DE102019112681A1 - Fertilizer granules containing ammonium sulphate as well as device, method and substance mixture for its production - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ammoniumsulfat enthaltendes Düngemittel-Granulat sowie auf eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Stoffgemisch zu dessen Herstellung. Es wird ein Stoffgemisch aus Wasser, kristallinem Ammoniumsulfat und Kalziumcarbonat bereitgestellt. Dieses Ausgangsstoffgemisch wird in einem Trommelgranulator granuliert, sodass ein streufähiger, lagerstabiler Dünger entsteht.The invention relates to a fertilizer granulate containing ammonium sulfate and to a device, a method and a mixture of substances for its production. A mixture of water, crystalline ammonium sulfate and calcium carbonate is provided. This raw material mixture is granulated in a drum granulator so that a spreadable, storage-stable fertilizer is created.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ammoniumsulfat enthaltendes Düngemittel-Granulat sowie auf eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Stoffgemisch zu dessen Herstellung.The invention relates to a fertilizer granulate containing ammonium sulfate and to a device, a method and a mixture of substances for its production.

Aus der deutschen Patentanmeldung 10 2017 118 356 ist eine Vorrichtung zur Eindickung von organischen Substraten mit externem Wärmetauscher bekannt. Der bei der Eindickung entstehende Brüden enthält Ammoniak, welches in einem Brüdenwäscher durch Zugabe von Schwefelsäure zu Ammoniumsulfat umgewandelt und aufkonzentriert wird. Die so gewonnene Ammoniumsulfat-Lösung kann als Dünger weiterverwendet werden.From the German patent application 10 2017 118 356 a device for thickening organic substrates with an external heat exchanger is known. The vapor produced during thickening contains ammonia, which is converted into ammonium sulphate and concentrated in a vapor scrubber by adding sulfuric acid. The ammonium sulfate solution obtained in this way can be used as fertilizer.

Eine effiziente landwirtschaftliche Nutzung setzt allerdings einen transportablen und formstabilen Dünger voraus, der derart gebrauchsfertig ist, dass er mit herkömmlichen Ausbringvorrichtungen auf das Feld gebracht werden kann. Dazu muss die Ammoniumsulfat-Lösung (abgekürzt ASL) zunächst getrocknet werden, sodass ein gering-feuchtes, kristallines Ammoniumsulfat gewonnen wird. Die aus der deutschen Patentanmeldung 10 2018 104 877 bekannte Vorrichtung zur Trocknung von Feststoff- Flüssigkeits- Gemischen beschreibt eine Möglichkeit zur Herstellung von kristallinem Ammoniumsulfat.However, efficient agricultural use requires a transportable and dimensionally stable fertilizer that is ready for use in such a way that it can be brought onto the field with conventional spreading devices. To do this, the ammonium sulfate solution (abbreviated ASL) must first be dried so that a slightly moist, crystalline ammonium sulfate is obtained. The one from the German patent application 10 2018 104 877 known device for drying solid-liquid mixtures describes a possibility for the production of crystalline ammonium sulfate.

Aus der deutschen Patentanmeldung 10 2016 220 648 ist ein Ammoniumsulfat enthaltenden Düngemittel-Granulat mit einem Metallsalz als Granulationsadditiv bekannt. Dieses Granulat wird mit einem Fließbettgranulator hergestellt. Einsatzstoff ist das als Nebenprodukt der Caprolactam-Herstellung oder aus Kohleöfen anfallende kristalline Ammoniumsulfat. Das Verfahren besteht in der Vermischung des Ammoniumsulfates mit einem Additiv, was zu einer deutlich verringerten Staubbildung bei der Granulierung führt. Außerdem soll dieser Zusatz eine hohe Druck- und Stoßfestigkeit des entstehenden Granulats bewirken. Die Flüssigmischung wird über eine Sprühvorrichtung in eine Fließbett-Granulierungseinheit eingespeist und dort zu Feststoffgranulaten verarbeitet.From the German patent application 10 2016 220 648 an ammonium sulfate-containing fertilizer granulate with a metal salt is known as a granulation additive. These granules are produced with a fluidized bed granulator. The starting material is crystalline ammonium sulfate, which is a by-product of caprolactam production or from coal stoves. The process consists in mixing the ammonium sulphate with an additive, which leads to significantly reduced dust formation during granulation. In addition, this addition should bring about a high pressure and shock resistance of the resulting granules. The liquid mixture is fed into a fluidized bed granulation unit via a spray device, where it is processed into solid granules.

Auch das US Patent 4,589,904 lehrt die Granulation von kristallinem Ammoniumsulfat. Dabei wird der Granulator über vier Einspeisevorrichtungen mit a) kristallinem Ammoniumsulfat (BY-PRODUCT A/S) mit feiner Größe, mit b) einer Ammoiniumsulfatlösung (A/S H2O ALUMSOLUTION), mit c) Schwefelsäure (92% H2SO4) und schließlich mit d) gasförmigen wasserfreien Ammoniak gespeist. Der Granulator besteht aus einem Hastelloy- Metallegierungsverdünnungsrohr. Die A/S-Wasser-Additiv-Lösung (oder A/S-Säure-Additiv-Wasser-Lösung) wird dem im Hastelloy-Verdünnungsrohr angeordneten Sprinkler zugeführt. Gleichzeitig wird gasförmiger wasserfreier Ammoniak dem ebenfalls im Granulator angeordneten Ammoniak-Sprinkler zugeführt. In dem Granulator bewirkt die Benetzung der darin eingeführten Säurelösung zusammen mit der chemischen Reaktion von freier Säure und Ammoniak, dass ein wesentlicher Teil der in den Granulator eingeführten trockenen Feststoffe zu der gewünschten Granulatform agglomeriert. In einem nachgeordneten Trockner wird dem Granulat weitere Feuchtigkeit entzogen.That too U.S. Patent 4,589,904 teaches the granulation of crystalline ammonium sulfate. The granulator is fed via four feed devices with a) crystalline ammonium sulfate (BY-PRODUCT A / S) with a fine size, with b) an ammonium sulfate solution (A / S H2O ALUMSOLUTION), with c) sulfuric acid (92% H2SO4) and finally with d ) fed gaseous anhydrous ammonia. The granulator consists of a Hastelloy metal alloy dilution tube. The A / S water additive solution (or A / S acid additive water solution) is fed to the sprinkler located in the Hastelloy dilution pipe. At the same time, gaseous anhydrous ammonia is fed to the ammonia sprinkler, which is also located in the granulator. In the granulator, the wetting of the acid solution introduced therein, together with the chemical reaction of free acid and ammonia, causes a substantial part of the dry solids introduced into the granulator to agglomerate into the desired granular form. Further moisture is extracted from the granulate in a downstream dryer.

