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Verfahren zur Herstellung komplexer Dünger
Als komplexe Dünger bezeichnet man solche, die man nach folgender Methode erhält :
Man lässt auf ein natürlich vorkommendes Phosphat Salpetersäure einwirken, worauf die erhaltene saure Masse mit Ammoniak neutralisiert wird, um Dicalciumphosphat zu bilden und wobei das hygroskopische Calciumnitrat mittels Phosphor-, Schwefel- oder Kohlensäure in ein unlösliches Salz umgewandelt
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B.Magnesium, Aluminium und Eisen) erforderlich. Man erhält so oftmals das Endprodukt als eine Masse, die granuliert und getrocknet wird.
In derartigen Prozessen ist ein grosser Teil den Einrichtungen gewidmet, die zur Granulation und Trocknung dienen. Ausser den Granulier- und Trockenvorrichtungen werden noch Kühlanlagen, Schüttel- siebe, Mahlwerke u. dgl. benötigt.
Die Grösse der benötigten Anlagen wird vom Wassergehalt der nach der chemischen Behandlung erhaltenen Masse bestimmt. Je mehr Wasser die Masse enthält, umso öfter müssen die Massen umgewälzt werden, um das Wasser zu adsorbieren, damit die Masse granuliert werden kann. Da somit die von den Reaktionsgefässen kommende zu behandelnde Masse vermehrt ist, wächst auch die Arbeit derTrockenvor- richtungen.
Die Menge Wasser, die sich in der erhaltenen Masse befindet, hängt nicht allein davon ab, wieviel durch die Reaktionsteilnehmer, wie z. B. Salpetersäure, gebildet wurde, sondern auch davon, dass es notwendig ist, die Reaktionsteilnehmer in bestimmten Viskositätsgrenzen zu halten.
Im Falle einer Einrichtung zur Behandlung der Produkte in flüssiger Phase ist es notwendig, dass die Masse nicht zu dick wird, da es sonst unmöglich wird, sie zirkulieren zu lassen.
Man kann in diesem Falle einen Grenzwert für die Wassermenge in der Masse festlegen, den man nicht unterschreiten darf, ohne Gefahr zu laufen, eine Blockierung der Apparatur auf Grund der Verdik-
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Verwendung von HNO-H PQ und bei 27-35% bei HNO-CO.
Bei diesen Bedingungen ist es in einer Anzahl von Fällen notwendig, Wasser im Zuge der Herstellung zuzusetzen, damit die Masse nicht die vorbestimmten Grenzwerte unterschreitet.
Das Verfahren gemäss vorliegender Erfindung hat zum Ziel, die zur Herstellung von komplexen Düngern erforderlichen Einrichtungen zu vereinfachen, die Betriebsenergie bei gleichbleibender Produktion, das Volumen der Einrichtungen zur Granulierung undtrocknung sowie den Aufwand an thermischer Energie in diesen Stufen zu verringern.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet somit, die Einrichtungen zur Herstellung solcher komplexer Dünger zu vereinfachen.
Gemäss der Erfindung werden komplexe Dünger durch Aufschluss eines natürlichen Phosphates mit Salpetersäure, Fällung von Diealciumphosphat mit Ammoniak und Umsetzung des Calciumnitrat zu schwerlöslichen Salzen mit Schwefelsäure, Phosphorsäure, Kohlensäure, Ammoncarbamat bzw. Ammoncarbonat im Überschuss während des Ammonisierens hergestellt, wobei man der sauren Aufschlussmasse, deren Wassergehalt noch eine teigige Konsistenz ergibt, im Verlaufe ihrer Ammonisierung Fertigprodukte mit einem Korngrössebereich von etwa 0, 1 bis 2 mm in einer Menge zumischt, dass aus der Mischung ein
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Die chemische Reaktion der Ammonisierung erfolgt an den festen Körnern, deren Volumsvermehrung und deren Granulation sie in der Folge fördert.
Diese beiden Vorgänge gestatten es, die Menge an feinen Teilchen, welche für die Granulierung erforderlich sind, im Vergleich zu bekannten Verfahren herabzusetzen. Die Menge, welche in die Trockenapparatur kommt, besteht daher in der Hauptsache aus frisch hergestellten Produkten, wodurch an Brennstoffen gespart wird.
Das Produkt, die Aufschlussmasse, bzw. auch im Stadium der Vorammonisierung, wird aus der teigartigen Form rasch in den festenzustand überfuhrt, bevor noch die chemische Reaktion beendet ist. Diese Umsetzung erfolgt unter einem dadurch, dass der Teig auf den geringstmöglichen Wassergehalt herabgesetzt wird, welcher mit einer Behandlung in einem Bottich verträglich ist, besonders unter Verwendung konzentrierter Salpetersäure, und ferner dadurch, dass die ammonisierten feinen Fertigteilchen rückgeführt werden. Infolgedessen wird die Zeitdauer der Behandlung des verdickten Teiges stark abgekürzt.
