DE1152714B - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung gekoernter Mischduengemittel - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung gekoernter MischduengemittelInfo
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- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
- C05B1/00—Superphosphates, i.e. fertilisers produced by reacting rock or bone phosphates with sulfuric or phosphoric acid in such amounts and concentrations as to yield solid products directly
- C05B1/06—Ammoniation of superphosphates
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
kl. 16 6
C05d;b;c
L 31231 IVa/16
ANMELDETAG:
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT:
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT:
9. SEPTEMBER 1958
14. AUGUST 1963
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung gekörnter Mischdüngemittei
und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Die Herstellung körniger Düngemittel ist an sich bekannt. Es sind auch schon Verfahren zur Herstellung
gekörnter Mischdüngemittel bekannt, nach welchen exotherm reagierende, Düngemittel bildende
Verbindungen mit Wasser umgesetzt werden und das hierbei gebildete Reaktionsgemisch in einem ersten
Behälter ammonisiert und in anderen Behältern dann gekörnt, gekühlt und getrocknet wird. Obgleich diese
Verfahren als kontinuierliche Verfahren bezeichnet worden sind, so mußten bei ihnen doch die Düngemittel
zu ihrer Herstellung durch wenigstens zwei, zumeist aber sogar durch drei Behälter hindurchgeführt
werden. Eine derartige Arbeitsweise hat jedoch den Nachteil großer Wärmeverluste, und sie
erfordert auch eine kostspielige, schwierig mit Instrumenten zu steuernde und zu überwachende Anlage.
Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die obengenannten Nachteile zu beheben
und ein verbessertes, selbstkörnendes Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Mischdüngemitteln
zu schaffen, die in ihrer Anwendung anpassungsfähiger sind als die bisher bekannten Verfahren
und Vorrichtungen und gleichzeitig auch eine wirksamere Granulierung ermöglichen.
Die Erfindung bezweckt ferner, ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung zu schaffen,
mit denen unter Selbstgranulierung die verschiedensten Arten an Mischdüngemitteln hergestellt werden
können und unter deren Verwendung auch eine leichtere und höhere Ammonisierung ermöglicht wird.
Die genannten Nachteile der bisher bekannten Verfahren werden behoben und die vorstehenden Ziele
erreicht, indem erfindungsgemäß ein Verfahren und eine Vorrichtung entwickelt worden sind, die es ermöglichen,
daß alle die genannten Stufen der Ammonisierung, Granulierung, Abkühlung und Trocknung
in einem einzigen Behälter durchgeführt werden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die exotherm reaktionsfähigen Düngemittelkomponenten und Wasser in die erste Zone einer
langgestreckten, aus drei Abteilen oder Zonen bestehenden und mit Sperrflächen ausgestatteten Mischkammer
eingeführt und in dieser ersten Zone innig gemischt, um ein Reaktionsgemisch zu bilden, das
während des Mischens fortlaufend durch diese Zone hindurchgeführt wird.
Dieses Reaktionsgemisch wird fortlaufend der zweiten Zone der Kammer in solchen Mengen zugeführt,
Verfahren und Vorrichtung
zur kontinuierlichen Herstellung
gekörnter Mischdüngemittel
Anmelder:
The Lummus Company, New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,
Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg
und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte, Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39
Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 18. September 1957 (Nr. 684 713)
James Eldred Seymour, Collinsville, 111. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
daß es in Zusammenwirkung mit den Sperrflächen der Kammer einen Dampfverschluß zwischen der
ersten und der dritten Zone bildet, und das Reaktionsgemisch wird dann, gegebenenfalls unter Zusatz von
Kalisalzen od. dgl., in der zweiten Zone unter ständigem Durchrühren mit flüssigem oder wäßrigem Ammoniak
oder Ammonisierlösungen behandelt sowie neutralisiert, worauf die feuchte heiße Reaktionsmasse
nach Überführung in die dritte Zone der Kammer in dünnerer Schicht unter Durch- und Überleiten von
heißer Luft und ständigem Durchrühren gekörnt und bis auf den gewünschten Wassergehalt von beispielsweise
unter etwa 1 °/o getrocknet wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine schnelle und vollständige Umsetzung der Mischungskomponenten erzielt, wobei jedoch sowohl die Wärme
als auch die flüssige Phase aufrechterhalten bleiben und ein Reaktionsgemisch erzeugt wird, das von
selbst in der dritten Zone granuliert, in der solche Bedingungen angewendet werden, daß eine schnelle
Abnahme der flüssigen Phase bewirkt wird. In dem Reaktionsgemisch kann eine wesentliche Menge flüssiger
Phase vorhanden sein, und es kann wenigstens eine Düngemittelkomponente enthalten, die exotherm
mit Ammoniak zu reagieren vermag, damit, indem Ammoniak stromaufwärts des Verschlusses zur drit-
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ten Zone in das Reaktionsgemisch eingespritzt wird, ein lösliches Ammoniumsalz gebildet wird.
