EP1094997A1 - Verfahren zur herstellung von harnstoff und ammonsulfat enthaltenden düngemittel-granulaten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von harnstoff und ammonsulfat enthaltenden düngemittel-granulaten

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Publication number
EP1094997A1
EP1094997A1 EP99931067A EP99931067A EP1094997A1 EP 1094997 A1 EP1094997 A1 EP 1094997A1 EP 99931067 A EP99931067 A EP 99931067A EP 99931067 A EP99931067 A EP 99931067A EP 1094997 A1 EP1094997 A1 EP 1094997A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ammonium sulfate
urea
fluidized bed
melt
grain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99931067A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Bendix
Heinz Lange
Klaus SCHÜBEL
Hans-Joachim Wachsmuth
Tetsuzo Honda
Eiji Sakata
Genshi Nishikawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH
Original Assignee
SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH filed Critical SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH
Publication of EP1094997A1 publication Critical patent/EP1094997A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C3/00—Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor

Definitions

  • ammonium sulfate melts at over 500 ° C, so that granulation from a mixture melt with high ammonium sulfate contents is excluded. Only up to about 20% by weight of ammonium sulfate is soluble in a urea melt at conventional melt temperatures and can therefore be granulated homogeneously.
  • US Pat. No. 3,785,796 discloses a process for producing ammonium sulfate-urea granules, with which it is in principle possible to produce granules with an ammonium sulfate content of 30 to 70% by weight.
  • Commercially available, unmilled ammonium sulfate is mixed with a urea melt and granulated in an "oil" or "plate” granulator, the corresponding slurry being dripped on. Both types of granulator have the advantage that they work virtually dust-free, so that dust recycling can be omitted.
  • a disadvantage of this process is the fact that the granules are of poor quality due to their inhomogeneous structure due to the granulation process.
  • the ammonium sulfate particles must therefore be ground very finely so that they are sufficiently wetted with liquid and non-solid ammonium sulfate particles due to the difference in density to the urea solution from the drop to solve.
  • the present invention was therefore based on the object of producing a process for producing fertilizer granules containing urea and ammonium sulfate with an ammonium sulfate content of von 60% by weight, which does not have the disadvantages mentioned according to the prior art, but enables the production of homogeneous urea-ammonium sulfate granules with a relatively high proportion of ammonium sulfate, which has good application properties and at the same time can be produced with little technical effort and inexpensively.
  • melt suspension comprising ammonium sulfate with an average particle size of 30 to 300 microns and urea in one
  • melt suspension formed in stage a) is sprayed onto f one-piece ammonium sulfate-urea particles from below in a fluidized bed granulator with the aid of at least one nozzle, the
  • Fluid bed is loosened by a gas, in particular a bubbling air stream in the area of the injection point and then c) the fertilizer granulate formed in the fluid bed is separated off and possibly worked up.
  • the process according to the present invention thus comprises at least three reaction stages.
  • a melt suspension comprising ammonium sulfate and urea is produced in a temperature range from 120 to 15 ° C., the ammonium sulfate having an average particle size of 30 to 300 ⁇ m.
  • the mean particle size is the mean particle size determined with the aid of the sieve analysis.
  • the concentration range in which ammonium sulfate can be added to the urea melt depends on the ammonium sulfate particle size and decreases with decreasing particle size due to increases in viscosity.
  • ammonium sulfate and urea-containing melt suspension are unproblematic and can be done in various ways.
  • preheated ammonium sulfate can be introduced into a urea melt at a preferred temperature of 100 to 150 ° C. and then dispersed.
  • the ammonium sulfate has a preferred average particle size of 60 to 150 ⁇ m and the urea melt, in particular a concentration of> 98% by weight.
  • ammonium sulfate and urea-containing melt suspension consists in introducing coarse-grained and preheated ammonium sulfate with a preferred temperature of 100 to 150 ° C into the corresponding urea melt, the resulting melt suspension using a wet mill to the average particle size of 30 to 300 ⁇ m, preferably 60 to 1 50 ⁇ m, milled and then dispersed.