Der technische Fortschritt der Erfindung liegt in der Herabsetzung der für die Einrichtung erforderlichen Mittel, In der Herabsetzung des Aufwandes an Energie, um die Bearbeitung des Produktes im Zuge der Behandlung sicherzustellen und in der Herabsetzung der für das Trocknen erforderlichen Brennstoffmenge.
Bei der Herstellung von Kunstdünger, der eine binäre Zusammensetzung entsprechend der Formel 16-14-0 besitzt, wobei von einem marokkanischen Phosphat ausgegangen wird, ergibt sich die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens durch die folgende Gegenüberstellung :
1. Bekannte Anlage unter Verwendung von Salpetersäure, welche auf ungefähr 46% verdünnt wird (Verdünnung notwendig, um im Laufe der folgenden Operationen genügend flüssig zu sein), Verbrauch per Tonne erzeugten Kunstdünger : a) Brennstoff : 110 kg Ölteer, b) elektrische Energie : 110 kW/Std.
2. Einrichtung entsprechend der Erfindung : Ersparung an Anlagekosten, verglichen mit der vorhergehenden Einrichtung : 43%. Unter direkter Verwendung von 57% iger Salpetersäure per Tonne hergestellten Kunstdüngers Verbrauch an : a) Brennstoff : 62 kg Ölteer, b) elektrischer Energie : 55 kW/Std.
Die Zeichnungen zeigen schematisch, wie das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt werden kann.
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und in fester Phase bei der Ammonisierung, Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt einer erstenType eines Arnmonisierbehälters. Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt einer zweiten Type eines Ammonisierbehälters, während Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV durch den Behälter der Fig. 3 zeigt.
In der Einrichtung gemäss Fig. 1 ist schematisch ein einziger Behälter 101 gezeigt, dessen Volumen den nachfolgenden Gefässen entspricht, worin das Rohphosphat, das durch die Leitung 102 zugeführt wird, behandelt wird. Die Salpetersäure wird durch Leitung 103 zugeführt, während andere eventuell zugesetzte Säuren, wie Schwefel- oder Phosphorsäure, durch Leitung 104 zugeführt werden.
Die mehr oder minder flussig anfallende Aufschlussmasse wird durch eine Leitung 106, die mit Einrichtungen zur Zirkulation versehen ist, zu einer Batterie von Behältern 107 (von denen nur einer gezeichnet ist) geführt, wo die Vorammonisierung stattfindet. Ammoniak wird durch die Leitung 108 eingeleitet.
Die Behälter 101 und 107 sind in bekannter Weise mit kräftigen Rührern 105 und 109 versehen.
Die Behälter haben keine äusseren Mäntel zum Zwecke der Wasserkühlung, so dass In ihnen die Temperatur etwa 1200C erreichen kann. Abzüge und Wärmeisolationen bzw. auch Exhaustoren und Ventilatoren können an den Behältern zur Erleichterung der Wasserverdampfung angebracht sein.
Im Falle der Verwendung sehr verdünnter Salpetersäure kann eine Vorerhitzung der Behälter mittels äusserer Einrichtungen, z. B. Dampfheizschlangen, vorgesehen sein.
Nach dem Austrag der Reaktionsmasse aus den Behältern 107 wird sie in einer Vorrichtung zur Behandlung pulverförmiger Produkte behandelt. Die Masse kann über eine Rutsche 151, eine schwenkbare Klappe 152 und eine Schüttrinne 153 in einen liegenden rotierenden Zylinder 112, wo die Vorammonisierung beendet wird, geleitet werden. Wenn die Klappe 152 aufgehoben ist, wird die Masse über die Rutsche 151 auf einem Transportband 113, das zu einem zweiten rotierenden Zylinder 114 führt, geleitet, in welchem die Endammonisierung und die Umwandlung des Calciumnitrates stattfindet.
Im allgemeinen hat das ammonisierte Produkt, das den Behälter 107 verlässt, eine genügend feste Konsistenz, dass es direkt auf das Transportband 113 gebracht werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Konzentration der verwendeten Säure über 65% beträgt.
Wenn hingegen die Bildung einer festen Masse im Behälter 107 ungenügend ist, was dann der Fall ist,
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wenn eine sehr verdünnte Salpetersäure verwendet wird oder wenn nicht genügend Wasser im Behälter 107 verdampft, dann wird die Beendigung der Vorammonisierung in der Trommel 112 ausgeführt. In diese wird Ammoniak über die Leitung 115, eventuell Luft über die Leitung 116 und von oben über Leitung 117 trockenes, rückgeführtes, pulverförmiges Endprodukt eingeführt.
Wenn die Trommel 112 in Betrieb ist, dann befindet sich das sie verlassende Produkt In granulierter Form und fällt auf den Endteil des Transportbandes 113, von wo es in die Trommel 114 gelangt.
In allen Fällen der Umwandlung In fester Phase in der Trommel 114 wird über die Leitung 121 die erforderliche Menge Ammoniak und über die Leitung 122 der oder die notwendige (n) Stoff (e) zur Fällung des Calcium nitrates (Kohlendioxyd, Schwefel, Lösungen von Ammoncarbonat oder Ammoncarbamat) sowie über Leitung 123 das rückgeführte Endprodukt zugeführt.