Bei gewissen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wirkung der Behandlung des Reaktionsgemisches mit dem Trockengas noch durch die Einführung
eines weiteren festen Produktes in das Reaktionsgemisch unmittelbar stromabwärts des Dampfverschlusses
der dritten Zone ergänzt werden. Da bei einem technischen Herstellungsverfahren von Dünge-
der Fig. 1,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht nach der Linie 3-3 der Fig. 1 und
Verschlüsse der Reaktionsbehälter, sondern diese Verschlüsse werden bei der erfindungsgemäß benutzten
Vorrichtung durch die zu verarbeitenden Gemische selbst gebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser
veranschaulicht
Fig. 1 schematisch einen senkrechten Längsschnitt einer Ausführungsform einer zur Durchführung des
mitteln auch das gesamte anfallende Feinprodukt mit io Verfahrens geeigneten Vorrichtung,
verwertet werden soll, so wird zweckmäßig das Fein- Fig. 2 eine Querschnittsansicht nach der Linie 2-2
produkt dem Reaktionsgemisch an der eben erwähnten Stelle einverleibt. Eine noch wichtigere Verbesserung
wird erhalten, wenn das benutzte Ammonisierungsmittel aus einem flüssigen Gemisch besteht, das 15 Fig. 4 eine Querschnittsansicht nach der Linie 4-4
ein wasserlösliches Salz enthält, das in der Ammoni- der Fig. 1.
sierungsstufe nicht in Reaktion tritt, und das kurz Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht in der
stromabwärts des Verschlusses der dritten Zone zu- veranschaulichten Ausführungsform aus einem Vergesetzte
feste Produkt aus einem Kalisalz besteht, das bund-Doppelmischer (nach Art eines Mörtelmischers),
mit diesem Salz unter Bildung weniger löslicher Pro- 20 der eine lange Mischkammer bildet, die aus einem
dukte zu reagieren vermag. Vormischabschnitt A, einem mittleren Abschnitt B
Die genannten Dampfverschlüsse der Zonen der und einem Endabschnitt C besteht. Der erste Ab-Reaktionskammer
werden gebildet, indem das Reak- schnitt 2 der Mischvorrichtung liegt tiefer als der
tionsgemisch durch die beiden ersten Zonen in Form zweite Abschnitt 3. Bei einem richtigen Verhältnis
eines Bettes hindurchgeführt wird, dessen Höhe all- 25 zwischen der Geschwindigkeit, mit der das Reaktionsmählich
zunimmt, bis das Reaktionsgemisch den gemisch im Teil 2 vorwärts gefördert wird, und der
Querschnitt der Mischzone an der Stelle vollständig Menge der diesem zugeführten Ausgangsstoffe bildet
ausfüllt, an der der Verschluß gewünscht wird. Diese daher das Reaktionsgemisch im ersten Abschnitt ein
zunehmende Höhe des Bettes des Reaktionsgemisches sich verschiebendes Bett 4, dessen Höhe zunimmt, bis
wird dadurch erhalten, daß von den drei aufeinander- 30 am stromabwärts gelegenen Ende des Abschnittes 2
folgenden Zonen der Mischkammer die zweite Zone das Reaktionsgemisch die Querschnittsfläche des
höher als die erste Zone und die dritte Zone höher Mischers vollkommen ausfüllt,
als die zweite Zone angeordnet wird, und die Ver- In gleicher Weise ist der mittlere Abschnitt 3 der
bindungsstellen zwischen den benachbarten Zonen Mischvorrichtung tiefer angeordnet als der letzte Abder
Kammer bilden dann einen Damm, gegen den 35 schnitt 5. Das sich vorwärts bewegende Reaktionsund
über den das Reaktionsgemisch während des bett 6 nimmt daher in der Höhe zu, bis es die Quer-Mischens
hinwegfließt. schnittsfläche der Mischvorrichtung am stromabwärts
Gegenüber den vorbekannten Verfahren hat das gelegenen Ende des Abteils 3 vollständig ausfüllt,
erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Vorteile: Auf diese Weise werden Verschlüsse an den beiden
Es ermöglicht eine bessere Säurebehandlung und 4° Enden des Abteils 3 aufrechterhalten. Die Abteile 2,
eine kürzere Verweilzeit der Reaktionsprodukte in der 3 und 5 der Mischvorrichtung sind somit in anstei-Reaktionszone
sowie, bedingt durch die ständige Zu- gender Reihenfolge angeordnet, und die Verbindungsund
Weiterführung der zu verarbeitenden Produkte, stellen zwischen den Abteilen bilden Dämme an den
eine weitgehende Verringerung der Festsetzung der stromabwärts gelegenen Enden der Abteite 2 und 3,
Massen in der Vorrichtung und somit deren leichtere 45 so daß das Bett des Reaktionsgemisches gegen und
Reinigung. Ferner benötigt die neue Vorrichtung für über diese Dämme hinwegfließen muß. Ferner sind
ihre Aufstellung und ihren Betrieb weniger Flächen- die stromabwärts gelegene Stirnwandung 2' des Abraum,
die Überwachung des Verfahrens ist einfacher teils 2 und die stromaufwärts gelegene Stirnwandung 3'
und leichter, und die erfindungsgemäß erzielten Pro- des Abteils 3 längs der Mischvorrichtung in parallelen
dukte sind in ihrer chemischen Zusammensetzung 50 Ebenen mit so geringem Abstand zueinander angehomogener,
ordnet, daß unter der Wirkung des Dammes zwischen Ferner erfordert eine einzige Reaktionskammer für den Abteilen 2 und 3 die die beiden Abteile verbindie
Überwachung des Verfahrens natürlich weniger dende Öffnung leicht durch das Reaktionsbett voll-Hilfsvorrichtungen
als ein Verfahren, bei welchem die kommen geschlossen wird. Das stromabwärts gelegene
einzelnen Verfahrensmaßnahmen in mehreren oft 55 Ende 3" des Abteils 3 und das stromaufwärts gelegene
weit voneinander getrennten Vorrichtungen durch- Ende 5' des Abteils 5 sind in gleicher Weise angegeführt
werden, und für die Durchführung des erfin- ordnet.