Die bekannten Granulierungsverfahren und Vorrichtungen sowie die damit gewonnenen Granulat-Dünger sind relativ aufwendig. Außerdem bewirkt der im Dünger enthaltene Stickstoffanteil eine relativ hohe Kalkzehrung, die durch „Nachkalkung“ wieder neutralisiert werden muss.The known granulation processes and devices as well as the granulate fertilizers obtained with them are relatively expensive. In addition, the nitrogen content in the fertilizer causes a relatively high consumption of lime, which must be neutralized again by "post-lime".

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein möglichst einfach zusammengesetzten, Ammoniumsulfat enthaltenden Dünger mittels eines möglichst einfachen Verfahrens und einer wenig aufwendigen Vorrichtung zu erhalten.The object of the invention is therefore to obtain a fertilizer containing ammonium sulphate which has the simplest possible composition by means of a method which is as simple as possible and a device which is inexpensive.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines Ammoniumsulfat enthaltenden Düngemittel-Granulates, gelöst, die einen Trommelgranulator, der im Wesentlichen aus einem schräg gelagertem, drehbaren Rohr besteht, einen Heizlüfter, der so angeordnet ist, dass der Heißluftstrom vom Ende der Trommel zu deren Eingang geführt wird und eine Dosiervorrichtung für die Zufuhr von kristallinem, mit Kalziumcarbonat gemischten Ammoniumsulfat, umfasst.This object is achieved with a device for producing a fertilizer granulate containing ammonium sulphate, which has a drum granulator, which essentially consists of an inclined, rotatable tube, a fan heater, which is arranged so that the hot air flow from the end of the drum to the drum Input is guided and a metering device for the supply of crystalline ammonium sulfate mixed with calcium carbonate comprises.

Es hat sich gezeigt, dass durch die Mischung von kristallinem Ammoniumsulfat mit Kalziumkarbonat die Granulierung durch ein drehbares Metallrohr ohne weitere zusätzliche Einrichtungen, wie Sprinkler oder andere Benetzungssysteme und ohne zusätzliche, nachgeschaltete Trockenvorrichtungen gelingt. Dieser einfache Aufbau der Granulierungsvorrichtung ermöglicht bereits die Gewinnung von mit herkömmlichen Ausbringvorrichtungen nutzbarem Granulat-Dünger.It has been shown that by mixing crystalline ammonium sulfate with calcium carbonate, granulation through a rotatable metal pipe is possible without any additional equipment, such as sprinklers or other wetting systems and without additional, downstream drying devices. This simple structure of the granulating device already enables the production of granulate fertilizer that can be used with conventional spreading devices.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass der Dosiervorrichtung eine Mischvorrichtung mit einem ersten Eingang für kristallines Ammoniumsulfat und einem zweiten Eingang für Kalziumcarbonat, vorgeordnet ist. Damit ist es möglich, das Ausgangsstoffgemisch in der gewünschten Zusammensetzung für eine optimale Granulierung bereit zu stellen.An advantageous embodiment of the invention consists in that a mixing device with a first inlet for crystalline ammonium sulfate and a second inlet for calcium carbonate is arranged upstream of the metering device. This makes it possible to provide the starting material mixture in the desired composition for optimal granulation.

Der Mischvorrichtung kann vorteilhaft ein Vorklassierer und eine Zwischenmahlstufe vorgeordnet sein. Dadurch können zu große Konglomerate von kristallinem Ammoniumsulfat zunächst ausgesiebt und in der Zwischenmahlstufe zerkleinert werden.The mixing device can advantageously be preceded by a pre-classifier and an intermediate grinding stage. As a result, conglomerates of crystalline ammonium sulfate that are too large can first be sieved out and crushed in the intermediate grinding stage.

Als Mischvorrichtung kann auch ein Vakuumtrockner mit einer integrierten Mischvorrichtung verwendet werden. Dies ist vorteilhaft, da die Trocknung und Mischung in einem Behälter vorgenommen werden kann.A vacuum dryer with an integrated mixing device can also be used as a mixing device. This is advantageous because drying and mixing can be carried out in one container.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass eine Heißluftrückführeinrichtung mit einem Kondensator sowie einem Wärmeübertrager vorgesehen ist. Damit lässt sich die beim Durchströmen der Trommel mit Feuchtigkeit beladene Heißluft wieder entfeuchten und anschließend aufheizen, sodass zur Trocknung während der Granulierung immer ausreichend trockene Heißluft zur Verfügung steht.Another advantageous embodiment of the invention is that a hot air return device with a condenser and a heat exchanger is provided. This means that the hot air loaded with moisture as it flows through the drum can be dehumidified again and then heated up so that there is always sufficient dry hot air available for drying during the granulation.

