en kraftig stråle

av vanndamp og en pulp av ammoniumsalter som trenger gjennom til det indre av blande-tørkesonen. Pulpen kastes ut i forstø-vet tilstand mot regnet av faste partikler som faller fra ledeplatene og mot produkter som ruller rundt på bunnen av blande-tørkesonen. Hoveddelen av pulpen kleber seg til overflaten av de partikler som kommer fra blande-^granuleringssonen og danner ganske regelmes-sige korn, med midlere størrelse litt større enn ved utgangen av blande-granuleringssonen. Man har iakttatt at når man anvender fosforsyre med tilstrekkelig konsentrasjon, f.eks. omtrent 49% P2C5 vil en del av de dråper som slynges ut i blande-tørkesonen unngå å slå an mot det faste produkt mens de ennå er i flytende tilstand. Disse dråper størkner i flukten og gir andledning til små kuler med diameter generelt mellom 0,1 og 0,4 mm. Disse gjenfinnes fullstendig i det tørkede produkt som resirkuleres til blande- granuleringssonen, idet de enten er blitt medrevet i luftstrømmen og gjenvunnet i bunnen av syklonene, eller de er separert fra ferdigproduktet ved klassifisering.

Den mengde av pulpen som størkner til små kuler uten å klebe seg

til partiklene som kommer ut fra blande-granuleringssonen varierer alt etter formen av ledeplatene i blande-tørkesonen, orienteringen av strålen, osv., og utgjør vanligvis mellom 20 og 40% av mengden av pulp som kommer ut fra rør-reaktoren. Dette uventede resultat, som bekreftes senere, utnyttes fordelaktig ved oppnåelse av for-høyet atomforhold N/P i sluttproduktet.

Ved den foreliggende fremgangsmåte, innføres vanndampen dannet ved reaksjonen sammen med pulpen i blande-tørkesonen. Tilstede-værelsen av vanndamp nedsetter ikke effektiviteten av tørkingen.

I motsetning viser det seg at denne vanndamp, som kommer ut av rør-reaktoren med en temperatur fra 120 til 160°C, bidrar med kalorier til tørkeluften som trekkes ut fra blande-tørkesonen med en temperatur fra 85 til 105Oc. Vanndampen bidrar således med en varmemengde som er nødvendig for tørkingen og som fører til nedsettelse av varmeforbruket.

En av fordelene méd rør-reaktoren er at den tillater oppnåelse

av en pulp med lavt vanninnhold, mindre enn f.eks. 8%, og så lavt som 2%, ved at man anvender syrer med passende konsentrasjon. Hvis man samtidig innfører en meget konsentrert oppløs-ning eller et smeltet produkt i blande-granuleringssonen,

f.eks. en oppløsning av ammonium-nitrat med konsentrasjon høyere enn 94%, -eller av urea, kan de varmemengder som utvikles ved reaksjonene og krystallisasjonene, bortsett fra den høye temperatur av produktene som kommer inn i blande-tørkesonen, vise seg tilstrekkelige for avdamping av vannet, uten at man behøver å oppvarme luften som slippes inn i blande-tørkesonen. Denne fungerer da samtidig som tørke-og preliminær kjøleinnretning. Ved nedsettelse av resirkulasjonen og fullstendig utnyttelse av var-memengdene fra reaksjonen tillater fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen betraktelige besparelser i energiomkostningene.

Den mengde flytende material som innføres i blande-granuleringssonen, skal i det minste være tilstrekkelig for å blande de faste stoffene og agglomerere støvet slik at man unngår at de svever rundt i tørken. Oftest foretrekkes oppnåelse av et delvis granulert produkt inneholdende f.eks. 30 ,til 50% korn med ønsket størrelse fra utgangen av blande-granuleringssonen.

Hvis mengden av flytende råmaterial, bortsett fra syrene, som innføres i blande-granuleringssonen ikke er tilstrekkelig for å oppnå den ønskede kornstørrelse; kan et enkelt tiltak tillate dette.