  • the coarse-grained ammonium sulfate preferably has an average particle size of 0.1 to 2.0 mm.
  • the ammonium sulfate in stage a) is introduced into the urea melt by a highly turbulent dispersion. Due to this highly turbulent dispersion, Introducing kinetic energy with the aid of the usual dispersants, the viscosity of the ammonium sulfate-urea melt suspension can be reduced to ⁇ 1 50 cP and, even at high solids contents, kept sufficiently low until atomization. In general, a ratio of ammonium sulfate / urea in the melt suspension according to a) from 45/55 to 55/45 is preferred.
  • the melt suspension formed in stage a) is then injected with the aid of a nozzle from below into a fluidized bed granulator onto f-piece ammonium sulfate-urea particles, which preferably have an average particle size of 1.0 to 3.0 mm exhibit.
  • Such finely divided ammonium sulfate-urea particles are preferably composed of the return of undersize and comminuted oversize of the granulator product which is customary in granulation.
  • the maximum moistening, at which no agglomerates are formed, depends not only on the material properties of the melt suspension, but also on the type of nozzle, its spray pattern and the design of the fluidized bed. Therefore, full cone nozzles with a spray angle of 45 to 90 °, preferably 60, are preferred up to 80 °.
  • the nozzles, in particular single-substance nozzles, are preferably charged with 100 to 1,000 kg / h of the melt suspension.
  • the height of the fluidized bed in the fluidized bed granulator can be varied within wide limits, but it has proven to be particularly advantageous to set fluidized bed heights of 300 to 600 mm. Fluid bed heights of ⁇ 300 mm reduce the agglomeration rate, but there is a risk of drops blowing through the fluid bed, which leads to a higher dust accumulation in the granulator. With fluidized bed heights> 600 mm there is a risk that the upper layers will no longer be sprayed on and thus only unnecessarily energy will be used to compress the fluidized air.
  • the fluidized bed is loosened by a gas stream, in particular a bubbling air stream, in the region of the injection point without atomizing the melt suspension drops.
  • a gas stream in particular a bubbling air stream
  • This loosening effect is preferably achieved in that the melt nozzles are enveloped by the gas stream, in particular the bubbling air stream, which is preferably 0.75 to 1.5 times
  • Nm 3 denotes a normal cubic meter, i.e. a cubic meter under normal conditions.
  • the fertilizer granules formed in the fluidized bed are separated off and possibly worked up.
  • the fertilizer granulate is separated into three grain fractions with the usual devices, namely into the fine grain with a particle size ⁇ 1.0 mm, in particular ⁇ 1.6 mm, the good grain with a particle size of 1.0 to 5.0 mm, especially 1.6 up to 5.0 mm as well as the coarse grain with a particle size> 5 mm.
  • the fine grain is recycled into the fluidized bed reactor in step b), this fine grain preferably being returned to the fluidized bed reactor below the upper edge of the fluidized bed.
  • the coarse grain can optionally be ground with a part of the good grain to a preferred average particle size of 1.0 to 3.0 mm and, like the fine grain, can be returned to the fluidized bed granulator.
  • the good grain in particular with the preferred particle size of 1.6 to 5.0 mm, can be subjected to a final hydrophobic treatment by customary methods and can be marketed as a salable product in this form. Such hydrophobization can be carried out, for example, with oil / paraffin.
  • this problem can be solved by separating the dust formed in granulation stage b) by dry separation, for example with the aid of cyclones or conventional dust filters, into a fine-grain ammonium sulfate-poor and coarse-grain ammonium sulfate-rich fraction.
  • the low-ammonium sulfate fraction with an ammonium sulfate content of preferably ⁇ 60% by weight and a preferred grain size of ⁇ 50 ⁇ m is preferably separated with the aid of wet washing and discharged from the process.
  • the ammonium sulfate-rich coarse-grained dust fraction with an ammonium sulfate content of preferably> 60% by weight and a particle size of> 50 ⁇ m is either returned directly to the fluidized bed of the granulator and / or after wet grinding of the coarse-grained ammonium sulfate particles to an average particle size of preferably 30 to 300 ⁇ m, in particular 60 to 1 50 / m, combined with the urea-ammonium sulfate melt suspension before the granulation stage b).