Die Aufgabe zur Bereitstellung eines granulierbaren Stoffgemisches wird mit einem Verfahren gelöst, bei dem ein feuchtes Stoffgemisch aus Wasser und kristallinem Ammoniumsulfat, mit einen Trockensubstanzgehalt von 85% bis 95% Massenanteil, vorzugsweise 89% bis 91%, mit Kalziumcarbonat gemischt wird, sodass der Anteil von Kalziumcarbonat im Stoffgemisch zwischen 15% und 40% Massenanteil, vorzugsweise 20% bis 32% beträgt.The task of providing a granulatable substance mixture is achieved with a method in which a moist substance mixture of water and crystalline ammonium sulfate, with a dry substance content of 85% to 95% by mass, preferably 89% to 91%, is mixed with calcium carbonate so that the proportion of calcium carbonate in the mixture of substances is between 15% and 40% by mass, preferably 20% to 32%.

Mit diesem Stoffgemisch als Ausgangsmaterial lässt sich bereits ein Großteil eines Ammoniumsulfat enthaltenden Düngemittel Granulates in der gewünschten Korngröße durch Granulierung herstellen.With this mixture of substances as the starting material, a large part of a fertilizer containing ammonium sulphate can be granulated in the desired grain size.

Die Granulierung kann vorteilhaft in einem Trommelgranulator erfolgen, wobei ein Heißluftstrom im Gegenstrom durch das Rohr geführt wird, insbesondere mit einem Trommelgranulator der oben beschriebenen Vorrichtung.The granulation can advantageously take place in a drum granulator, a stream of hot air being passed through the tube in countercurrent, in particular with a drum granulator of the device described above.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der am Eingang des Trommelgranulators TG austretende Heißluftstrom entfeuchtet und anschließend aufgeheizt und im Kreislauf wieder durch den Trommelgranulator geführt wird.It is particularly advantageous if the at the entrance of the drum granulator TG Exiting hot air stream is dehumidified and then heated and circulated again through the drum granulator.

Die Aufgabe der Erfindung wird schließlich durch ein Stoffgemisches gelöst, das aus Wasser und kristallinem Ammoniumsulfat, mit einen Trockensubstanzgehalt von 85% bis 95%, vorzugsweise 89% bis 91%, und Kalziumcarbonat wobei der Anteil von Kalziumcarbonat im Stoffgemisch aus Wasser und kristallinem Ammoniumsulfat zwischen 15% und 40% Massenanteil, vorzugsweise 20% bis 32% beträgt, besteht.The object of the invention is finally achieved by a mixture of substances consisting of water and crystalline ammonium sulphate, with a dry matter content of 85% to 95%, preferably 89% to 91%, and calcium carbonate, the proportion of calcium carbonate in the mixture of water and crystalline ammonium sulphate between 15% and 40% by mass, preferably 20% to 32%.

Das mit der Erfindung beanspruchte Düngemittel-Granulat besteht aus kristallinem Ammoniumsulfat und Kalziumcarbonat, wobei der Trockensubstanzanteil oberhalb von 98% liegt.The fertilizer granulate claimed by the invention consists of crystalline ammonium sulfate and calcium carbonate, the dry matter content being above 98%.

Die Vorrichtung und das Verfahren werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.The device and the method are described below with reference to the figures.

Dabei zeigt

• 1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Ammoniumsulfat enthaltenden Düngemittel-Granulates mit einem Vakuumtrockner
• 2 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Ammoniumsulfat enthaltenden Düngemittel-Granulates mit einer Vorklassierung

It shows

• 1 a device for the production of ammonium sulphate containing fertilizer granules with a vacuum dryer
• 2 a device for the production of an ammonium sulphate containing fertilizer granulate with a pre-classification

Vorbemerkung: Alle in der Anmeldung gemachten Angaben in Prozent (%) beziehen sich immer auf den Massenanteil.Preliminary remark: All details given in the registration in percent (%) always refer to the mass fraction.

Die schematisch dargestellten Vorrichtungen gemäß den 1 und 2 weisen beide einen Trommelgranulator TG auf, der im Wesentlichen aus einem länglichen, drehbar gelagerten Rohr besteht, an dessen Ende ein Heißluftgebläse H so angebracht ist, dass der Heißluftstrom vom Materialausgang zum Materialeingang durch das Rohr geführt wird. In der schematischen Darstellung ist der Trommelgranulator TG, der im Wesentlichen ein längliches Rohr ist, waagrecht gezeigt, tatsächlich ist er aber schräg angeordnet. Die Drehung des Rohres erfolgt durch einen hier nicht dargestellten steuer- oder regelbaren Aktuator.The devices shown schematically according to FIGS 1 and 2 both have a drum granulator TG which consists essentially of an elongated, rotatably mounted tube, at the end of which a hot air blower H is attached so that the hot air flow is guided from the material outlet to the material inlet through the tube. In the schematic representation is the drum granulator TG , which is essentially an elongated tube, is shown horizontally, but in fact it is arranged at an angle. The tube is rotated by a controllable or regulatable actuator, not shown here.

In einer Versuchsanordnung wurde ein Edelstahlrohr von 2 m Länge und 150 mm Durchmesser bei einem Neigungswinkel zwischen 0,5 ° und 2 ° verwendet. In einer fertigen Anlage lassen sich diese Abmessungen nach oben skalieren. Für eine optimierte Granulierung sind die Feuchtigkeit des Ausgangsstoffgemisches, die stoffliche Zusammensetzung des Ausgangstoffgemisches, die Verweilzeit im Rohr und der thermische Energieeintrag prozessbestimmend. Dabei ist die Verweilzeit abhängig von der Neigung, der Länge, des Füllgrades, der Antriebsdrehzahl und der Beschickungsmethode.In a test arrangement, a stainless steel tube 2 m long and 150 mm in diameter was used at an angle of inclination between 0.5 ° and 2 °. In a finished system, these dimensions can be scaled up. For an optimized granulation, the moisture of the starting material mixture, the material composition of the starting material mixture, the residence time in the pipe and the thermal energy input determine the process. The dwell time depends on the inclination, the length, the degree of filling, the drive speed and the charging method.