Dette består i å oppdele strømmen av syrer i to deler. En del føres til rør-reaktoren som munner ut i blande-tørkesonén;:den annen del nøytraliseres separat og den resulterende pulp innfø-res i blande-granuleringssonen. Denne nøytralisasjon kan gjen-nomføres ved hjelp av kjente innretninger, f.eks. en annen rør-reaktor som munner ut i blande-granuleringssonen.

Hvis mengden av flytende material, utover syrene, som skal inn-føres i blande-granuleringssonen i motsetning er "'.f orr stor til å kunne tillate et lavt resirkulasjonsforhold, kan dette avhjelpes ved at man i blande-tørkesonen. forstøver en del av de flytende materialer.

En enkel innretning for å gjennomføre denne operasjon uten ekstra apparatur, består i å innføre den ønskede fraksjon av flytende material i rør-reaktoren, som munner ut i blande-tørke-sonen, noe som sikrer forstøvningen. I tilfellet med en konsentrert oppløsning av ammoniumnitrat eller urea, er det fordelaktig å gjennomføre denne innføring før utgangen fra rør-reaktoren slik at det unngås en spaltning av disse salter i varmt og surt miljø.

Ved industriell praksis er det vanlig med det første alternatiy, nemlig at man fører en del av syrestrømmen til blande-granuleringssonen. Fordelingen av de to syrestrømmer mellom nøytralisa-sJjons-reaktoren, som henholdsvis munner ut i blande-granuleringssonen- og blande-tørkesonen(utgjør et meget enkelt middel, praktisk og effektivt for å regulere granuleringen. Dette tillater at man arbeider med et lavt resirkulasjonsforhold, mindre enn 5 ganger, og vanligvis mindre enn 3 ganger den produserte produkt-mengde. Erfaringen viser at granuleringen er meget stabil. Man kan innenfor vide grenser variere fordelingen av væskene mellom blande-granuleringssonen og blande-tørkesonen uten at resirkuleringen modifiseres i særlig grad.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tillater således en rikelig reguleringsmulighet og tillater en enkel drift.

Generelt kan det sies at hvis man betrakter summen av flytende materialer innført i blande-granuleringssonen og i blande-tørke-sonen, og da omfattende de pulpmengder som skriver seg fra nøy-traliseringen av syrene, er den del av den totale masse av flytende material innført i hver av disse to innretninger mellom 10 og 90% av den totale vekt av flytende material.

Fremgangsmåten tillater også tradisjonelle fremgangsmåter med fri regulering av atomforholdet N/P i ammoniumfosfatet inneholdt i sluttproduktet til enhver verdi mellom omtrent 1,0 og 1,8,

eller sagt på en annen måte, at man praktisk talt kan fremstille hele området av blandinger av monoammoniumfosfat og diammoniumfosfat. Mengden ammoniakk innfort i nøytralisasjons-reaktoren <g>om munner ut i blande-granuleringssonen, og i rør-reaktoren som munner ut i blande-tørkesonen er generelt regulert slik at man fullstendig nøytraliserer de andre syrer utenom fosforsyreh idet denne nøytraliseres til et forhold N/P på mellom 0,8 og 1,6 fortrukket mellom 1,0 og 1,4. Den komplementære injeksjon av ammoniakk i blande-granuleringssonen under produktlaget tillater at dette forhold N/P økes og at man i alle fall oppnår et forhold på 1,0 eller mer i sluttproduktet.

Man foretrekker generelt at rør-reåktoren som munner ut i blan^ de-tørkesonen fungerer på en slik måte at man oppnår et forhold N/P på over 1,0 men lavere enn 1,4, for å begrense ammoniakk-tapet. Likevel er det mulig i sluttproduktet å oppnå et forhold N/P mye høyere enn ved de tradisjonelle metoder, f.eks. mellom 1.5 og 1,8.