  • the ammonium sulfate-rich, ground dust fraction is mixed into the urea-ammonium sulfate melt suspension in the storage container for the atomization.
  • the process according to the invention proves to be particularly advantageous if part of the ammonium sulfate-rich dust fraction is returned to the fluidized bed granulator and at the same time the other part of this dust fraction is ground and dispersed together with the melt suspension. In this way, the grain size of the granulate can be optimally controlled without the need to comminute good grain. It also significantly reduces the proportion of dust that has to be returned, so that the ammonium sulfate concentration in the melt suspension does not increase by more than 3% by weight compared to the ammonium sulfate concentration in the product.
  • homogeneous urea ammonium sulfate granules with a particle size of 1.0 to 5.0 mm, preferably 1.6 to 5.0 mm and an ammonium sulfate content of up to can be obtained in a technically simple and therefore inexpensive manner 60% by weight, preferably up to 55% by weight and at least 30% by weight, preferably at least 4 5% by weight. -%, s o w i e g u t e n L a g e r - and production characteristics. Since it also works in an environmentally friendly manner due to a possible dust recirculation, it is particularly suitable for implementation on a technical scale.
  • homogeneous urea-ammonium sulfate granules with an ammonium sulfate content of 30 to 60% by weight can be produced without problems, the grain size of the granules being able to be adjusted in a targeted manner and the dust emissions during granulation being reduced to a minimum.
  • This ammonium sulfate-urea melt suspension is fed via line 5 directly into the pump reservoir 6 and from there by means of a pump 8 via the pipeline 9 to the nozzle 10.
  • a pressure of 3.5 bar is set by means of the pressure control valve 7.
  • a single-component nozzle 10 sprays 875 kg / h of the melt suspension into the fluidized bed of the granulator 11.
  • the full cone nozzle 1 0 produces an average drop diameter of 370 ⁇ m at a spray angle of 61 °.
  • the nozzle is located at the level of the sieve base on which the fluidized bed is built and sprays from below into the bed, which has a height of 350 mm, at a speed of 29 m / s.
  • the fluidized bed is generated by an empty pipe speed of 1.8 m / s.
  • the nozzle 10 is located in a bubble air tube 1 3, where 900 Nm 3 / h bubble air are blown in via line 14 at a speed of 20 m / s in order to loosen up the fluidized bed at the injection point.
  • the granules with an average diameter of 3.2 mm are drawn off via chute 15 and fed to the sieve 16, where the product is separated into three fractions. 350 kg / h of fine product ⁇ 2.5 mm are recycled into the granulator 11 via the conveying path 17 as below the upper edge of the fluidized bed and form the fluidized bed.
  • the waste air obtained in the granulator 11 comes via channel 22 into the cyclone 23, where 60 kg / h of dust with a concentration of 82% by weight of ammonium sulfate are separated off. From the cyclone exhaust air 5 kg / h of dust with an ammonium sulfate concentration of 60% by weight and a grain size ⁇ 60 ⁇ m pass through line 24 into a wet scrubber (not shown).
  • the dust separated in the cyclone is fed via the conveyor section 25 into the wet mill 26, where the ammonium sulfate particles in the ammonium sulfate-urea melt suspension circulated via line 27 are ground in a highly turbulent manner to an average diameter of 100 ⁇ m.
  • the highly concentrated ammonium sulfate-urea melt suspension reaches the storage container 6 via pipeline 28.
  • Example 2 proceeds as described in Example 1, except that part of the highly concentrated ammonium sulfate dust deposited in the cyclone 23 is 250 mm below the upper edge of the fluidized bed is introduced. Of the 60 kg / h of ammonium sulfate-rich dust separated in the cyclone 23, 20 kg / h are introduced directly into the granulator 11. As a result, the average particle size of the granules produced drops from 3.8 to 3.4 mm and the supply of 20 kg / h of good grain from the crusher 20 is eliminated. The amount of dust fed to the wet mill 26 is reduced to 40 kg / h, so that only 855 kg / h of melt suspension have to be atomized. The ammonium sulfate content of the melt suspension which is conveyed to the nozzles is reduced from 52.8% to 52.2% by weight.