Der Trommelgranulator TG wird von einer Dosiervorrichtung D mit dem später näher beschriebenen Stoffgemisch gespeist. Die Dosiervorrichtung D kann zum Beispiel ein Stetigförderer mit Schütthöhenbegrenzung oder eine Förderschnecke sein. Die Schütthöhenbegrenzung kann beispielsweise ein Abstreifblech sein, das oberhalb des Stetigförderers angebracht ist, so dass hinter diesem Abstreifblech das Material nur die vom Abstreifblech vorgesehene Höhe aufweist.The drum granulator TG is fed from a metering device D with the mixture of substances described in more detail below. The metering device D can be, for example, a continuous conveyor with a pouring height limiter or a screw conveyor. The pouring height limiter can be, for example, a stripping plate that is attached above the continuous conveyor so that behind this stripping plate the material only has the height provided by the stripping plate.

Durch die dosierte Materialaufgabe können Trocknung sowie die Ausbildung von Kornform und -größenverteilung reguliert werden. Die Schütthöhenbegrenzung in Verbindung mit dem Stetigfördermittel sorgt somit für die portionierte Materialbeschickung des Trommelgranulators TG.Through the dosed material feed, drying and the formation of grain shape and size distribution can be regulated. The dump height limiter in connection with the continuous conveying means ensures that the drum granulator is fed with material in portions TG .

Durch die Rotation des schräg gelagerten Trommelgranulators TG befindet sich die Mehrheit des zu granulierenden Stoffgemisches bei definiertem Füllgrad in einer Kaskadenbewegung. Die am Materialauslauf eingebrachte Heißluft nimmt bei Durchströmung der Trommel die materialgebundene Feuchte auf. Durch die Kaskadenbewegung in Verbindung mit der hierdurch auftretenden Materialdurchmischung wird die Restfeuchte vom Heißluftstrom aufgenommen und abtransportiert. Durch die eingebrachte thermische Energie erstarren die Flüssigkeitsbrücken zwischen den Körnern feststoffartig, sodass lagerstabile sowie streufähige Granulatkörner entstehen. Die am Eingang des Trommelgranulators TG austretende feuchte Luft wird unter Zuhilfenahme des Kondensators K gekühlt (gestrichelte Leitung L5). Die im Luftstrom enthaltene Feuchte kondensiert hierbei zu Wasser, das über einen Kondensatauslass KA abgeführt wird. Ein dem Kondensator K nachgeschalteter Wärmeübertrager W hebt den Luftstrom anschließend im Temperaturniveau erneut an, sodass dessen Wasseraufnahmevermögen zusätzlich gesteigert wird. Mithilfe des als Heißluftgebläse H eingesetzten Axiallüfters wird die somit erzeugte Heißluft erneut dem Granulationsprozess zugefügt.Through the rotation of the inclined drum granulator TG the majority of the substance mixture to be granulated is in a cascade movement at a defined filling level. The hot air introduced at the material outlet absorbs the moisture bound to the material as it flows through the drum. Due to the cascade movement in connection with the resulting material mixing, the residual moisture is absorbed by the hot air stream and transported away. Due to the thermal energy introduced, the liquid bridges between the grains solidify like a solid, so that storage-stable and scatterable granules are created. The one at the entrance of the drum granulator TG Exiting moist air is cooled with the aid of the capacitor K (dashed line L5 ). The moisture contained in the air flow condenses into water, which is discharged via a condensate outlet KA. A heat exchanger W connected downstream of the condenser K then raises the temperature level of the air flow again, so that its water absorption capacity is additionally increased. With the help of the axial fan used as a hot air blower H, the hot air thus generated is added to the granulation process again.

Es kann vorkommen, dass das Material im Trommelgranulator TG an den Rohrwänden anbackt und so auf die Dauer eine zu Dicke Schicht entsteht. Diese könnte beispielsweise durch einen integrierten Schaber entfernt werden.It can happen that the material in the drum granulator TG cakes on the pipe walls and in the long run a layer that is too thick is created. This could for example be removed with an integrated scraper.

Nach dem Durchlaufen des Granulationsprozesses werden die Partikel einer Fertigklassiervorrichtung F zugeführt. Granulat mit einer Korngröße größer als 5 mm wird über die Leitung L1 zurückgeführt.After passing through the granulation process, the particles are fed to a finishing classifying device F. Granules with a grain size larger than 5 mm are passed through the pipe L1 returned.