For dette formål injiserer man en tilstrekkelig mengde ammoniakk i blande-granuleringssonen til å oppnå et forhold N/P på mellom 1.6 og 2,0 i det fuktige, faste produkt som går inn i blandetørkesonen. Forstøvningen i denne av en pulp med forhold N/P

på 1,0 til 1,4, nedsetter det midlere atomforhold i det produkt som kommer ut av blande-tørkesonen. Virkningen er alltid mindre i produktfraksjonen med' ønsket kornstørrelse og som utgjør sluttproduktet, idet en del av pulpen som kastes ut av rør-reak-toren vil krystallisere i flukten i form av meget små kuler,

som man igjenfinner på bunnen av syklonene eller i de fine fraksjoner separert fra det granulerte sluttproduktet ved hjelp av klassifisering.

Disse fine partikler utgjøres hovedsakelig av monoammoniumfosfat og blir resirkulert i sin helhet til blande-granuleringssonen hvor deres findelte tilstand og store overflate egner seg ut- r merket for absorbsjon av ammoniakk injisert i blande-granuleringssonen, idet de omdannes til diammoniumfosfat.

På den annen side er ammoniakk-tapet i blande-tørkesonen vesent-lig mindre enn ved tidligere kjent teknikk, noe som tilskrives det forhold at hvert korn av produktet er omgitt av et belegg som er rikt på monoammoniumfosfat og som tilbakeholder den ammoniakk som utvikles under tørkingen.av produktet inneholdende ammoniumfosfat.

Av disse to grunner er forholdet N/P i det klassifiserte sluttprodukt høyere enn det man hadde kunne oppnå ved anvendelse av regulering av blandingene, og ligger vanligvis lavere enn det ammoniakk-tap som man kan iaktta når man tørker et produkt inneholdende diammoniumfosfat.

Det bemerkes at belegget som er rikt på monoammoniumfosfat og som dekker hver partikkel som resirkuleres til blande-granuleringssonen, er i en fysisk oppdelt og porøs tilstand som sterkt favoriserer absorbsjonen av ammoniakk i blande-granuleringssonen.

Denne meget interessante egenskap til belegget av monoammonium-fosfat avsatt på kornene fra blande-tørkesonen, er en markert fordel ved foreliggende fremgangsmåte i henhold til tidligere kjent teknikk.

Når man fremstiller kunstgjødsel inneholdende diammoniumfosfat er det nødvendig å gjenvinne den ammoniakk som frigjøres i blande-granuleringssonen, i blande-tørkesonen og eventuelt i nøytrali-sas jonsbeholderen som fører til blande-granuleringssonen. Der-for vaskes gassavløpene fra disse apparater ved kontakt med en vandig løsning som holdes sur ved tilsetning av svovelsyre, salpetersyre eller fosforsyre.

Denne vasking opptar samtidig det støv som kunne unnslippe fra syklonene. Det oppnås da en oppløsning som er rik på gjødnings-middelsalter, og som kan resirkuleres til systemet ..Man kan inn-føre denne utstrømmende væske i blande-granuleringssonen eller i nøytralisasjons-reaktorene. En innføring i rør-reaktoren som munner ut i blande-tørkesonen medfører en ekstra mengde vann som favoriserer fikseringen av ammoniakk.

Når man fremstiller diammoniumfosfat kommersielt hvor atomforholdet N/P generelt er mellom 1,81 og 1,85 innføres fordelaktig i blande-granuleringssonen en mengde resirkulert tørket produkt på omtrent 3 ganger den produserte mengde, og man anvender en fosforsyre med konsentrasjon generelt mellom 40 og 50% P2£>5-

Når ammoniakken er flytende eller i gassform, deles strømmen av fosforsyre i to deler som er omtrent like store,og disse to deler nøytraliseres til atomforholdet N/P på 1,2 til 1,5 i de to rør-reaktorer som fører til henholdsvis blande-granuleringssonen og blande-tørkesonen, idet man injiserer ammoniakk under produktlaget i blande-granuleringssonen for å oppnå et atomforhold N/P på 1,9 til 2 i det produkt som kommer fra blande-granuleringssonen .

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan lett gjennomføres

i anlegg som allerede forekommer i kunstgjødsel-fabrikker etter tradisjonelt opplegg.