  • ammonium sulfate crystals 507 kg / h of commercially available ammonium sulfate crystals (particle size 0.1 to 1.0 mm) are fed via line 1 to pin mill 2 and ground there to an average particle size of 95 ⁇ m.
  • the ammonium sulfate particles reach the heating screw 4 via line 3, where they are heated to 1,35 ° C. by means of steam from line 5.
  • the ammonium sulfate particles reaching the mixer 8 via the pipeline 6 are mixed with 504 kg / h urea prills, which are fed in via the line 7.
  • the solid urea melts in the presence of ammonium sulfate by supplying heat to the mixer.
  • the melt suspension with a temperature of 1 30 ° C is withdrawn via pipe 9 from the pump 10 and conveyed via line 1 1 to the disperser 1 2, where the viscosity is reduced to 100 cP by introducing shear forces between stationary and rotating pins, so that the melt suspension becomes fluid.
  • the melt suspension passes through the pipes 1 5a and 1 5b to two full cone nozzles 1 7 and 1 8, each with a capacity of 505.5 kg / h.
  • pressure control valve 1 3 in line 14 By means of pressure control valve 1 3 in line 14, a pre-pressure of 3 bar set.
  • the nozzles 1 7 and 1 8 spray the melt suspension with a spray angle of 70 ° into the fluidized bed of the granulator 1 9 at a speed of 29 m / s (measured at a distance of 1 0 cm from the nozzle outlet opening), droplets having an average diameter of 41 0 ⁇ m arise.
  • the drops are injected from below into a fluidized bed, which is 450 mm above the nozzles.
  • the fluidized bed is generated at an empty pipe speed of 1.9 m / s.
  • the nozzles 1 7 and 1 8 are located in bubbling air pipes 21 and 22, where 550 Nm 3 / h of bubbling air are blown in via the pipe 1 6 at an empty pipe speed of 28 m / s, around the nozzles, at the points where there are nozzles to loosen the fluidized bed.
  • the finished granulate is discharged via the centrally arranged discharge line 23. Air is blown into this discharge line via line 24 and discharged with an air quantity of 560 Nm 3 / h of granules with an average particle size of 3.0 mm.
  • the granulate passes through the rotary valve 25 and the chute 26 to the sieve 27, where the product is separated into three fractions.
  • 80 kg / h of fine product ⁇ 1 mm returns to the granulator 19 via the conveying path 28.
  • 40 kg / h of coarse grain> 5 mm is fed via line 29 to the roller crusher 30 and broken there to an average diameter of 2 mm. The broken product returns to the granulator 19 via lines 31 and 28 and forms the fluidized bed here.
  • the finished product (1 001 kg / h) arrives via pipe 32 from the plant with an ammonium sulfate content of 50% by weight and is stored with an oil / paraffin mixture after it has been made hydrophobic.
  • the exhaust air obtained in the granulator 1 9 reaches the bag filter 34 via pipe 33, where dust particles> 50 ⁇ m are separated.
  • 1,50 kg / h of dust with a concentration of 85% by weight of ammonium sulfate are piped in 35 250 mm below the upper edge of the fluidized bed returned the granulator 19.