Granulat mit einer Korngröße von 3 mm bis 5 mm wird mithilfe des unteren Siebdecks der Fertigklassiervorrichtung F über die Leitung L2 abgezogen und einer Abpackstation A zugeführt. Granulat mit einer Korngröße kleiner 3 mm wird separat über die Leitung L3 in der Abpackstation A aufgefangen. Je nach Bedarf kann die Feinkornfraktion beim Ausbringen des Düngemittels der Fraktion zwischen 3 mm und 5 mm anteilig hinzugefügt werden, sodass eine, für den jeweiligen Verwendungszweck taugliche, Granulatkornverteilung entsteht. Ebenfalls denkbar ist separate Verwendung der Feinkornfraktion als Kleinstmengen für den Haushaltsbedarf.Granules with a grain size of 3 mm to 5 mm are fed through the line using the lower screen deck of the finishing classifying device F L2 withdrawn and fed to a packing station A. Granules with a grain size of less than 3 mm are fed separately through the pipe L3 collected in packing station A. Depending on requirements, the fine grain fraction can be proportionally added to the fraction between 3 mm and 5 mm when applying the fertilizer, so that a granulate grain distribution is created that is suitable for the respective purpose. It is also conceivable that the fine grain fraction can be used separately as small amounts for household needs.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 wird das Stoffgemisch für die Granulierung wie folgt hergestellt. Die beispielsweise aus einer Gärresteverdampfung einer Biogasanlage erzeugte Ammoniumsulfat-Lösung wird zunächst einem Vakuumtrockner VT zugeführt. Der vakuumfeste Behälter ist beispielsweise doppelwandig ausgeführt. Das Zwischenvolumen wird von Warmwasser über den Vor- und Rücklauf VL, RL durchströmt, sodass die eingebrachte Lösung im Behälterinneren erwärmt wird. Durch die einwirkende thermische Energie verdampft das enthaltene Wasser bei gegebenem Druckniveau, beispielsweise zwischen 20 mbar und 250 mbar. Der Brüdenstrom wird über die gestrichelte Leitung L4 beispielsweise zu einer bestehenden Gärresteverdampfung GRV zurückgeführt. Aufgrund der durch die Verdampfung bedingten Volumenreduzierung wird der Vakuumtrockner VT zyklisch nachgefüllt, sodass die volumenspezifische Wärmeübertragungsfläche sowie der intermaterielle Wärmeübergang maximal nutzbar bleiben. Ein im Vakuumtrockner VT integrierter Wendelrührer WR sorgt für eine konstante Umschichtung und Durchmischung der Ammoniumsulfat-Lösung. Sobald ein Zustand erreicht wird, bei dem das Volumen des Materials mit einem angestrebten Trockensubstanzgehalt von 85% bis 95%, vorzugsweise von 89% bis 91%, entspricht, wird keine Ammoniumsulfat-Lösung mehr nachgegeben. Das Material wird anschließend bis auf den gewünschten Trockensubstanzgehalt entfeuchtet.According to the embodiment of 1 the mixture of substances for granulation is produced as follows. The ammonium sulphate solution produced, for example, from fermentation residue evaporation in a biogas plant is first used in a vacuum dryer VT fed. The vacuum-tight container is double-walled, for example. The intermediate volume is flowed through by hot water via the supply and return lines VL, RL, so that the introduced solution is heated inside the container. Due to the thermal energy that acts, the water contained evaporates at a given pressure level, for example between 20 mbar and 250 mbar. The vapor stream is via the dashed line L4 for example to an existing fermentation residue evaporation GRV returned. Due to the volume reduction caused by evaporation, the vacuum dryer becomes VT topped up cyclically so that the volume-specific heat transfer surface and the inter-material heat transfer remain usable to the maximum. One in the vacuum dryer VT The integrated WR spiral stirrer ensures that the ammonium sulfate solution is constantly rearranged and mixed. As soon as a state is reached in which the volume of the material corresponds to a desired dry matter content of 85% to 95%, preferably 89% to 91%, no more ammonium sulfate solution is added. The material is then dehumidified to the desired dry matter content.

Sobald dieser Zustand erreicht ist, wird dem Vakuumtrockner VT chargenweise Kalziumcarbonat aus dem Kalksilo S zugeführt. Der Wendelrührer WR, welcher die zunehmend aufkonzentrierte Suspension aus kristallinem ASL + Wasser während der Trocknung in Schwebe hält, sorgt hierbei für die Durchmischung des Materials mit dem Kalziumcarbonat. Durch die Kalkzugabe (xo << 1 mm, xo = obere Korngröße) wird der Feststoffmasseanteil auf einen Bereich zwischen 92% und 94%, vorzugsweise 92,5% bis 93,7%, angehoben. Die feinkörnigen Kalkpartikel lagern sich um die Ammoniumsulfatkristalle an und nutzen die vorhandene Restfeuchte, sodass ein, im Hinblick auf Kornform- und -größenverteilung, vorkonfektioniertes Stoffgemisch erzeugt wird (-95 Ma.-% ≤ 8 mm; Ma.-% = Masseanteil in %). Anschließend wird der Vakuumtrockner VT entleert und der nachfolgenden Prozessetappe, d. h. der Granulierung im Trommelgranulator über die Dosiervorrichtung D - wie oben beschrieben - übergeben. Granulat mit einer Korngröße größer als 5 mm wird über die Leitung L1 in den Vakuumtrockner VT zurückgeführt.As soon as this state is reached, the vacuum dryer is used VT Calcium carbonate is supplied in batches from the lime silo S. The spiral stirrer WR, which keeps the increasingly concentrated suspension of crystalline ASL + water in suspension during the drying, ensures that the material is mixed with the calcium carbonate. The addition of lime (xo << 1 mm, xo = upper grain size) increases the solid matter content to a range between 92% and 94%, preferably 92.5% to 93.7%. The fine-grain lime particles accumulate around the ammonium sulphate crystals and use the existing residual moisture so that a pre-packaged mixture of substances is created with regard to grain shape and size distribution (-95 mass% ≤ 8 mm; mass% = mass fraction in% ). Then the vacuum dryer VT emptied and transferred to the subsequent process stage, ie granulation in the drum granulator via the metering device D - as described above. Granules with a grain size larger than 5 mm are passed through the pipe L1 in the vacuum dryer VT returned.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 unterscheidet sich von dem gemäß 1 in der Herstellung des Stoffgemisches für die Granulierung. In 2 sind der Dosiervorrichtung D ein Mischer M, eine Vorklassierung VK und eine Zwischenmahlstufe ZM vorgeordnet.The embodiment according to 2 differs from that according to 1 in the production of the mixture for granulation. In 2 the metering device D is a mixer M, a pre-classification VK and an intermediate grinding stage ZM upstream.

Das Ausgangsmaterial, dass der Vorklassierung VK zugeführt wird, wird über eine, in 2 nur schematisch dargestellte Trocknungs- und Kristallationseinheit TK vorgetrocknet. Diese ist der bereits erwähnten Gärresteverdampfung nachgeschaltet. Unter Nutzung von Abwärme, welche beispielsweise bei einer Biogasanlage von einem vorhandenen Blockheizkraftwerk bereitgestellt wird, reduziert dieses Modul das Wasser der eingebrachten Ammoniumsulfatlösung.The source material that the pre-classification VK is fed in via a, in 2 Drying and crystallization unit shown only schematically TK pre-dried. This is downstream of the fermentation residue evaporation already mentioned. Using waste heat, which for example a biogas plant is provided by an existing combined heat and power plant, this module reduces the water of the ammonium sulfate solution introduced.

