NO160354B - Fremgangsmaate ved fremstilling av termisk stabile ammoniumnitratholdige granulater med hoey volumvekt. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av termisk stabite ammoniumnitratholdige granulater med høy volumvekt på basis av en flytende blan-

ding inneholdende et stabiliseringsmiddel og ammoniumnitrat.

En fremgangsmåte av denne art er allerede kjent, f.eks. fra

US patent nr. 3.379.496 og britisk patent 1.136.019. Disse beskriver granulering med såkalt prilling av praktisk talt vannfrie ammoniumnitratsmelter hvilke som stabilisatorer inneholder en finfordelt leire eller magnesiumnitrat og/eller kalsiumnitrat.

Det er en ulempe ved disse kjente metoder at prilling be-grenser den maksimale partikkelstørrelse av produktet. F.eks. krever fremstilling av granulater med en diameter på mer enn f.eks. 3 mm anvendelse av meget høye prilletårn eller ekstremt sterk kjølning av de fallende dråper. I betraktning av det økede behov for granulater med større diameter (spesielt for anvendelse i såkalte bulkblemmer), og behovet for prosesser med høy fleksibilitet med hensyn til produktets partikkelstørrelse (f.eks. opp til 6 mm) er eh prilleprosess mindre attraktiv for dette. En annen ulempe ved disse frem-gangsmåter er at det for å oppnå granulater med høy volum-

vekt er nødvendig å bruke praktisk talt vannfrie smelter.

En fremgangsmåte som kan gi et ammoniumnitratprodukt med

større partikkelstørrelse er kjent fra US patent nr. 4.316.7,36. Ifølge denne prosessen sprøytes en ammoniumnitratløsning inneholdende maksimalt 20 vekt% (spesielt 5-10 vekt%) vann og 0,5-3 vekt% magnesiumnitrat på faste kimpartikler som holdes adskilt fra hverandre og bringes i kontakt med en varm luftstrøm, idet disse partikler har en temperatur på mellom 120 og 135°C. For å oppnå termisk stabile granulater er det nødvendig å kjøle granulatene med en slik hastighet at de forblir temperaturmessige homogene i om-

rådet mellom 70 og 50°C.

En ulempe ved denne kjente metode er at det ferdige pro-

dukt har et temmelig høyt vanninnhold, (ca. 0,3 vekt%). Granulater med slikt høyt vanninnhold viser øket tendens til kaking og dårligere hygroskopiske egenskaper etter lagring, hvilket i alminnelighet gjør det nødvendig å anvende en temmelig stor mengde overtrekksmiddel på dem. Dertil kan et slikt produkt knapt lagres eller skipes åpent, og tette sekker må brukes istedet.

En annen ulempe ved denne metoden er at granulatene må

kjøles langsomt i 70 - 50°C området, slik at det for en gitt mengde av produkt kreves en relativt stor kjøleenhet. Videre krever denne kjølemetoden bruk av flere, i alminnelighet tre adskilte kjøletrinn (en kjøling ned til 70°C,

en for 70 - 50°C området, en kjøling under 50°C). Endelig har denne kjente prosess den ulempe at dens fleksibilitet, f.eks. med hensyn til mengde resirkulert materiale og følge-lig produksjonskapasitet, er begrenset til det snevre tempe-raturområdet som er nødvendig for sjiktet av kimpartikler.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte

som unngår de ovennevnte ulemper fullstendig eller nesten fullstendig.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved at en flytende ammoniumnitratholdig blanding inneholdende maksimalt 15 vekt% vann, 0,3 - 3,5 vekt% kalsiumnitrat og 0,5-5 vekt% av et finfordelt materiale som er uoppløselig i og kjemisk inert overfor ammoniumnitrat og inneholder siliciumoksyd, beregnet i forhold til mengden av ammoniumnitrat, sprøytes inn i et fluidisert sjikt av ammoniumnitratholdige kim som holdes adskilt fra hverandre i en gasstrøm, og som har en temperatur på mellom 95 og 145°C, hvoretter det resulterende granulat fjernes fra sjiktet.

Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnås et granulært produkt som på ene side har høy termisk stabilitet og høy volumvekt (>950 g/l), og på den annen side har et ekstremt lavt vanninnhold (<0,1 vekt%, spesielt 4 0,05 vekt%), og i tillegg har utmerket støtbestandighet og knusestyrke, knapt

levrer seg og viser små hygroskopiske egenskaper.

Dertil viser det seg unødvendig ved foreliggende fremgangsmåte å anvende langsom kjøling - som beskrevet i US patent nr. 4.316.736 - i området mellom 70 og 50°C. Det kan derfor gjøres bruk av en rask kjølemetode, f.eks. fluidisert sjikt-kjøling, hvilket økonomiserer kjøleutstyret. Dette er særlig tilfellet ettersom man har funnet at rask avkjøling av granulatet fører til et produkt med øket volumvekt.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan starte fra en praktisk talt vannfri ammoniumsmelte og fra en ammoniumnitrat-holding løsning.