  • 10 kg / h of dust ⁇ 50 microns with a concentration of 60 wt .-% ammonium sulfate emits from the bag filter 34 via line 36 or is led to the wet wash, not shown.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Glanulating (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff und Ammonsulfat enthaltenden Düngemittel-Granulaten mit einer Ammonsulfat-Konzentratrion </=60 Gew.-% beschrieben, wobei man a) eine Schmelzesuspension bestehend aus Ammoniumsulfat mit einer mittleren Teilchengrösse von 30 bis 300 mu m und Harnstoff in einem Temperaturbereich von 120 bis 155 DEG C herstellt, b) danach die in Stufe a) gebildete Schmelzesuspension mit Hilfe von mindestens einer Düse von unten in einem Wirbelbett-Granulator auf feinteilige Ammonsulfat-Harnstoff-Partikel aufdüst, wobei das Wirbelbett durch einen Sprudelluft-Strom im Bereich der Eindüsungsstelle aufgelockert wird und anschliessend c) das im Wirbelbett gebildete Düngemittel-Granulat abtrennt und ggf. aufarbeitet. Auf diese Weise lassen sich homogene Harnstoff-Ammonsulfat-Granulate mit einem Ammonsulfat-Gehalt von 30 bis 60 Gew.-% problemlos herstellen, wobei man die Korngrösse des Granulats gezielt einstellen und die Staubemissionen bei der Granulierung auf ein Minimum reduzieren kann.

Description

Verfahren zur Herstellung von Harnstoff und Ammonsulfat enthaltenden Düngemittel-Granulaten
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff und Ammonsulfat ( = Ammoniumsulfat) enthaltenden Düngemittel-Granulaten mit einer hohen Ammonsulfat-Konzentration in einem Wirbelbett-Granulator.
Neben Stickstoff als Hauptdüngemittelkomponente sowie Phosphor und Kalium gewinnt der Einsatz des Nährstoffs Schwefel in der Landwirtschaft zunehmend an Bedeutung. Aufgrund der Umweltgesetzgebung sind die Schwefelemissionen aus der Verbrennung fossiler Rohstoffe während der letzten Jahrzehnte drastisch reduziert worden, die früher ein wesentlicher Teil der Bodenversorgung mit Schwefel darstellten. Außerdem ist außer Ammonsulfat mittlerweile kaum noch ein billiger Schwefeldünger auf dem Markt erhältlich. Dessen alleiniger Einsatz wiederum hat ein denkbar schlechtes Stickstoff : Schwefel-Verhältnis zur Folge, das nur wegen des niedrigen Preises in Kauf genommen wird. Zudem wird der größte Teil des Ammonsulfats in feinkristalliner Form als Abfall aus der Caprolactam- I nd u stri e e i ng esetzt, was zu sch lechten Lag er- u nd Ausbringungseigenschaften des entsprechenden Düngemittels führt.
Aufgrund der Tatsache, daß das Ammonsulfat-Aufkommen aus Caprolactam-Prozessen durch Technologieentwicklungen immer kleiner wird und die Umweltbelastungen durch Schwefelemissionen unbedingt gering zu halten sind, ist ein deutlicher Bedarf an kostengünstig herstellbaren Düngemittel-Granulaten mit einem optimalen Stickstoff : Schwefel- Verhältnis sowie guten Lager- und Ausbringungseigenschaften am Markt erkennbar. Die Kombination von Harnstoff mit Ammonsulfat bietet dafür sehr gute Voraussetzungen, so daß an der Entwicklung derartiger Dünger bereits seit Jahren gearbeitet wird.
Die Herstellung von Harnstoff- und Ammonsulfat-haltigen Granulaten ist aufgrund der Stoffeigenschaften des Ammonsulfats bzw. des Harnstoff/Ammonsulfat-Gemisches nicht unproblematisch. Ammonsulfat schmilzt bei über 500 °C, so daß eine Granulierung aus einer Gemischschmelze mit hohen Ammonsulfat-Gehalten ausgeschlossen ist. Lediglich bis zu etwa 20 Gew.-% ist Ammonsulfat in einer Harnstoff- Schmelze bei üblichen Schmelzetemperaturen löslich und damit homogen granulierbar. Sind höhere Ammonsulfat-Gehalte gewünscht, dann kommen als Herstellungsverfahren nur die Kompaktierung, das Granulieren aus Lösungen oder die Granulierung von Ammonsulfat/Harnstoff-Slurries in Frage. Da die Kompaktierung für den Bulk-Markt ausscheidet und die Granulierung aus Lösungen unakzeptabel teuer ist, gleichzeitig aber Ammonsulfat-Gehalte von über 20 Gew.-% aufgrund der guten Anwendungseigenschaften wünschenswert sind, basieren die bisherigen Lösungsvorschläge auf der Granulierung von entsprechenden Slurries. Ein wesentliches Problem ist dabei, daß bei Ammonsulfat-Gehalten über 60 Gew.-% die Granulationstemperatur dieser Slurries sehr schnell ansteigt, was wegen der dann extrem starken Bildung des Pflanzengiftes Biuret aus Harnstoff zu vermeiden ist.