Det er tilstrekkelig at det installeres en rør-reaktor som munner ut i blande-tørkesonen for nøytraliseringen i form av et enkelt og billig apparat. Dette resulterer i en betraktelig reduksjon av resirkuleringen og en bedre lønnsomhet og nedsatt varmeforbruk, eventuelt et fullstendig eliminert varmeforbruk.

På grunn av disse to kombinerte effekter kan produksjonen generelt økes med mer enn 50% når man tilpasser de nye kapasi-teter til det samlede utstyr, spesielt tilførselen av faste og flytende råmaterialer, avkjøling og evakuering av sluttproduktet .

I stedet for å innføre en syre eller en blanding av syrer i rør-reaktoren som munner ut i blande-tørkesonen kan man likeledes innføre en syrepulp, f.eks. en pulp oppnådd ved at et naturlig fosfat ommsettes med et overskudd av en flytende syre inneholdende en eller flere av syrene fosforsyre, salpetersyre og svovelsyre. I visse fremgangsmåter for fremstilling av gjød-ningsmidler NP/NPK, omsettes f.eks. det naturlige fosfat med salpetersyre, det dannede kalsiumnitrat separeres ved krystal-lisering og den oppnådde sure pulp nøytraliseres med ammoniakk i en rekke beholdere med omrøring idet den endelige pulp generelt inndampes til et vanninnhold på høyst 6% før granulering. Ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse, utelates inndampningstrinnet og nøytralisasjonstrinnet gjennomføres ved hjelp av to rør-reaktorer som munner ut i henholdsvis blande-granuleringssonen og blande-tørkesonen. Den sure pulp fordeles mellom disse to rør-reaktorer slik at granuleringen foregår best mulig. Til tross for det forhøyede vanninnhold i pulpene kan man likevel arbeide med en resirkulasjons-faktor for tørt material på mindre enn 5 ganger produksjonsmengden .

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan anvendes for fremstilling av granulert kunstgjødsel NP/NPK og man kan spesielt nevne: Ammoniumfosfater i form av monoammoniumfosfat, diammonium fosfat og deres blandinger.

Kunstgjødsel på basis av sulfat og ammoniumfosfat, idet svo-■velsyre og fosforsyre fordeles i passende mengdeforhold mellom rør-reaktoren som fører til blande-granuleringssonen og blande-tørkesonen,slik at granuleringen kan reguleres best mulig.

Kunstgjødsel på basis av ammoniumnitrat og ammoniumfosfat.

Oppløsningen av ammoniumnitr at innføres i blande-gr anule*-ringssonen, idet en del kan tilføres til rør-reaktoren som munner ut i blande-tørkesonen.

Fosforsyren fordeles mellom nøytralisasjons-reaktoren, f.eks.

en rør-reaktor, som munner ut i blande-granuleringssonen og rør-reaktoren som munner ut i blande-tørkesonen.

Kunstgjødsel på basis av urea og ammoniumfosfat, fremstilt

i

ved hjep åv de samme prosesser og i samme varianter.

Kunstgjødsel oppnådd ved omsetning av salpetersyre, hvor naturlig fosfat omsettes med salpetersyre alene, ved krystal-lisasjon av kalsiumnitrat, eller omsetning av fosfat med en blanding av salpetersyre, svovelsyre og fosforsyre.

Det er klart at fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan anvendes med fordel ved fremstilling av forskjellige: produkter ved å gå ut fra flytende råmaterialer- som bringes til en rør-reaktor hvor de omsettes og som munner ut i en blande-tørke-sone eller i en kalsineringsinnretning.

Den foreliggende oppfinnelse vil lettere bli forstått ved hjelp av vedføyde flytskjema og de etterfølgende utførelseseksempler.

Anlegget til utførelsen av fremgangsmåten omfatter hovedsakelig: En blande-granuleringssone 1 og en blande-tørkesone 2 montert

i serie.

I de etterfølgende eksempler utgjøres blande-granuleringssonen 1 og blande-tørkesonen 2 av tromler som dreier seg om akser som heller svakt i forhold til det horisontale plan.

En sikteinnretning 3 som mottar materialene som kommer ut fra blande-tørkesonen 2 og tillater separering i tre fraksjoner .