Selbstverständlich kann man in irgendeinem Stadium des Verfahrens zusätzliche Effekte liefernde Substanzen zusetzen. So kann man z. B. Borverbindungen zwecks Herstellung besonderer Dünger zusetzen, während man bei Zusatz von Kaliumsalzen ternäre Dünger erhält. Weiters können zur Stabilisierung Metallsalze, insbesondere Magnesiumsalze, zugesetzt werden, dies dann, wenn zur Umwandlung des überschüssigen Calciumnitrates Kohlendioxyd verwendet wird.
Die Zusätze finden an dem jeweils geeignetsten Ort der Fabrikation statt und richten sich nach ihrer Natur, ihrem Zustand (flüssig oder fest), ihrer Menge und dem Zweck.
Aus der Trommel 114 gelangt das Endprodukt auf ein Sieb 125, wo durch den Trichter 126 die Feinteile, durch Trichter 127 die handelsüblichen Granulate und durch Trichter 128 die groben Teile getrennt werden.
Letztere werden über Leitung 129 zu einem Mahlwerk 131 gefördert und werden im Mischer 132 mit den über Leitung 133 kommenden Feinteilen gemischt. Das so erhaltene pulverförmige Produkt wird über Leitung 123 und, wenn das Ventil 134 offen ist, auch über Leitung 117 geleitet, so dass die Rückführung in die Trommel 112 dann gewährleistet ist, wenn es die in dieser befindliche Masse auf Grund ihrer niedrigen Viskosität erfordert.
Das über Trichter 127 erhaltene Handelsprodukt wird, wenn es für notwendig erachtet wird, in einer rotierenden Trockenvorrichtung 135 getrocknet, wonach der fertige Dünger über das Transportband 136 ausgetragen wird. Die Trockenvorrichtung wird nur zur Behandlung des direkt erhaltenen Handelsproduktes gebraucht, so dass bei gleicher Produktivität des Verfahrens wie bei bekannten deren Grösse und Wärmebedarf wesentlich verringert werden kann.
Selbstverständlich kann die vorstehend beschriebene Anlage zahlreiche Ausgestaltungen beinhalten.
So können die Apparaturen, in denen die Reaktionen in fester Phase stattfinden, aus Mischern oder Granuliervorrichtungen bekannter Art bestehen. Wenn im Falle gemäss Fig. 1 die Trommel 112 durch einen Mischer ersetzt wird, kann dieser dazu dienen, nur eine Verdickung der Masse mit Hilfe der über Leitung 117 rückgeführten Feinteile ohne jeden Zusatz von Ammoniak zu bewirken.
Als Vorammonisierbehälter 112 oder Ammonisierbehälter 114 können vorteilhaft folgende Apparaturen verwendet werden :
Eine Trommel 161 (Fig. 2) Ist in bekannter Weise rotierend auf Rollen 162 gelagert. Diese Trommel besitzt geeignete Länge, wobei das Verhältnis von Länge zu Durchmesser z. B. 5 beträgt. Eine der Endwände 163 der Trommel ist bei 164 offen, um den Eintritt von Rutschen wie 153 zur Einleitung des Reaktionsproduktes sowie der Leitung 117 zu gestatten, über welche die rückgeführten Feinteile eingeleitet werden. Die andere Endwand besitzt gleichfalls eine Öffnung für den Eintritt der Rohre 115 und 116 (Fig. 1), durch die Luft und Ammoniak zugeführt werden.
Die Trommel 161 wird so von den Reaktionsprodukten in merklich fester Phase durchlaufen, während im Gegenstrom Ammoniak, der mit 5 - 10% Luft verdünnt ist, durchstreicht. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel 161 ist derart, dass das zu ammonisierende Produkt 164 zurückfällt und einen Belag 165 bildet, der vom Gasstrom durchquert wird.
In einer andernAusführungsform sind der Vorammonisierbehälterll2oder derAmmonislerbehälterll4 von einer entsprechend kurzen rotierenden Trommel 171 gebildet (Verhältnis von Länge zu Durchmesser zB. 0, 8) entsprechend den Fig. 3 und 4. Diese Trommel, die auf Rollen 172 gelagert ist, besitzt an der Längswand angeordnete Längsrohre 173. Die Rohre 173 besitzen Durchbrechungen 174 zur Berieselung und werden von Zuleitungen 175 gespeist, die bei der Öffnung 176 der Endwand 177 eintreten und gegenüber der Öffnung 178 der Endwand 179, durch welche die Rutschen 117 oder 153 eintreten, liegen.
Beim Betrieb sind die Rohre 173 mit dem zu ammonisierenden Produkt 181 bedeckt. Durch die Rohre 173 wird Ammoniakgas, eventuell mit Luft verdünnt, zugeführt. In dem Fall, wo die Trommel 171 als Ammonisierbehälter dient, können durch einige der Rohre 173 Säuren, wie Schwefel- oder Phosphor-
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