Aus dem US-Patent 3,785,796 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Ammonsulfat-Harnstoff-Granulates bekannt, mit dem es grundsätzlich möglich ist, Granulate mit einem Ammonsulfat-Gehalt von 30 bis 70 Gew.- % herzustellen. Dabei wird handelsübliches ungemahlenes Ammonsulfat mit einer Harnstoffschmelze vermischt und im "ÖI-" bzw. im "Teller"-Granulator granuliert, wobei die entsprechende Slurry aufgetropft wird. Beide Granulatortypen haben den Vorteil, daß sie quasi staubfrei arbeiten, so daß eine Staubrückführung entfallen kann. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Tatsache, daß die Granulate aufgrund ihrer durch den Granulationsprozeß bedingten inhomogenen Struktur eine schlechte Qualität besitzen. Außerdem haben sich "Teller"- und "ÖI"-Granulatoren bei den Düngemittel-Granulationsprozessen nicht durchgesetzt, da die Betriebskosten relativ hoch sind und es außerdem schwierig ist, große Produktionseinheiten nach diesen Verfahren zu errichten. Schließlich ist es weiterhin nachteilig, daß der im US-Patent 3,785,796 beschriebene Bereich der "Granulationsfähigkeit" von Harnstoff- Ammonsulfat-Slurries nur für grobkristallines Ammonsulfat geeignet ist und sich mit kleiner werdender Korngröße des Ammonsulfats technisch nicht mehr realisieren läßt.
Gemäß EP-A 0 289 074 wird ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff- Ammonsulfat-Granulaten mit einer Ammonsulfat-Konzentration von 1 5 bis 50 Gew.-% beschrieben, bei dem in ein Wirbelbett eingeführte Ammonsulfat-Partikel mittels einer Flüssigkeit besprüht werden, die 70 bis 99,9 Gew.-% Harnstoff enthält.
Nachteile dieses Verfahrens sind die Inhomogenität von Ammonsulfat und Harnstoff, der Zwang zum Einsatz von teuren und auf dem Markt kaum verfügbaren Ammonsulfat-Großkristallen und die Unmöglichkeit, Granulatdurchmesser von über 3 mm herzustellen, wie sie die moderne Landwirtschaft bevorzugt. Die dargestellten Alternativen zum Einsatz von Ammonsulfat-Kompaktaten mit einem hohen Basisdurchmesser erfordern eine zweite Formgebungsstufe, die zu extrem hohen Betriebskosten führt.
Gemäß US-Patent 4,943,308 wird ein Verfahren zur Herstellung von Ammonsulfat-Harnstoff-Granulaten mit einem Ammonsulfat-Gehalt von 1 5 bis 30 Gew.-% im Wirbelbett offenbart. Dabei wird das Ammonsulfat in einer 75 bis 85 Gew.-%igen Harnstoff-Lösung gelöst, auf 92 bis 97 Gew.- % eingedickt und nach Zugabe von Granulationsadditiven mittels Luft verdüst. In diesem Prozeß wird der maximale Ammonsulfat-Gehalt der Granulate durch die maximale Löslichkeit des Ammonsulfats in der Harnstoff-Lösung begrenzt. Beansprucht wird deshalb nur eine maximale Ammonsulfat-Konzentration von 30 Gew.-%.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist außerdem, daß trotz der Zugabe von Kristallisationshilfsmitteln, welche die Staubbildung reduzieren sollen, erhebliche Emissionen auftreten. Auch bei dem in diesem Patent dargestellten Vergleichsexperiment, bei dem Ammonsulfat unter Zugabe von Granulationshilfsmitteln mit einer 95 Gew.-%igen Harnstoff-Lösung gemischt wird und das Ammonsulfat vor der Granulation gemahlen wird, werden die 30 Gew.-% Ammonsulfat-Gehalt nicht überschritten. Schließlich werden bei diesem Prozeß Zwei-Stoff-Düsen verwendet, wobei die Zerstäubung der Slurry mittels hochverdichteter Luft erfolgt. Da die dabei entstehenden Tropfen einen bevorzugten massenspezifischen Durchmesser von 30 bis 60 μm aufweisen, sind folglich die Ammonsulfat-Teilchen sehr fein zu mahlen, damit sie ausreichend mit Flüssigkeit benetzt sind und sich nicht feste Ammonsulfat-Teilchen infolge des Dichteunterschiedes zur Harnstoff-Lösung vom Tropfen lösen.