dungsgemäßen Verfahrens ist daher auch weniger Aus dem letzten Abteil 5 der Mischvorrichtung
Bedienungspersonal erforderlich als bei den vorbe- wird das Produkt durch den Auslauf 7 abgezogen. Da
kannten Verfahren. Auch werden bei dem neuen 60 im Abteil 5 kein sich dem Vorrücken des Materials
Verfahren unerwünschte Reaktionen der Reaktions- entgegenstellender Damm vorhanden ist, ist das sich
gemische vermieden, die bei den bekannten Verfahren vorschiebende Bett flacher und niedriger als in den
auftreten können, wenn die Gemische durch die Rohre Abteilen 2 und 3.
von dem einen Behälter einem anderen Behälter Um im mittleren Abteil 3 ein flüssiges Ammonisie-
zugeführt werden. Auf diese Weise wird aber eine 65 rungsmittel in das Reaktionsgemisch einspritzen zu
genauere Kontrolle der Reaktionsbedingungen und können, ist eine mehrteilige Sprühvorrichtung 9 vordes
Reaktionsablaufes gewährleistet. Auch erfordert gesehen, die längs der Mischvorrichtung in der Nähe
das erfindungsgemäße Verfahren keine mechanischen des Bodens des Abteils 3 verläuft. Jeder Abschnitt
der Sprühvorrichtung 9 ist durch ein mit Ventil versehenes Rohr 10' an die Zuführungsleitung 10 angeschlossen,
so daß das Ammonisierungsmittel wahlweise unter Druck irgendeinem oder mehreren Sprührohren
der Sprühvorrichtung zugeführt werden kann.
Jeder Abschnitt der Mischvorrichtung ist mit einem Paar parallel verlaufender Wellen 11 ausgestattet, an
denen die üblichen Mischschaufeln 12 angeordnet sind, und diese Wellen werden über die Getriebe 13
durch irgendeine geeignete Kraft angetrieben. Der Antriebsmechanismus ist so eingerichtet, daß die Wellen
eines jeden Paares gegenläufig umlaufen. Wie es durch die Pfeile in Fig. 3 und 4 angedeutet ist, ist
für die Abteile 3 und 5 die Einrichtung so getroffen, daß die Schaufeln der Mischvorrichtung das Reaktionsgemisch
an der Mittellinie der Mischvorrichtung nach unten und längs des Bodens nach auswärts
führen. Auf diese Weise wird im Ammonisierungsabteil das Reaktionsgemisch unmittelbar oberhalb der
Linie der Einspritzung des Ammonisierungsmittels verdichtet. Im Abschnitt 2 können dagegen, wie aus
Fig. 2 hervorgeht, die Wellen der Mischvorrichtung auch im umgekehrten Sinne gegenläufig sein.
In allen drei Abschnitten der Mischvorrichtung dienen die Mischschaufeln 12 dazu, das Reaktionsgemisch mit positivem Druck vorwärtszuführen und
das Gemisch auch fortlaufend durchzurühren. Im ersten und zweiten Abteil der Mischvorrichtung bedeckt
das Bett des Reaktionsgemisches die Schaufeln der Mischvorrichtung vollständig während deren
voller Umdrehung nach dem stromabwärts gelegenen Ende dieser Abteile zu. Im letzten Abteil schneiden
dagegen die Schaufeln vollständig durch das Bett des Reaktionsgemisches, wodurch der Kontakt mit der
Atmosphäre oberhalb des Bettes erhöht wird.
Im mittleren Abschnitt der Mischvorrichtung ist die gesamte Sprühvorrichtung 9 durch das Reaktionsgemisch verdeckt, so daß das Entweichen von gasförmigem
Ammoniak aus dem Bett verringert wird. Ferner bildet das Reaktionsgemisch an jedem Ende
des mittleren Abschnittes einen Verschluß, so daß die gasförmige Atmosphäre im Ammonisierungsabschnitt
aufrechterhalten wird.
Dam stromaufwärts gelegenen Ende des Abschnittes 2 werden fortlaufend die festen Reaktionsmittel
durch eine mit Sternrad versehene Aufgabevorrichtung 14 oder eine ähnliche Einrichtung zugeführt.
Die flüssigen Reaktionsmittel werden diesem Abschnitt durch ein Sprührohr 15 zugeführt. Im letzten
Abschnitt 5 wird das Kalisalz durch eine mit Sternrad versehene Aufgabevorrichtung 16 oder eine ähnliche
Vorrichtung zugeführt. Das anfallende Feingut kann durch ein weiteres, der Aufgabevorrichtung 16
benachbartes Sternrad oder durch die Aufgabevorrichtung 16 selbst zugeführt werden.
Im Abschnitt 2 der Mischvorrichtung werden die Gase durch einen Schornstein 17 abgezogen, durch
den nur ein natürlicher Zug bewirkt wird. Durch den Abzug 17 wird daher nur eine so ausreichende Zugwirkung
erzielt, daß das Auftreten überatmosphärischer Drücke im Abschnitt 2 vermieden wird. Der
Abschnitt 3 steht nicht unter Zug.
Der Abschnitt 5 ist mit einem Abzugsrohr 18 versehen, das mit der Einzugsseite eines Exhaustors 19
verbunden ist. Unter der Wirkung dieses Exhaustors wird durch die Öffnung 7 atmosphärische Luft in den
Abschnitt 5 eingesaugt und im Gegenstrom über das sich bewegende Bett 8 geführt. Da das Bett 8 allmählich
fester wird, wenn es sich dem Abzugsende der Mischzone nähert, erfolgt am stromabwärts gelegenen
Teil des Abschnittes 5 eine kräftige Umwirbelung, so daß ein wirksamer Kontakt zwischen dem Bett 8 und
dem trocknenden Luftstrom aufrechterhalten wird. Da das Bett 8 verhältnismäßig flach ist, wird ein wirksamer
Gasdurchfluß erzielt.