Det produkt som er for grovt males og resirkuleres sammen med det for fine produkt til blande-granuleringssonen gjennom inngangen 4. - En rør-reaktor 5 for nøytralisasjon, som munner ut i blande-tørkesonen 2 og eventuelt en annen rør-reaktor (ikke vist) som munner ut i blande-granuleringssonen 1.

Råmaterialene innføres som følger:

Gjennom 6 innføres fosforsyre i rør-reaktoren 5.

Gjennom 7 tilføres ammoniakk som fordeles mellom rør-reak-toren 5 ,og en rampe 8 for ammoniakkinjeksjon anordnet under produktlaget i blande-granuleringssonen 1.

Gjennom 9 tilføres en vandig løsning (f.eks. ammoniumfosfat eller urea) som fordeles i blande-granuleringssonen 1 ved hjelp av en slange 10 som er forsynt med huller eller utstyrt med forstøvningsinnretninger.

Gjennom 11 tilføres faste råmaterialer.

- Gjennom 12 tilføres eventuelt salpetersyre.

Tørkeluften kommer inn i blande-tørkesonen 2 gjennom ledningen 13 og oppvarmes etter behov i 14. Den fjernes sammen med vanndampen gjennom 15 og likeledes fjernes gassene fra blande-granuleringssonen 1 gjennom ledningen 16.

Sluttproduktet gjenvinnes gjennom 17 og en del resirkuleres eventuelt gjennom 18.

Gjennom 19 og/eller 20 innføres den eller de flytende utstrøm-ninger som skriver seg fra gassvaskingen enten gjennom 19 til rør-reaktoren 5 og/eller gjennom 20 til blande-granulerings-

sonen 1.

EKSEMPEL 1.

Fremstilling av diammoniumfosfat.

Det kommersielle produkt 18.46.0 tilsvarer følgende sammensetning:

I dette produkt er atomforholdet N/P=l,82.

Man anvender fosforsyre i fuktig tilstand med en konsentrasjon på48%P205 og vannfri flytende ammoniakk.

Man anvender det tidligere beskrevne apparat med utnyttelse av to rør-réaktorer som fører til henholdsvis blande-granuleringssonen og blande-tørkesonen. Svovelsyren og den flytende ut-strømning fra systemet for gassvaskingen (ikke vist) innføres i rør-reaktoren som munner ut i blande-granuleringssonen.

Fosforsyrestrømmen;déles opp i to omtrent like store deler: Den første del tilføres rør-reaktoren som munner ut i blande-granuleringssonen som arbeider ved atomforholdet 1,35 til 1,45. Den ekstra ammoniakktilførsel til produktlaget bringer dette forhold opp til 1,96 i produktet som går inn i blandetørkesonen.

Den annen del av fosforsyren nøytraliseres i rør-reaktoren som munner ut i blande-tørkesonen til Vatomforholdet 1,2.

Resirkuleringen reguleres til 3 ganger produksjonsmengden og for et mol H3PO4 inneholdt i sluttproduktet blandes da ved inngangen til blande-tørkesonen:

som tilsvarer et atomforhold N/P = 1,865 i det totale produkt som kommer ut fra blande-tørkesonen, idet det ikke har vært ammoniakktap under tørkingen.

I realiteten gir to motvirkende effekter et forhold N/P som

er litt forskjellig i fraksjonen av produktet som har den ønskede kornstørrelse og som utgjør sluttproduktet: Noe av en del av pulpen med atomforhold N/P = 1,2 størkner under flukten til fine partikler uten å innlemmes ikornene med ønsket størrelse, og dette gir et atomforhold N/P som er høyere i disse enn i de fine korn.

På den annen side medfører tørkingen et visst tap av ammoniakk

sqm svakt nedsetter atomforholdet N/P i kornene.

Totalt blir atomforholdet N/P i det kalibrerte sluttprodukt fra 1,82 til 1,84.

Ammoniakktapet under tørkingen er mye mindre enn i fremgangs-måtene hvor det anvendes ammoniakk-granuleringsinnretninger i samsvar med tidligere kjent teknikk, idet tapet bare er omtrent 3% i forhold til tidligere tap på omtrent 1%.