Die in der Trocknungs- und Kristallationseinheit TK vorgetrocknete Ammoniumsulfatlösung wird auf einer geeigneten Entwässerungshalde EH zwischengelagert. Hierbei wird das kristalline Zwischenprodukt sedimentativ auf einen stationären Feuchtegehalt entwässert. Die Halde ruht auf einem wasserdurchlässigen Rostblech R. Das interpartikulär frei verfügbare Wasser durchströmt die Haufwerksstruktur und wird unterhalb des Rostes R aufgefangen.The ones in the drying and crystallization unit TK Predried ammonium sulfate solution is temporarily stored on a suitable drainage dump EH. The crystalline intermediate product is dewatered to a steady moisture content by sedimentation. The heap rests on a water-permeable grate plate R. . The interparticle freely available water flows through the pile structure and is below the grate R. caught.

Das so zusätzlich entwässerte kristalline Ammoniumsulfat wird von der Entwässerungshalde über die Leitung L6 abgezogen und der Vorklassierung VK zugeführt. Gegebenenfalls gebildete Agglomerate werden hierbei als Überkorn abgeschieden und einer Zwischenmahlstufe ZM über die Leitung L7 zugeführt. Die Zwischenmahlstufe ZM kann beispielsweise in Form einer Hammer- oder Prallmühle oder vergleichbarer Zerkleinerungsmaschinen ausgeführt sein. Das entstandene Zerkleinerungsprodukt wird zur Vorklassierung VK rückgeführt, sodass ein Mahlkreislauf entsteht, mithilfe dessen anfallendes Grobkorn vermieden wird.The crystalline ammonium sulphate that is additionally dehydrated in this way is taken from the dump via the pipe L6 deducted and the pre-classification VK fed. Any agglomerates that have formed are separated out as oversized grains and an intermediate grinding stage ZM over the line L7 fed. The intermediate grinding stage ZM can for example be designed in the form of a hammer or impact mill or comparable crushing machines. The resulting shredded product is used for pre-classification VK returned, so that a grinding cycle is created, with the help of which coarse grain is avoided.

Das in der Vorklassierung VK vorgesiebte kristalline Ammoniumsulfat wird anschließend der Mischvorrichtung M übergeben und je nach Zusammensetzung und angestrebtem Feuchtegehalt mit Wasser und Kalziumcarbonat xo << 1mm versetzt. Der eingesetzte kohlensaure Kalk in Verbindung mit der zur Verfügung stehenden Feuchte, ermöglicht dem Material die Ausbildung von interpartikulären Flüssigkeitsbrücken. Diese führen dazu, dass sich die feinkörnigen Kalkpartikel unter der einwirkenden mechanischen Mischwirkung an der Oberfläche der Ammoniumsulfat-Kristalle adsorbieren und sich somit zunächst größere Kornverbände bilden. Hierbei entsteht ein, in Bezugnahme auf die Partikelgrößenverteilung und Kornform, bereits vorkonfektioniertes Stoffgemisch mit einer Korngröße kleiner gleich 8 mm bei einem Massenanteil von -95 % aus Ammoniumsulfat, Wasser und Kalziumcarbonat. Dieses Stoffgemisch wird - wie oben bereits beschrieben - anschließend mit Hilfe der Dosierstufe D dem Granulator TG übergeben und wie beschrieben granuliert, wobei in diesem Ausführungsbeispiel zu großes Granulat vom Fertigklassierer F über die Leitung L1 zur Zwischenmahlstufe ZM zurückgeführt wird.That in the pre-classification VK Pre-sieved crystalline ammonium sulfate is then transferred to the mixing device M and, depending on the composition and the desired moisture content, water and calcium carbonate xo << 1mm are added. The carbonate of lime used in conjunction with the available moisture enables the material to form interparticle liquid bridges. These lead to the fact that the fine-grain lime particles adsorb on the surface of the ammonium sulfate crystals under the mechanical mixing effect and thus initially larger grain associations are formed. In relation to the particle size distribution and grain shape, this creates a pre-packaged mixture of substances with a grain size of less than or equal to 8 mm with a mass fraction of -95% of ammonium sulfate, water and calcium carbonate. As already described above, this mixture of substances is then fed into the granulator with the aid of dosage level D. TG passed and granulated as described, in this embodiment too large granules from the final classifier F via the line L1 to the intermediate grinding stage ZM is returned.

Das Ausgangsstoffgemisch für die Herstellung des Düngers mittels der beschriebenen Granulation entsteht durch eine thermische Trocknung der beispielsweise aus der Gärresteverdampfung GRV einer Biogasanlage gewonnenen Ammoniumsulfatlösung. Das dabei gewonnene feuchte Stoffgemisch aus Wasser und kristallinem Ammoniumsulfat wird bei einem Trockensubstanzgehalt von 85% bis 95% Massenanteil, vorzugsweise 89% bis 91% mit Kalciumcarbonat vermischt. Hierbei entsteht ein feuchtes, grobkörniges Ausgangsmaterial im Korngrößenbereich xo ≤ 8mm und der Trockensubstanzgehalt steigt auf 92% bis 94%, vorzugsweise 92,5% bis 93,7%. Der Masseanteil an Kalciumcarbonat im produzierten Stoffgemisch beträgt hierbei 20% bis 32%. Bei einer nachgeschalteten Granulierung mit der beschriebenen kombinierten Fertigtrocknung steigt der Trockensubstanzgehalt auf über 98 Ma.-% an. Die enthaltene Restfeuchte ist hierbei stofflich gebunden und kann lediglich durch starke zusätzliche thermische Beanspruchung aufgeschlossen werden. Das entstandene Granulat ist somit klassier- und lagerstabil sowie streufähig.The starting material mixture for the production of the fertilizer by means of the granulation described results from thermal drying, for example from fermentation residue evaporation GRV ammonium sulphate solution obtained in a biogas plant. The moist mixture of water and crystalline ammonium sulfate obtained in this way is mixed with calcium carbonate at a dry matter content of 85% to 95% by mass, preferably 89% to 91%. This creates a moist, coarse-grained starting material in the grain size range xo mm 8 mm and the dry matter content rises to 92% to 94%, preferably 92.5% to 93.7%. The mass fraction of calcium carbonate in the mixture produced is 20% to 32%. In the case of subsequent granulation with the combined final drying described, the dry matter content increases to over 98% by mass. The residual moisture contained is materially bound and can only be unlocked by strong additional thermal stress. The resulting granulate is therefore stable to classification and storage and can be spread.