Obgleich andere exotherm reagierende Stoffe benutzt werden können, so ist die vorliegende Erfindung
ίο jedoch von besonderem Vorteil, wenn ein saures,
festes Düngemittel, nämlich ein Superphosphat oder ein Metaphosphat, als Ausgangsprodukt benutzt wird.
Die einfache Ammonisierung von Superphosphaten
zwecks Erzeugung eines N-P-Düngemittels wird wie folgt durchgeführt:
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein normales Superphosphat oder Triplesuperphosphat
in körniger Form der Mischzone zugeführt und nach der Stelle des Dampfverschlusses gefördert, wie
es vorstehend beschrieben worden ist. Unmittelbar stromaufwärts des Verschlusses wird ein flüssiges
Ammonisierungsmittel, vorzugsweise wasserfreies Ammoniak, in das sich bewegende Bett in für die Umsetzung
mit dem Monocalciumorthophosphat ausreichenden Mengen eingespritzt. Zu diesem Zweck
wird das Superphosphat durch die Speisevorrichtung 14 fortlaufend in solcher Menge zugeführt, daß am
Ende des Vormischabschnittes 2 ein Dampfverschluß aufrechterhalten wird.
Durch die Sprühvorrichtung 9 wird wasserfreies Ammoniak in solcher Menge eingespritzt, daß im
Abschnitt 3 praktisch molare Verhältnisse von Ammoniak und Monocalciumorthophosphat vorhanden
sind. Das aus dem Abschnitt 3 dem Abschnitt 5 zugeführte Reaktionsgemisch besteht aus einem heißen,
feuchten, festen Produkt, da die Feuchtigkeitsverluste im Ammonisierungsabschnitt 3 gering sind. Wenn
dieses Reaktionsgemisch in den Abschnitt 5 der Mischzone eintritt, wird es sofort Bedingungen
unterworfen, durch welche die Verdampfung von Feuchtigkeit gefördert wird. Da die Feuchtigkeit
durch den Luftstrom, der durch den Exhaustor 19 angesaugt wird, entfernt wird, beginnt die Kristallisation
des Ammoniumphosphats, und sie schreitet bei vorrückendem Bett 8 mit zunehmender Geschwindigkeit
allmählich fort, bis das Produkt körnig wird. Das körnige Produkt wird durch den Auslaß 7 abgezogen.
Triplesuperphosphat in Kornform wird durch die mit Sternrad versehene Aufgabevorrichtung 14 zugeführt.
Durch die Leitung 15 wird Wasser in einer Menge von 4 Gewichtsprozent des Superphosphate
zugesetzt. Das Triplesuperphosphat und das Wasser werden in solchen Mengen zugeführt, daß der Abschnitt
2 an seinem stromabwärts gelegenen Ende vollkommen gefüllt wird, wobei die Geschwindigkeit
berücksichtigt wird, mit der die Schaufeln des Mischers des Abschnitts 2 betrieben werden. Durch
die Sprühvorrichtung 9 wird wasserfreies Ammoniak für die Umsetzung mit dem Superphosphat im Verhältnis
von IVs Mol Ammoniak je Mol Monocalciumorthophosphat
eingespritzt Das Reaktionsbett 6 besteht dann, wenn es sich dem Ende des Abschnitts 3
nähert, aus einer heißen, feuchten Masse, die etwa 9 °/o freie Flüssigkeit enthält, wobei die flüssige Phase
praktisch mit Ammoniumphosphaten gesättigt ist.
Die festen Produkte bestehen aus Dicalciumphosphat^ und Ammoniumphosphaten. Am stromabwärts gelegenen
Ende des Abschnitts 3 beträgt die Temperatur des Reaktionsgemisches etwa 99 bis 175° C, je
nach der Wärmeübertragung der benutzten Vorrichtung. Durch den Exhaustor 19 wird ein kräftiger
Luftzug durch das Bett 8 und über diesem im Abschnitt S aufrechterhalten. Das Produkt wird gewöhnlich
schon innerhalb der ersten 60 cm des Durchganges im Abschnitt 5 körnig. Das durch die
Öffnung 7 abgezogene körnige Produkt hat einen freien Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 1 0Io. Werden
molare Mengen von Monocalciumorthophosphat und Ammoniak benutzt, so enthält das Produkt nach
der Analyse etwa 7 % Stickstoff und 48 % pflanzenaufnehmbares P2O5.
Das vorstehende Beispiel veranschaulicht die vollständige Ammonisierung des Superphosphate, jedoch
können auch geringere Teilmengen an Ammoniak benutzt werden.
Das Beispiel 1 veranschaulicht das festeste, durch Ammonisierung erhaltene und nur etwa 9% freie
Flüssigkeit enthaltende Reaktionsprodukt, das mit Erfolg nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet
werden kann.
Die Ammonisierung von Superphosphat unter gleichzeitiger Umsetzung von freier Säure mit Ammoniak
wird wie folgt durchgeführt:
Nach dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein komförmiges Superphosphat im ersten Abschnitt
der Mischzone mit Wasser und einer starken Mineralsäure gemischt und eine Aufschlämmung hergestellt.
Die Aufschlämmung wird dem zweiten Abschnitt zugeführt und ein Ammonisierungsmittel in solcher
Menge eingespritzt, daß dieses mit allen sauren Bestandteilen der Aufschlämmung vollständig reagiert.