Hvis en flytende blanding med høyt vanninnhold, f.eks. over

5 vekt%, spesielt 5-10 vekt%, sprøytes, anvendes en sjikttemperatur på 115°C, fortrinnsvis 120-l<4>0°C. En fordel ved denne utførelsesmetoden av oppfinnelsen er at man kan anvende en mindre konsentrert tilførsel, hvilket betyr en be-sparelse mht til fordampningsomkostninger. Hvis man anvender en flytende blanding med et lavt vanninnhold, f.eks. lavere enn 3%, spesielt lavere enn lvekt%, kan det anvendes såvel høy sjikttemperatcr som lav. I et slikt tilfelle benyttes fortrinnsvis en sjikttemperatur mellom 95 og 115°C, spesielt 100-110°C, fordi det da er unødvendig å forvarme fluidiseringsgassen.

Fortrinnsvis er mengden av kalsiumnitrat i den flytende blanding 0,5-1,0 vekt% beregnet i forhold til mengden ammoniumnitrat. Kalsiumnitratet kan tilsettes som sådan til den ammoniumnitratholdige løsning eller smelte. Det er også mulig å tilsette kalsiumoksyd eller et kalsiumoksydsalt som rea-gerer in situ under dannelse av kalsiumnitrat til salpeter-syren som brukes for fremstilling av ammoniumnitratet eller til det derav erholdte ammoniumnitrat etter ammoniakktilfør-sel, og eventuelt fordampning.

Det termiske stabiliseringsmiddel kan være ethvert i og for

seg kjent middel. Fortrinnsvis anvendes et finfordelt silisiumoksydholdig materiale som er uløselig i og kjemisk inert

overfor ammoniumnitrat, spesielt en silisiumoksydholdig leire med en partikkelstørrelse mindre 10 um, spesielt mindre enn 5 um. Slike produkter er beskrevet bl.a. i US patent nr. 3.379.496. Dette materiale kan tilsettes den ammoniumnitratholdige smelte samt løsningen før den inndampes. Fortrinnsvis anvendes 1,5-2,5 vekt% silisiumoksydholdig materiale beregnet i forhold til ammoniumnitratet.

Temperaturen til blandingen som skal sprøytes kan varieres. Fortrinnsvis anvendes en temperatur som er minst 5°C over krystalliasjonstemperaturen til blandingen. Generelt bør den maksimale temperatur være lavere enn den ved hvilken blandingen koker ved atmosfæretrykk. Av sikkerhetsgrunner unngås temperaturer over ca. 180°C. Hvis man f.eks. benytter en 95% løsning, benyttes en temperatur mellom 125°C og 170 °C og med en 99,5% løsning med en temperatur mellom 165 og 180°C.

Løsningen sprøytes på kjent måte på bedet, f.eks. ved hjelp av en en-fase spray eller fortrinnsvis en sterk strøm av en varm gass i sjiktet, f.eks. ved hjelp av en to-fasespray. Spraygassen (luft) gis en temperatur som er omtrent lik

eller litt høyere enn temperaturen til blandingen som skal sprøytes. Menden av spraygass kan variere. Fortrinnsvis anvendes en slik gassmengde at gass til væskesåmmensetnings-masse forholdet er ca. 1:1 - 1: 4 i sprayenheten.

Sjiktet av kim som holdes separat fra hverandre i kontakt

med en gasstrøm kan være et fluidisert sjikt eller et stråle-sjikt samt et sjikt 'av kim erholdt ved anvendelse av den såkalte sferodiseringsteknikk. Prosessen har spesiell anvendelse på fluidisert sjiktgranulering. Fluidiserings-kassen anvendes spesielt i form av en luftstrøm som går gjennom sjiktet av kim fra bunnen mot toppen, og den flytende ammoniumnitratholdige blanding sprøytes fortrinnsvis fra bunnen oppad i dette sjiktet. Mengden av fluidiseringsgass kan variere, men bør minst være så stor og ha en slik hastighet at alle kimpartiklene i sjiktet holdes fluidisert.

Fortrinnsvis er "r.overf latehastigheten til den fluidiserte gass 2 ganger den minimale fluidiseringshastighet. Uttrykket "minimal fluidiseringshastighet" skal bety den minimale hastighet som er nok til å bære vekten av kimpartiklene i sjiktet. For ammoniumnitrat med en midlere partikkelstørrelse på 3 mm er den ca. 1,2 m pr. sek. Selvfølgelig må hastigheten til fluidiseringsgassen være mindre enn den som ville forår-sake at de enkelte kimpartikler ville blåses ut av sjiktet.