Durch die konkrete Steuerung der Prozessparameter wie bspw. der Feuchte, der Stoffanteile, der Materialverweilzeit, des thermischen Energieeintrages während des Mischens (Stoffanteile) bzw. der Granulierung des Materials - wie oben beschrieben - kann die Größenverteilung so gesteuert werden, dass der Anteil an Granulatkörnern mit einem Durchmesser von kleiner/gleich 8 mm rund 95% Masseanteil beträgt. Die generierten Granulatkörner können somit problemlos mit der gängigen landwirtschaftlichen Streutechnik ausgebracht werden.Through the specific control of the process parameters such as the moisture, the material proportions, the material residence time, the thermal energy input during mixing (material proportions) or the granulation of the material - as described above - the size distribution can be controlled so that the proportion of granules with a diameter of less than / equal to 8 mm is around 95% by mass. The generated granulate grains can thus be spread without any problems with the common agricultural spreading technology.

Um Missverständnisse zu vermeiden, sei noch darauf hingewiesen, dass es sich bei den Leitungen L1, L2, L3, L6, L7 L8, um Rohrleitungen handeln kann, wobei jedoch in der Regel Fördermittel, wie Bandförderer, Schnecken, etc. vorgesehen sind. L2 und L3 könnten auch Fallrohre sein. Bei der Leitung L4 handelt es sich um eine Rohrleitung zur Abführung des Brüden. L5 ist ein Luftkanal. Der Fachmann wird die geeigneten Mittel nach Bedarf einsetzen.In order to avoid misunderstandings, it should be noted that it is the lines L1 , L2 , L3 , L6 , L7 L8 , can be pipelines, but usually conveying means such as belt conveyors, screws, etc. are provided. L2 and L3 could also be downpipes. With the management L4 it is a pipe to discharge the vapor. L5 is an air duct. Those skilled in the art will employ the appropriate means as needed.

Die stoffliche Zusammensetzung des erhaltenen Düngemittel Granulates besteht aus: H2O kleiner gleich 2%, (NH4)2SO4 zwischen 78% und 63%, CaCO3 zwischen 22% und 35% (Alle Anteile in Ma.-% (Massenprozent)The material composition of the fertilizer granulate obtained consists of: H2O less than or equal to 2%, (NH4) 2SO4 between 78% and 63%, CaCO3 between 22% and 35% (all proportions in mass% (mass percentage)

Der beschriebene Granulat-Dünger bringt folgende Vorteile:

• Reduziertes Lagervolumen Durch die Trocknung und die damit verbundene Volumenreduzierung aufgrund des entzogenen Wassers wird das benötigte Lagervolumen im Hinblick auf die ansonsten benötigten Lagertanks erheblich verringert
• Problemlose Ausbringung Durch die generierte Streufähigkeit und Lagerstabilität kann das Düngemittel mithilfe der gängigen Streutechnik problemlos ausgebracht werden
• Transportfähigkeit Wie bereits bei der Lagervolumenreduzierung erläutert, muss der ansonsten enthaltene Wasseranteil nicht transportiert werden, dies schafft zusätzliche Transportkapazität
• CO2-Einsparung beim Ausbringen des Düngemittels Durch die Steigerung der Transportkapazität werden CO2-Emissionen hinsichtlich der regulären Ausbringmethodik von ASL eingespart, da weniger Fahrten notwendig werden
• Gezieltes Nährstoffeinbringung Durch die granulierte Darreichungsform können die Nährstoffe erheblich gezielter auf die Anbauflächen aufgebracht werden
• Reduzierte Ammoniakemissionen Der Herstellungsprozess ist vollständig emissionsfrei. Die feststoffartige Granulat-Darreichungsform macht das Material resistent gegenüber einer temperaturabhängigen Verschiebung des pH-Wertes, wobei die Ammoniakemissionen gegenüber ASL erheblich reduziert werden.
• Mehrkomponentendünger Durch die Integration von kohlensaurem Kalk werden wesentlich weniger Fahrten zur Düngemittelausbringung benötigt, da mit dem enthaltenen Ca ein zusätzlicher Nährstoff zur Verfügung steht, sodass erneut Fahrten und somit CO2 eingespart werden
• Reduzierung der Kalkzehrung Durch die simultane Einbringung von Kalciumcarbonat wird die Kalkzehrung von 61 kg CaO/100kg ssA (1 S. 102) auf 45 kg CaO/100 kg Granulat reduziert nach Sluijman, C.M.J. „Der Einfluß von Düngemitteln auf den Kalkzustand des Bodens“. Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde. 27.10.1969, S. 97

The granulate fertilizer described has the following advantages:

• Reduced storage volume As a result of the drying process and the associated volume reduction due to the withdrawn water, the required storage volume is considerably reduced with regard to the storage tanks that would otherwise be required
• Problem-free application Due to the generated spreading ability and storage stability, the fertilizer can be used with the common spreading technology can be applied without any problems
• Transportability As already explained with the storage volume reduction, the otherwise contained water does not have to be transported, this creates additional transport capacity
• CO2 savings when applying the fertilizer By increasing the transport capacity, CO2 emissions are saved with regard to the regular application method of ASL, as fewer trips are necessary
• Targeted application of nutrients Thanks to the granulated form of administration, the nutrients can be applied to the cultivated areas in a much more targeted manner
• Reduced ammonia emissions The manufacturing process is completely emission-free. The solid-like granulate dosage form makes the material resistant to a temperature-dependent shift in the pH value, with ammonia emissions being considerably reduced compared to ASL.
• Multi-component fertilizer The integration of carbonate of lime means that far fewer journeys are required to apply fertilizer, as the Ca contained provides an additional nutrient, so that journeys and thus CO2 are again saved
• Reduction of lime consumption Through the simultaneous introduction of calcium carbonate, the lime consumption is reduced from 61 kg CaO / 100 kg ssA (1 p. 102) to 45 kg CaO / 100 kg granulate according to Sluijman, CMJ “The influence of fertilizers on the lime condition of the soil”. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. October 27, 1969, p. 97

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

• DE 102017118356 [0002]DE 102017118356 [0002]
• DE 102018104877 [0003]DE 102018104877 [0003]
• DE 102016220648 [0004]DE 102016220648 [0004]
• US 4589904 [0005]US 4589904 [0005]

Claims (11)

Vorrichtung zur Herstellung eines Ammoniumsulfat enthaltenden Düngemittel-Granulates, umfassend einen Trommelgranulator (TG), der im Wesentlichen aus einem schräg gelagertem, drehbaren Rohr besteht, einen Heizlüfter (H), der so angeordnet ist, dass der Heißluftstrom vom Ende der Trommel zu deren Eingang bläst, und eine Dosiervorrichtung (D) für die Zufuhr von kristallinem, mit Kalziumcarbonat gemischtem Ammoniumsulfat.Apparatus for the production of a fertilizer granulate containing ammonium sulfate, comprising a drum granulator (TG), which essentially consists of an inclined, rotatable tube, a fan heater (H) arranged to blow the flow of hot air from the end of the drum to its entrance, and a metering device (D) for the supply of crystalline ammonium sulfate mixed with calcium carbonate. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosiervorrichtung (D) eine Mischvorrichtung (M) mit einem ersten Eingang für kristallines Ammoniumsulfat und einem zweiten Eingang für Kalziumcarbonat, vorgeordnet ist.Device according to Claim 1 , characterized in that the metering device (D) is arranged upstream of a mixing device (M) with a first input for crystalline ammonium sulfate and a second input for calcium carbonate. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischvorrichtung ein Vorklassierer (VK) und eine Zwischenmahlstufe (ZM) vorgeordnet ist.Device according to Claim 2 , characterized in that a pre-classifier (VK) and an intermediate grinding stage (ZM) are arranged upstream of the mixing device. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung ein Vakuumtrockner (VT) ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing device is a vacuum dryer (VT). Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das s eine Heißluftrückführeinrichtung mit einem Kondensator K sowie einem Wärmeübertrager W vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a hot air return device with a condenser K and a heat exchanger W is provided. Verfahren zur Herstellung eines granulierbaren Stoffgemisches dadurch gekennzeichnet, dass ein feuchtes Stoffgemisch aus Wasser und kristallinem Ammoniumsulfat, mit einen Trockensubstanzgehalt von 85% bis 95% Massenanteil, vorzugsweise 89% bis 91% mit Kalziumcarbonat gemischt wird, so dass der Anteil von Kalziumcarbonat im Stoffgemisch zwischen 15% und 40% Massenanteil, vorzugsweise 20% bis 32% beträgt.Process for the production of a granulable substance mixture, characterized in that a moist substance mixture of water and crystalline ammonium sulfate, with a dry substance content of 85% to 95% mass fraction, preferably 89% to 91% is mixed with calcium carbonate, so that the proportion of calcium carbonate in the substance mixture between 15% and 40% by mass, preferably 20% to 32%. Verfahren zur Herstellung eines Ammoniumsulfat enthaltenden Düngemittel Granulates, durch Granulierung des Stoffgemisches nach Anspruch 6.Process for the production of a fertilizer granulate containing ammonium sulfate, by granulating the mixture of substances Claim 6 . Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulierung in einem Trommelgranulator (TG) erfolgt, wobei ein Heißluftstrom im Gegenstrom durch den Trommelgranulator (TG) geführt wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the granulation takes place in a drum granulator (TG), with a hot air flow being guided in countercurrent through the drum granulator (TG). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der am Eingang des Trommelgranulators TG austretende Heißluftstrom entfeuchtet und anschließend aufgeheizt und im Kreislauf wieder durch den Trommelgranulator (TG) geführt wird.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the hot air stream exiting at the entrance of the drum granulator TG is dehumidified and then heated and circulated again through the drum granulator (TG). Stoffgemisch aus Wasser und kristallinem Ammoniumsulfat, mit einen Trockensubstanzgehalt von 85% bis 95% Massenanteil, vorzugsweise 89% bis 91% und Kalziumcarbonat wobei der Anteil von Kalziumcarbonat im Stoffgemisch aus Wasser und kristallinem Ammoniumsulfat zwischen 15% und 40% Massenanteil, vorzugsweise 20% bis 32% Massenanteil beträgt.Mixture of water and crystalline ammonium sulphate, with a dry matter content of 85% to 95% by mass, preferably 89% to 91% and calcium carbonate, the proportion of calcium carbonate in the mixture of water and crystalline ammonium sulphate between 15% and 40% by mass, preferably 20% to 32% by mass. Düngemittel-Granulat bestehend aus kristallinem Ammoniumsulfat, mit einen Trockensubstanzgehalt von größer 95% Massenanteil, vorzugsweise 98% und Kalziumcarbonat, wobei der Anteil von Kalziumcarbonat im Stoffgemisch aus Wasser und kristallinem Ammoniumsulfat zwischen 22% und 35% Massenanteil, beträgt.Fertilizer granulate consisting of crystalline ammonium sulfate, with a dry matter content of greater than 95% by mass, preferably 98% and calcium carbonate, with the proportion of calcium carbonate in the mixture of water and crystalline ammonium sulfate between 22% and 35% by mass.

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