Das erhaltene heiße, mit Ammoniak behandelte Reaktionsgemisch wird darm über den Dampfverschluß
hinweg in den letzten Teil der Mischzone gefördert. Wird eine andere Mineralsäure als Phosphorsäure
benutzt, so reagiert die Säure mit dem Superphosphat unter Erzeugung von Phosphorsäure. Die in die
Ammonisierungszone eintretende Aufschlämmung enthält somit Wasser, Säure und ein von der benutzten
Säure abhängiges Calciumsalz. Wenn eine andere Säure als Phosphorsäure benutzt wird, so hat die dem
mittleren oder Ammonisierungsabschnitt der Mischzone zugeführte Aufschlämmung eine Temperatur
von etwa 65 bis 120° C, da die Umsetzungen der Mineralsäure mit Monocalciumorthophosphat exotherm
verlaufen.
Es ist auch hier wieder sehr vorteilhaft, das Reaktionsgemisch so in die Ammonisierungszone zu
führen, daß zwischen dem ersten und mittleren Abschnitt der Mischzone ein Dampfverschluß gebildet
wird. Das Verfahren verläuft dann etwa so, wie es mit Bezug auf Fig. 1 erläutert worden ist.
In der mittleren Mischzone reagiert das Ammonisierungsmittel mit der freien Säure und den sauren
Salzen unter Bildung der entsprechenden Ammoniumsalze. Das mit Ammoniak behandelte Reaktionsgemisch enthält eine größere flüssige Phase, die praktisch
mit wasserlöslichen Ammoniumsalzen, vor allem Ammoniumphosphaten, gesättigt ist.
Wenn das Ammomsierungsmittel aus wasserfreiem Ammoniak besteht und ein wirksamer Dampfabschluß
an den beiden Enden des Ammonisierungsabschnitts aufrechterhalten wird, so hat das aus dem
Ammonisierungsabschnitt dem letzten Abschnitt der Mischzone zugeführte Reaktionsgemisch eine höhere
Temperatur als die in den Ammonisierungsabschnitt eintretende Aufschlämmung unter der Annahme, daß
eine andere Säure als Phosphorsäure benutzt worden ist. Andererseits ist es oft von Vorteil, ein flüssiges
Ammonisierungsmittel zu benutzen, das eine wesentliche Menge Wasser enthält. In diesem Falle wird,
wieder unter der Annahme, daß eine andere Säure als Phosphorsäure benutzt wird, die Temperatur des
Reaktionsgemisches im Ammonisierungsabschnitt sich nicht wesentlich erhöhen. So kann in einigen
Fällen, wie bei Verwendung von Triplesuperphosphat und Schwefelsäure in der Vormischstufe, die dem
Ammonisierungsabschnitt zugeführte Reaktionsaufschlämmung tatsächlich heißer sein als die, die dem
letzten Mischabschnitt aus der Ammonisierungsstufe zugeführt wird. Im allgemeinen hat jedoch das Reaktionsgemisch,
das den Dampfverschluß zwischen dem zweiten und dritten Abschnitt der Mischzone durchläuft, eine Temperatur von etwa 98° C oder
höher.
35
40
45 Triplesuperphosphat, normales Superphosphat und Schwefelsäure von 60 Be werden dem ersten Mischabschnitt
der langen Mischzone in einem solchen Mengenverhältnis zugeführt, daß eine Ausgangsaufschlämmung
erhalten wird, die aus 616 Gewichtsteilen Triplesuperphosphat, 580 Gewichtsteilen normalem
Superphosphat und 136 Gewichtsteilen der Säurelösung besteht. In dem mittleren Mischabschnitt
wird ein flüssiges Ammonisierungsgemisch aus 16,6% wasserfreiem Ammoniak, 66,8% Ammoniumnitrat
und 16,6°/o Wasser in das Reaktionsgemisch in solchen
Mengen eingespritzt, daß genügend Ammoniak zur Neutralisation der sauren Bestandteile der Aufschlämmung
vorhanden ist. Die Temperatur des ammonisierten Reaktionsgemisches liegt über 100° C,
wenn es den stromabwärts gelegenen Abschluß beim Eintritt in die letzte Mischstufe passiert.
Sobald das Reaktionsgemisch mit der trocknenden Atmosphäre im letzten Mischabschnitt in Berührung
kommt, erfolgt Verdampfung, so daß die flüssige Phase verringert wird, und das Reaktionsgemisch
wird abgekühlt, bis das Produkt vollkommen körnig ist. Nach der Analyse enthält das Produkt 16% Stickstoff
und 20 % pflanzenverwertbares P2O5.
Die Hydrolyse eines Metaphosphats und Ammonisierung des Reaktionsgemisches wird wie folgt durchgeführt:
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung bestehen die Ausgangsstoffe aus (1) einem Metaphosphat,
wie Calciummetaphosphat, Natriummetaphosphat oder Kaliummetaphosphat, (2) Wasser und (3)
einer starken Mineralsäure. Das Gewichtsverhältnis von Säure zu Metaphosphat beträgt von 1:10 bis
1,5 :1. Die Menge des im Ausgangsreaktionsgemisch benutzten Wassers beträgt das 1- bis 5fache der für
die Hydrolyse des Metaphosphats erforderlichen stöchiometrischen Menge. Durch das Mischen dieser
Ausgangsstoffe wird das Metaphosphat zu dem entsprechenden primären Orthophosphat hydrolysiert.
Wenn eine andere Säure als Phosphorsäure benutzt wird, so reagiert die Säure, die nur als Katalysator
bei der Hydrolyse des Metaphosphats wirkt, mit dem primären Orthophosphat unter Erzeugung von Phosphorsäure
und des entsprechenden Calciumsalzes.