Takket være fordelingen av pulpen mellom blande-granuleringssonen og blande-tørkesonen nedsettes resirkulasjonen til 3 ganger fremstillingsmengden i forhold til 5 til 6 ganger ved tidligere kjent teknikk.

EKSEMPEL 2.

Man fremstiller.kunstgjødsel NPK med formel 17.17.17 på basis av ammoniumnitrat og ammoniumfosfat i et granuleringsanlegg omfattende i serie en blande-granuleringssone og en roterende blandetørkesone, med resirkulering av det tørkede produkt til toppen av blande-granuleringssonen. Blande-granuleringssonen og blandetørkesonen er hver utstyrt med en rør-reaktor for nøytralisasjon av fosforsyren med vannfri ammoniakk.

De mengder som innføres på forskjellige steder i anlegget er angitt i den øvre del av den etterfølgende tabell I. Det van-lige superfosfat tjener til å regulere mengden av kunstgjødsel.

For å gjenvinne den lille mengde ammoniakk (5 til 10% av den totale) som unnslipper blande-granuleringssonen og blande-tørke-sonen, føres en del av fosforsyren (eller salpetersyren som tjener til å fremstille ammoniumnitratet) til systemet for vasking av gassen, hvorfra den returneres til den ene eller den annen av rør-reaktorene.

Dette endrer ikke råmaterialbalansen, men betyr en ekstra vann-tilførsel.

Man regulerer vannmengden.ved å opprettholde en densitet i sirkulasjonsvæsken i gassvaskerne på mindre enn 1,4 for å.unngå krystallisasjoner og oppnå en effektiv vasking av gassen som inneholder ammoniakk og støv. Denne ekstra vannmengde, i forhold til den direkte anvendelse av fosforsyre med 49% E^O eller oppløsning med 92% NH4N03, figurer i rubrikken "vann fra gassvaskerne" i den tredje linje før slutten av tabell I.

Atomforholdet N/P i de forskjellige punkter fremgår av tabell

II.

Dette forhold er noe forhøyet i sluttproduktet utover det som kunne forventes fra regulering av blandingene, på grunn av nær-været i de fine resirkulerte korn av små korn av monoammonium-fosfat størknet under flukten i blande-tørkesonen.

Fordelene ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, som her består i å innføre halvdelen av fosforsyremengden i rør-reaktoren som munner ut i blande-tørkesonen, fremgår av tabell II hvor de oppnådde resultater er oppført i tabellen sammen med resultater oppnådd fra en kjent prosess, bestående i å innføre den totale mengde fosforsyre i rør-reaktoren som munner ut i blande-granuleringssonen .

Resirkulasjonsfaktoren synker fra 6 til 3,2 ganger produsert mengde, utgiftene til brensel nedsettes til det halve under ellers like betingelser, og i eksisterende anlegg øker produk-sjonskapasiteten med 53%. Produksjonen begrenses ikke av resir-kulas jons-kapasiteten men bare av de iboende begrensninger i anlegget.

Det produkt som oppnås i dette eksempel har stort sett kuleform og frembyr følgende kornstørrelse: partikler med diameter over 4 mm: 0%, partikler mellom 3,15 og 4mm: 35% og mellom 2 og 3,15mm: 65%.

I de etterfølgende eksempler er de anvendte mengder og arbeidsbe-tingelser som er karakteristiske oppstilt i tabellene I og II som følger.

EKSEMPEL 3

Her, som i eksemplene 4 og 7 som følger, anvendes et apparat omfattende en eneste rør-reaktor som munner ut i blande-tørkesonen og hvori hele mengden fosforsyre innføres.

EKSEMPEL 4

I dette eksempel innføres i rør-reaktoren samtidig fosforsyre og salpetersyre gjennom ledningen 12 antydet som stiplet strek.