Fluidiseringsgassens temperatur kan variere, f.eks. mellom

20 og 170°C. I alminnelighet anvendes en slik temperatur at i kombinasjonen av kimets temperatur og deres mengde gir den ønskede sjikttemperatur.

Kimene kan prinsipielt bestå av alle ammoniumnitratpartikler som inneholder kalsiumnitrat og et stabiliseringsmiddel. Fortrinnsvis benyttes granulater erholdt ved å behandle produktet fra sjiktet. Et slikt produkt siktes på kjent måte, eventuelt etter kjøling, og partikler med for stor størrelse knuses, hvoretter disse med fordel tilbakeføres til sjiktet som kimpartikler sammen med partikler med for liten størrelse. Avhengig av mengden frø som trenges, kan en del av granulatet tilbakeføres om ønsket, idet resten f.eks. settes til den flytende ammoniumnitrattilførsel, enten direkte eller etter smelting. Skulle det foreligge en for liten mengde granulat for resyklisering, er det mulig også å tilbakeføre en del av granulatproduktet, om nødvendig etter knusing.

Mengden av tilbakeføringsmateriale kan. variere. Man har funnet at i foreliggende prosess er det alltid tilstrekkelig å arbeide med en mengde som er lik den mengde flytende blanding som tilføres. Fortrinnsvis benyttes en slik blanding av resyklisert materiale og et vektforhold av resyklisert materiale til flytende blanding er ca. 1:1 - 1:2.

Størrelsen av kimene som innføres i sjiktet kan likeledes variere. Fortrinnsvis er den midlere diameter av kimene mellom 0,75 og 2,0 mm.

Høyden av sjiktet kan variere. I tilfelle av et fluidisert sjikt benyttes mest en høyde på 0,5-1 m.

Temperaturen til kimene i sjiktet (95-145°C) kontrolleres

ved hjelp av tassens temperatur hvilken føres gjennom og temperaturen til de tilførte kimer (= resykliseringsmateri-ale) .

Hvis det ønskes en sjikttemperatur i det høyere området mellom 95 og 145°C, f.eks. 120-140°C, foretrekkes det å forvarme gassen som skal føres gjennom og/eller ikke kjøle granulatet som fjernes fra sjiktet før sikting, følgelig også resykli-seringsmateriale. Forvarmingen av gassen kan utføres ved varmeveksel med granulatproduktet etter sikting. En fordel ved en høy sjikttemperatur, spesielt når en meget konsentrert ammoniumnitrattilføres brukes, er at den gjør det mulig å opprette en bedre varmebalanse i prosessen ettersom det ikke kreves noen kjøling av det resykliserte materiale.

Hvis en relativt lav sjikttemperatur ønskes, f.eks. 10 0-110°C, er det mulig, avhengig av vanninnholdet i ammoniumnitrat-tilf ørselen, å anvende realtivt kald gass og/eller kjøle enten granulatet som fjernes fra sjiktet før sikting eller materialet som skal resirkuleres.

Granulat erholdt i sjiktet fjernes fortrinnsvis kontinuerlig fra sjiktet f.éks..gjennom bunnen eller gjennom et overløp.

Deretter kan det granulære produkt siktes med en gang og

gi en fraksjon med de ønskede kornstørrelser og en større og en mindre fraksjon, hvoretter produktfraksjonen kjøles ned til omgivelsestemperatur. Det er også mulig først å

kjøle granulatet som fjernes fra sjiktet, f.eks. ned til romtemperatur mellom granulerings- og omgivelsestemperatur, deretter sikte og videre kjøle den erholdte produktfraksjon om nødvendig.

Kjølingen av granulatet kan utføres ved hjelp av flere i

og for seg kjente kjølemetoder. F.eks. utføres kjølingen (av granulatet før sikting, samt av granulatproduktet etter sikting) i en ellere flere fluidiserte sjiktkjølere. Som tidligere angitt har dette den fordel at et relativt begrenset kjøleutstyr er tilstrekkelig.

Videre har man funnet at rask kjøling av granulatene i pros-sessen ifølge oppfinnelsen fører til produkt med øket volumvekt samtidig som - i motsetning til fremgangsmåten ifølge US patent 4.316.7 36 - man ikke får noen forsemring av den termiske stabilitet.

Fortrinnsvis benyttes kondisjonert luft med omgivelsestemperatur eller litt høyere temperatur som fluidiseringsgass i de fluidiserte sjiktkjølere. Den oppvarmede luft som for-later kjøleren kan med fordel brukes som fluidiseringsgass for sjiktet av kim.

Luften som kommer fra kimpartikkel-sjiktet inneholder foruten vanndamp en liten mengde ammoniumnitratholdig støv. Sist-nevnte kan fjernes på kjent måte, f.eks. ved å vaske med vann eller med en fortynnet ammoniumnitratholdig løsning som sirkuleres.