55
60
65
Das ursprüngliche Reaktionsgemisch besteht aus einer gewöhnlich ziemlich dünnen Aufschlämmung.
Da die in Frage stehenden Reaktionen exotherm verlaufen, so verliert das Reaktionsprodukt in dem Vormischabschnitt
Feuchtigkeit und wird dem Ammonisierungsabschnitt als wesentlich dickere Aufschlämmung
bei Temperaturen bis etwa 175° C je nach dem besonderen Ansatz zugeführt.
In dem Ammonisierungsabschnitt der Mischzone wird ein flüssiges Ammonisierungsmittel in die heiße
Aufschlämmung in solchen Mengen eingeführt, daß deren gesamte saure Bestandteile neutralisiert werden.
Durch die Aufrechterhaltung eines wirksamen Dampfabschlusses an beiden Enden der Ammonisierungszone
werden die Verluste an Ammoniak und Flüssigkeit verringert, so daß das Reaktionsgemisch,
das durch den Verschluß am stromabwärts gelegenen Ende des Ammonisierungsabschnitts hindurchgeht,
eine größere Menge an flüssiger Phase enthält, die praktisch mit löslichen Ammoniumsalzen gesättigt ist.
Dieses Reaktionsgemisch ist, wenn es in den letzten Abschnitt der langen Mischzone eintritt, so heiß, daß
sich die flüssige Phase nahezu auf dem Siedepunkt befindet.
Sobald das heiße ammonisierte Reaktionsgemisch in den letzten Abschnitt der Mischzone eintritt und
mit der darin vorhandenen trocknenden Atmosphäre in Berührung kommt, erfolgt Verdampfung, wodurch
die flüssige Phase abnimmt und die Temperatur abfällt. Die Kristallisation der Ammoniumsalze beginnt
sofort und setzt sich mit allmählich zunehmender Geschwindigkeit fort, bis das Produkt trocken und
völlig körnig ist.
Calciummetaphosphat, Schwefelsäure (60° Be) und Wasser werden fortlaufend am stromaufwärts gelegenen
Ende der Mischzone zugeführt, derart, daß eine anfängliche Aufschlämmung erhalten wird, die
aus 35,50 Gewichtsteilen Metaphosphat, 10,00 Gewichtsteilen Säure und 5,25 Gewichtsteilen Wasser
besteht. Das so in den Ammonisierungsabschnitt der Mischzone geförderte Reaktionsgemisch besitzt eine
Temperatur von etwa 175 bis 185° C und besteht aus Phosphorsäure, Gips und Wasser und gegebenenfalls
kleinen Mengen nicht umgesetzter Schwefelsäure und Calciummetaphosphat. Im mittleren Mischabschnitt
wird ein flüssiges Ammonisierungsgemisch aus 34% wasserfreiem Ammoniak, 60 % Ammoniumnitrat und
6°/o Wasser in solchen Mengen eingespritzt, daß die sauren Bestandteile des der Ammonisierangsstufe zugeführten
Reaktionsgemisches vollständig neutralisiert werden. Obgleich die Temperatur in dem Ammonisierungsabschnitt
von verschiedenen veränderlichen Faktoren, wie der Verdünnung und der Wärmeübertragung,
abhängig ist, so besitzt das ammonisierte Reaktionsgemisch doch eine Temperatur oberhalb
150° C.
Das ammonisierte Reaktionsgemisch wird in dem letzten Abschnitt der Mischzone mit einer trocknenden
Atmosphäre in Berührung gebracht. Das Endprodukt der Zusammensetzung 1:4:0 enthält somit
je 1 Teil Stickstoff, 4 Teile pflanzenverwertbares P2O5
und praktisch keine freie Feuchtigkeit.
Obgleich Beispiel 3 den geringsten annehmbaren Flüssigkeitsgehalt in dem ammonisierten Reaktionsgemisch vorliegender Erfindung darstellt, so gibt es
doch auch gewisse Ansätze für die Metaphosphat-Hydrolyse mit flüssigen ammonisierten Reaktionsprodukten,
deren Flüssigkeitsgehalt bis zu 80% der ammonisierten Masse betragen kann, die mit Erfolg
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden können.
Ausführungsformen der Erfindung unter
Mitverwendung von Alkalisalzen zur Beschleunigung
der Kristallisation des Produktes
ίο Bei diesen Ausführungsformen der Erfindung wird
als Ammonisierungsmittel ein flüssiges Gemisch benutzt, das nicht nur neutralisierendes Ammoniak,
sondern auch ein Ammoniumsalz in Lösung enthält. An einer Stelle stromabwärts des Dampfverschlusses
am Ende des Ammonisierungsabschnitts der Mischzone wird dann ein festes Kalisalz zugesetzt, das mit
diesen Ammoniumsalzen unter Bildung von Reaktionsprodukten reagiert, die in der flüssigen Phase
weniger löslich sind.
Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, mit dem Unterschied, daß Kaliumchlorid dem Reaktionsgemisch an einer Stelle unmittelbar stromabwärts des
Dampfverschlusses am Ende des Ammonisierungsabschnitts der langen Mischzone zugesetzt wird. Das
Kaliumchlorid wird in solcher Menge zugesetzt, daß 37,5 Gewichtsteile von diesem erhalten werden. Das
Produkt enthält nach der Analyse 6% Stickstoff, 23% pflanzenaufnehmbares P2O- und 23% Kali
als K2O.