Man bevarer bare litt ammoniumnitratvæske i blande-granuleringssonen for å agglomerere støvet og unngå at dette medrives til tørken, idet det vesentlige av granuleringen foregår i blande-granuleringssonen. Ved å anvende salpetersyre med 58% konsentrasjon i rør-reaktoren som munner ut i blande-tørkesonen, blir vannmengden som fordampes 2,05 ganger større enn i eksempel 3, men den totalt anvendte ammoniakkmengde multipliseres med 1,91, noe som fører til en tilsvarende økning i de varmemengder som frigjøres ved nøytralisasjonen.

EKSEMPLER 5, OG 6

Man går frem som i det foregående eksempel 2 med forskjellige fordelinger av fosforsyren mellom rør-reaktorene som munner ut i blande-granuleringssonen og i"blande-tørkesonen.

EKSEMPEL 7

Man går frem som i foregående eksempler 3 og 4.

I tabell II indikeres likeledes verdiene for atomforholdet N/P ved forskjellige punkter av kretsløpet.

Selv om atomforholdet N/P ved utgangen fra rør-reaktoren som munner ut i blande-tørkesonen er begrenset til verdien omtrent 1,2, for å unngå tap av ammoniakk som vanskelig kan gjenvinnes, tillater fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen fremstilling av kunstgjødsel inneho.ldende en stor mengde diammoniumf osf at som vist i eksemplene 2 til 6.

En ytterligere fordel er at reguleringen av dette forhold til over 1, i alle punkter av anlegget, tillater praktisk annulering av enhver emisjon av fluor.

Nederst i tabell II er det angitt virkningsgrader for det samme anlegg før installering av rør-reaktoren som munner ut i blandetørkesonen sammenliknet med resultatene ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, og hvorav det vesentlige oppnådde fremskritt fremgår.

I tilfellet med kunstgjødsel 18.22.12 og 15.20.20 er produksjons-økningen 60 til 70%. Forbruket av elektrisk energi reduseres i de samme forhold mens forbruket av brensel totalt unngås.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig totrinns fremstilling av kunstgjødsel,spesielt NP/NPK inneholdende ammoniumfosfater, hvor det første trinn gjennomføres ved at det i en første blande-granuleringssone (1) innføres (4) faste råmaterialer (11), resirkulert tørket produkt fra en sikteinnretning (3), flytende materialer (9) og eventuelt et ammoniakkholdig fluid (7), det oppnådde fuktige,oppdelte faste produkt overføres til en blande-tørkesone (2), som gjennomstrømmes av en eventuelt oppvarmet gass-strøm (13,14), hvor det annet trinn gjennomføres, og det innføres samtidig en sur væske (6,12) og et ammoniakkholdig fluid (7) i en rør-reaktor (5) hvorfra det oppnås en reaksjonsblanding bestående av pulp og vanndamp, karakterisert ved at en delvis nøytralisering av den nevnte sure væske (6,12) gjennomføres med det nevnte ammoniakkholdige fluid (7) ved hjelp av minst en begrenset og langstrakt reaksjonssone i form av en rør-reaktor (5) som munner ut i blandetørkesonen (2), slik at den nevnte pulpblanding og vanndampen frembrakt ved reaksjonen kastes ut over produktet tilført fra blande-granuleringssonen (1), og samtidig tørkes det resulterende produkt som tas ut ved utgangen fra blande-tørkesonen (2), idet eventuelt en del av den sure væske (6,12) føres til en ytterligere rør-reaktor (ikke vist) for nøytralisering før den så føres til blande-granuleringssonen (1).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at rør-reaktoren (5) er forsynt med en eller flere utgangsåpninger og eventuelt har elementer som kan forstyrre fluidstrømmene.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det ammoniakkholdige fluid (7) som innføres i rør-reaktoren (5) utgjøres av gassformet ammoniakk, flytende vannfri ammoniakk, en vandig ammoniakkløsning, en vandig løsning av ammoniakk og ammoniumnitrat eller en vandig løsning av ammoniakk og urea.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at den sure væske (6) som til-føres rør-reaktoren (5) utgjøres av vandig fosforsyre med en konsentrasjon mellom 30 og 54% P^ O^.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-4, hvor en del av fosforsyren (6) fordeles til (A) en ytterligere rør-reaktor (ikke vist) som fører til blande-granuleringssonen (1), karakterisert ved at resirkulasjonsfaktoren for det tørkede produkt holdes lavere enn 5, og fordelaktig lavere enn 3 ganger produksjonen, idet granuleringen reguleres ved at man fordeler fosforsyren i passende forhold mellom den nevnte ytterligere rør-reaktor (ikke vist) som fører til blande-granuleringssonen (1) hvor man realiserer en del av granuleringen, og (B) den rør-reaktor (5) som fører til blande-tørkesonen (2).