Det erholdte granulatprodukt etter sikting og kjøling kan om ønsket behandles videre med et overtrekksmiddel på kjent måte. Fuktighetsinnholdet i produktet som erhdldes er så lavt at

et tørketrinn kan sløyfes. Granulatene kan videre gjennomgå

- om ønsket før kjølingen - en jevn rullende bevegelse i en roterende trommel, slik at man får en ytterligere økning av volumvekten.

Selv om foreliggende fremgangsmåte har spesiell betydning

for fremstilling av ammoniumnitratgranulater, kan de også brukes ved fremstilling av granulater som inneholder andre bestanddeler ved siden av ammoniumnitrat, f.eks. fyllmidler så som mergelstein eller dolomitt, sporelementer, jordbruks-

kjemikalier (herbisider, etc.) og gjødningssalter.

Oppfinnelsen skal videre anskueliggjøres i de følgende eksempler.

E K S E M P L E R

Eksempel 1

En sirkulær fluidisert sjiktgranulator ( diameter 45 cm) med perforert bunn, inneholdende et sjikt av NH^NO^ kimpartikler (midlere diameter.2,95 mm; sjikthøyde 40 cm) ble kontinuerlig tilført en NH^NO-j smelte gjennom en to-fase spray ved en sterk luftstrøm og sprøytet lateralt inn i sjiktet. Smeiten var tilsatt 0,5 vekt% finfordelt kalsiumkarbonat

og 2 vekt% silisiumoksydholdig leire. Den brukte leire var et produkt som kan kjøpes under navnet Sorbolitt fra Tennessee Mining and Chemical Corp. og inneholder hovedsake-lig Si02(73%) og Al2°3 ved siden av små mengder K20, CuO, Ti02, Fe203 og MgO.

Sjiktet (135°C) ble fluidisert ved hjelp av en oppadrettet luftstrøm tilført gjennom bunnplaten. Gjennom et overløp ble granulatene kontinuerlig fjernet til en sikt og der adskilt i en fin fraksjon (< 2 mm), som en produktfraksjon (2-4 mm) og en grovfraksjon ( )• 4 mm) . Grovfraksjonen ble knust på knusevalser og kontinuerlig resyklert til sjiktet

sammen med den fine fraksjon.

Produktfraksjonen ble raskt avkjølt i en fluidisert sjikt-kjøler til ca. 35°C. En del av dette produkt ble oppvarmet og avkjølt fem ganger mellom 15 og 50°C. /

Prosessbetingelsene og egenskapene til det erholdte produkt og til produktet etter fem cykliseringer er oppført i tabellen nedenunder.

Eksempler 2- 6

På samme måte som i eksempel 1 ble en væskeformigNH^NO^ blanding granulert i fluidisert bed av kimpartikler. Resultatene er også oppført i tabellen.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av termisk stabile ammoniumnitratholdige granulater med høy volumvekt, på basis av en flytende blanding inneholdende et stabiliseringsmiddel, og ammoniumnitrat, karakterisert ved at en flytende ammoniumnitratholdig blanding inneholdende maksimalt 15 vektÆ vann, 0,3 - 3,5 vekt% kalsiumnitrat og 0,5 - 5 vekt# av et fintfordelt materiale som er uoppløselig i og kjemisk inert overfor ammoniumnitrat og inneholder siliciumoksyd, beregnet i forhold til mengden av ammoniumnitrat, sprøytes inn i et fluidisert sjikt av ammoniumnitratholdige kim som holdes adskilt fra hverandre i en gasstrøm, og som har en temperatur på mellom 95 og 145°C, hvoretter det resulterende granulat fjernes fra sjiktet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det sprøytes en ammoniumnitratholdig smelte som inneholder maks imalt 3 vekt% vann.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at man anvender en sjikttemperatur mellom 95 og 115°C.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kråvene 1-3, karakterisert ved at det sprøytes en ammoniumnitratholdig smelte inneholdende maksimalt 1 vekt% vann og anvendes en sjikttemperatur mellom 100 og 110°C.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det sprøytes en ammoniumnitratholdig løsning inneholdende mer enn 5 vekt% vann og anvendes en sjikttemperatur høyere enn 115°C.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det anvendes en løsning inneholdende 5-10 vekt$ vann og en sjikttemperatur på 120-140°C.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en ammoniumnitratholdig flytende blanding som inneholder 0,5 - 1,0 vekt# kalsiumnitrat og 1,5 - 2,5 vekt# siliciumoksyd-holdig materiale beregnet i forhold til mengden av ammoniumnitrat .

8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-7, karakterisert ved at den ammoniumnitratholdige flytende blanding sprøytes i sjiktet av kimpartikler ved hjelp av en luftstrøm som har en temperatur som er omtrent lik blandingens, og at det anvendes et masseforhold mellom luft og flytende blanding på mellom 1:1 og 1:4.