Triplesuperphosphat und Schwefelsäure von 66° Be werden dem stromaufwärts gelegenen Ende der langen
Mischzone in solchen Mengen zugeführt, daß eine Aufschlämmung aus 654 Gewichtsteilen Superphosphat
und 184 Gewichtsteilen Säure erhalten wird. Das dem mittleren Abschnitt der Mischzone zugeführte
Reaktionsgemisch befindet sich auf erhöhter Temperatur von etwa 65 bis 120° C. Im mittleren
Mischabschnitt wird in das Reaktionsgemisch eine Ammonisierungslösimg aus 16,6 % wasserfreiem Ammoniak,
16,6 % Wasser und 66,8 % Ammoniumnitrat in solchen Mengen eingespritzt, daß 812 Gewichsteile
der Lösung erhalten werden. Das ammonisierte heiße Reaktionsgemisch hat eine Temperatur oberhalb
100° C. Unmittelbar nach dem Verschluß am stromabwärts gelegenen Ende der Ammonisierungszone
wird Kaliumchlorid in einer Menge zugesetzt, daß 300 Gewichtsteile davon in das ammonisierte Reaktionsgemisch
eingeführt werden. Stromabwärts der Stelle des Kalizusatzes wird das vorrückende Reaktionsgemisch
mit Luft im Gegenstrom in Berührung gebracht, wodurch ein völlig körniges 15 :15 :13-Düngemittel
erhalten wird. In den Beispielen 4 und 5 kann das Kaliumchlorid auch durch Kaliumsulfat
oder das Ammoniumnitrat durch Ammoniumsulfat ersetzt werden.
Ausführungsformen, bei denen von einem Kaliumsalz
ausgegangen wird
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht das dem ersten Abschnitt der Mischzone zugeführte
feste Ausgangsmaterial aus einem praktisch neutralen Kaliumsalz, das das Chlorid, Nitrat oder Sulfat sein
kann. Das Salz wird mit Wasser in dem ersten Abschnitt gemischt, und das erhaltene Gemisch, das aus
309 667/206
einem feuchten festen Produkt bis zu einer Aufschlämmung
bestehen kann, wird derart weiterbefördert, daß es die Mischzone füllt und einen Verschluß
für den Dampf zwischen dem ersten und dem mittleren Abschnitt der Mischzone bildet.
Im mittleren Abschnitt werden ein Ammonisierungsmittel und eine starke Mineralsäure in das Reaktionsgemisch
in solchen Mengen eingespritzt, daß die Säure vollkommen neutralisiert wird. Das Ammonisierungsmittel
und die Säure können gleichzeitig zugesetzt werden, oder es kann, wenn in der Vorrichtung
der Fig. 1 gearbeitet wird, die Säure über einen stromaufwärts gelegenen Teil und das Ammonisierungsmittel
über einen stromabwärts gelegenen Teil der Sprühvorrichtung zugesetzt werden. Unter
der Annahme einer größeren wäßrigen Phase, die entweder durch Zusatz von Wasser im ersten Abschnitt
der Mischzone oder durch Einschluß von Wasser im Ammonisierungsmittel oder durch beide
Maßnahmen erhalten wird, kann das Ammonisierungsmittel in Form einer wäßrigen Lösung vorliegen,
die ein lösliches Ammoniumsalz enthält, das mit dem Kalisalz reagiert.
Das erhaltene Reaktionsgemisch befindet sich infolge
der exothermen Reaktion zwischen der Säure und dem Ammoniak auf erhöhter Temperatur. Die
flüssige Phase ist praktisch mit den Ammoniumsalzen gesättigt, die durch die genannte Reaktion erhalten
werden, und je nach dem benutzten Ansatz kann eine wesentliche Menge an kristallinen Ammoniumsalzen
während der Ammonisierung gebildet werden.
Das ammonisierte Reaktionsgemisch wird derart in den mittleren Mischabschnitt geführt, daß das Reaktionsgemisch
dessen stromabwärts gelegenes Ende füllt und hierdurch einen Dampfverschluß bildet. Das
Reaktionsgemisch wird in dem Teil der langen Mischzone stromabwärts dieses Verschlusses in Kontakt
mit einem Luftstrom oder anderen Trockengas weitergeführt, wodurch die Kristallisation schnell eintritt.
40
Kaliumchlorid (62%ig) und Wasser werden der langen Mischzone in solchem Verhältnis zugeführt,
daß ein nasses Ausgangsprodukt erhalten wird, das aus 31,27 Gewichtsteilen Kaliumchlorid und 4,00 Gewichtsteilen
Wasser besteht. Das Gemisch wird in den Ammonisierungsabschnitt der Mischzone gefördert,
in der Schwefelsäure von 66° Be und ein flüssiges Ammonisierungsgemisch getrennt in das Reaktionsgemisch
eingespritzt werden. Das Ammonisierungsgemisch besteht aus 16,6 °/o wasserfreiem
Ammoniak, 66,8% Ammoniumnitrat und 16,6 °/o Wasser. Die Säure und das Ammonisierungsmittel
werden in einem solchen Verhältnis zugeführt, daß 26,85 Gewichtsteile Säure und 52,41 Gewichtsteile
des Ammonisierungsmittels vorhanden sind. Es wird ein heißes Reaktionsgemisch erhalten, das wenigstens
12 % Flüssigkeit enthält und eine Temperatur oberhalb 98° C besitzt. Über das Reaktionsgemisch wird
ein Luftstrom geschickt, bis das Produkt völlig körnig ist. Das Endprodukt ist ein 19: 0:19-Düngemittel,
das weniger als 1 % freie Feuchtigkeit enthält.