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at en mengde pulp som utgjør fra 10 til 90% av den totale flytende materialmengde som anvendes kastes ut i blande-tørkesonen (2) ved hjelp av rør-reaktoren (5) og resten innføres i blande-granuleringssonen (1).

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at det i rør-reaktoren (5) i blande-tørkesonen (2) innføres fosforsyren (6) og samtidig i det minste en syre (12) valgt fra gruppen av svovelsyre og salpetersyre og blandinger derav.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 -7, karakterisert ved at det som sur væske (6,12) anvendes en blanding som skriver seg fra oppslutning av et naturlig fosfat ved hjelp av et overskudd av en syre valgt fra gruppen av svovelsyre, fosforsyre, salpetersyre eller blandinger der av.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-8, karakterisert ved at det i blande-granuleringssonen (1) innføres en flytende gjødningssubstans (9) som utgjøres av en konsentrert oppløsning av ammoniumnitrat, eventuelt tilsatt en pulp av ammoniumfosfat.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-8, karakterisert ved at det i blande-granuleringssonen (1) innføres en flytende gjødningsmiddelsubstans (9) som utgjøres av urea i form av en konsentrert oppløsning, eller i smeltet tilstand, eventuelt tilsatt en pulp av ammoniumfosfat.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-10, karakterisert ved at ammoniakk injiseres (7,8) under laget av produkt i blande-granuleringssonen (1).

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, for fremstilling av granulert diammoniumfosfat med atomforhold N/P på mellom 1,81 og 1,85, karakterisert ved av det i blande-granuleringssonen (1) innføres en mengde tørket,resirkulert produkt (4) fra en sikteinnretning (3)- tilsvarende omtrent 3 ganger produksjonsmengden, fosforsyrestrømmen (6) med en konsentrasjon mellom 42 og 50% P2°5 de-'-es i to omtrent like store deler, idet de to deler nøytraliseres med ammoniakk inntil atomforholdet N/P er fra 1,2 til 1,5 i rør-reaktoren (5) som har sitt utløp i blande-tørke-sonen (2) og en ytterligere rør-reaktor (ikke vist) som har sitt utløp i blande-granuleringssonen (1), og at man injiserer ammoniakk (7,8) under produktlaget i blande-granuleringssonen (1) for å oppnå et produkt fra denne med atomforhold N/P mellom 1,9 og 2.

13. Apparat for utførelse av fremgangsmåten angitt i krav 1, karakterisert ved at apparatet omfatter i serie et granuleringsanlegg med en blande-granuleringssone (1) og en blande-tørkesone (2) med en rør-reaktor (5) som munner ut i blande-tørkesonen (2) som foretrukket utgjøres av en roterende trommel, idet apparatet eventuelt er utstyrt med en ytterligere rør-reaktor (ikke vist) for nøytralisering av en del av den sure væske som tilføres, idet utløpet for denne ytterligere rør-reaktor (ikke vist) er ført til blande-granuleringssonen (1).

14. Apparat som angitt i krav 13, karakterisert ved at rør-reaktoren (5) er anbrakt ved innføringsstedet for produktet til den roterende blande-tørke-sonen (2) idet utløpet av rør-reaktoren (5) er rettet mot det indre av blande-tørkesonen (2) omtrent parallelt med aksen for denne.

15. Apparat som angitt i krav 13, karakterisert ved at blande-granuleringssonen (1) utgjøres av en roterende trommel eventuelt utstyrt med en rør-reaktor (ikke vist) for nøytralisering og en innretning for injeksjon (7,8) av ammoniakk under produktlaget.