Claims (8)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung gekörnter Mischdüngemittel aus exotherm reagierenden,
Pflanzennährstoffe bildenden Verbindun-
65 gen und Wasser durch inniges Vermischen der Komponenten mit Wasser und Körnen sowie
Trocknen des erhaltenen Reaktionsgemisches in Gegenwart einer trocknenden Atmosphäre, dadurch
gekennzeichnet, daß das innige Vermischen der Düngemittelkomponente oder -komponenten,
insbesondere von Superphosphaten, Triplesuperphosphaten, Metaphosphaten, Kalisalzen u. dgl.,
mit Säuren und Wasser in dem ersten Abteil (Zone) einer einzigen langgestreckten, mit Sperrflächen
ausgestatteten, aus drei Abteilen (Zonen) bestehenden Kammer unter ständigem Durchrühren
der Masse durchgeführt wird, worauf die breiförmige Aufschlämmung in solchen Mengen
dem zweiten Abteil (Zone) der Reaktionskammer zugeführt wir<L daß sie in Zusammenwirkung mit
den Sperrflächen der Kammer einen Dampfverschluß zwischen der ersten und dritten Zone
der Kammer bildet, wonach sie in dem zweiten Abteil (Zone), gegebenenfalls unter Zusatz von
Kalisalzen od. dgl., mit flüssigem oder wäßrigem Ammoniak oder Ammonisierlösungen unter Vermeidung
von Ammoniak- und Feuchtigkeitsverlusten behandelt sowie neutralisiert und die feuchte heiße Reaktionsmasse nach Überführung
in das dritte Abteil (Zone) der Kammer in dünnerer Schicht unter Durch- und Überleiten von
heißer Luft und ständigem Durchrühren gekörnt und bis auf einen Wassergehalt von vorzugsweise
unter etwa 1 % getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Dampfverschluß der
Aufschlämmung die zweite Zone von der ersten und dritten Zone völlig abgeschlossen wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch
unter fortlaufendem Durchrühren in Form eines Bettes durch die Kammer vorwärtsgefördert und
hierbei so gearbeitet wird, daß die Dicke des Bettes bis zu der Stelle hin zunimmt, an der es
den hinteren Teil des ersten Abteils (Zone) völlig ausfüllt und den Dampfverschluß bildet, worauf
die Aufschlämmung dann unter fortlaufendem Durchrühren in das zweite Abteil (Zone) weitergefördert
wird, hier einen Dampfverschluß zum dritten Abteil (Zone) bildet und nach beendeter
Ammonisierung in das dritte Abteil (Zone) in Form eines verhältnismäßig flacheren Bettes
weitergeführt und unter Überleiten eines Trockengasstromes und weiterem Durchrühren gekörnt
und getrocknet wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dicke des Bettes der Reaktionsaufschlämmung in dem ersten und zweiten
Abteil (Zone) von der Eintrittsstelle ab allmählich zunimmt, die Abteile (Zonen) an ihrem Ende
völlig ausfüllt und am Ende jeder der beiden Abteile (Zonen) den Dampfverschluß bildet.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet
durch eine langgestreckte, in drei vorzugsweise etwa gleich lange, kaskadenartig angeordnete,
miteinander in Verbindung stehende Abteile unterteilte, geschlossene Reaktionskammer, die
mit Einfüll-, Auslaß-, Misch- und Fördereinrichtungen sowie solchen zur Zufuhr von Ammoniakoder
Ammonisierlösungen und Heißluft versehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch drei hintereinandergelegene Abteile,
ein stromabwärts gelegenes Körnungs- und Trocknungsabteil, ein mit diesem in Verbindung stehendes
mittleres Ammonisier- und Mischabteil und ein an dieses anschließendes, stromaufwärts gelegenes
Mischabteil, die miteinander durch Öffnungen in Verbindung stehen und Misch- und
Fördereinrichtungen aufweisen.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 5 und 6, ge- ίο
kennzeichnet durch drei hintereinander angeordnete, durch Öffnungen miteinander verbundene
Abteile, von denen das zweite Abteil höher als das erste und das dritte Abteil höher als das
zweite angeordnet ist, wobei das mittlere Abteil Einrichtungen zur Zufuhr von Ammoniak- oder
Ammonisierlösungen und das dritte Abteil Einrichtungen zur Zufuhr von Trockengasströmen
und solche zum Entleeren des gekörnten Fertigproduktes aufweist. ao
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den drei Abteilen
der Reaktionskammer je zwei in der Längsrichtung der Kammer angeordnete parallele Wellen
angeordnet sind, die mit je einer Anzahl von Förderschaufehl ausgestattet sind, sowie daß
Einrichtungen vorgesehen sind, durch die die Wellen in entgegengesetzter Richtung angetrieben
werden, und zwar die Wellen des zweiten Abteils vorzugsweise derart, daß die an ihnen angeordneten
Schaufehl zwischen den Wellen nach abwärts und an den Seitenwandungen des Abteils
nach aufwärts umlaufen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 281763;
belgische Patentschrift Nr. 509 472;
britische Patentschriften Nr. 775114, 691920, 397, 677 077, 642 795, 559 482.
Schweizerische Patentschrift Nr. 281763;
belgische Patentschrift Nr. 509 472;
britische Patentschriften Nr. 775114, 691920, 397, 677 077, 642 795, 559 482.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 309 667/206 8.63
Applications Claiming Priority (1)
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US684713A US2976126A (en) | 1957-09-18 | 1957-09-18 | Apparatus for manufacturing mixed fertilizers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=24749246
Family Applications (1)
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DE (1) | DE1152714B (de) |
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FR (1) | FR1224051A (de) |
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- 1958-09-08 FR FR774023A patent/FR1224051A/fr not_active Expired
- 1958-09-09 DE DEL31231A patent/DE1152714B/de active Pending
- 1958-09-09 ES ES0244023A patent/ES244023A1/es not_active Expired
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