Außerdem funktioniert das beschriebene Verfahren nur deshalb, weil sich aufgrund der niedrigen Ammonsulfat-Konzentration ein großer Teil des Ammonsulfats in der 95 Gew.-%igen Harnstoff-Lösung löst. Trotz des relativ hohen Anteils an gelöstem Ammonsulfat in der Slurry gehen große Mengen des Ammonsulfats (ca. 1 7 Gew.-%) als Emissionen verloren. Werden diese Emissionen in den Slurry-Vorlagebehälter rezirkuliert, so erhöht sich die Viskosität der Suspension so weit, daß bei Ammonsulfat- Gehalten > 30 Gew.-% der Prozeß aufgrund von Verstopfungen zum Erliegen kommt.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff und Ammonsulfat enthaltenden Düngemittel- Granulaten mit einem Ammonsulfat-Gehalt von ≤ 60 Gew.-% herzustellen, welches die genannten Nachteile entsprechend dem Stand der Technik nicht aufweist, sondern die Herstellung eines homogenen Hamstoff-Ammonsulfat- Granulats mit einem relativ hohen Ammonsulfat-Anteil ermöglicht, welches gute anwendungstechnische Eigenschaften aufweist und gleichzeitig mit geringem technischen Aufwand und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man
a) eine Schmelzesuspension umfassend Ammonsulfat mit einer mittleren Teilchengröße von 30 bis 300 μm und Harnstoff in einem
Temperaturbereich von 120 bis 155 °C herstellt,
b) danach die in Stufe a) gebildete Schmelzesuspension mit Hilfe von mindestens einer Düse von unten in einem Wirbelbett-Granulator auf f einteilige Ammonsulfat-Harnstoff-Partikel aufdüst, wobei das
Wirbelbett durch einen Gas-, insbesondere einen Sprudelluft-Strom im Bereich der Eindüsungsstelle aufgelockert wird und anschließend c) das im Wirbelbett gebildete Düngemittel-Granulat abtrennt und ggf. aufarbeitet.
Es hat sich hierbei überraschenderweise gezeigt, daß sich auf diese Weise homogene Harnstoff-Ammonsulfat-Granulate mit einem Ammonsulfat-Gehalt bis zu 60 Gew.-% problemlos herstellen lassen, wobei die Korngröße des Granulats gezielt eingestellt werden kann. Außerdem lassen sich auf diese Weise die Staubemissionen bei der Granulierung auf ein Minimum reduzieren, was ebenfalls nicht vorhersehbar war.
Das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt somit mindestens drei Reaktionsstufen. In der ersten Reaktionsstufe a) wird eine Schmelzesuspension umfassend Ammonsulfat und Harnstoff in einem Temperaturbereich von 120 bis 1 55 °C erzeugt, wobei das Ammonsulfat eine mittlere Teilchengröße von 30 bis 300 μm aufweist. Als mittlere Teilchengröße wird nachfolgend die mit Hilfe der Siebanalyse bestimmte mittlere Teilchengröße bezeichnet. Im Hinblick auf die Teilchengröße des Ammonsulfates wurde festgestellt, daß der Konzentrationsbereich, in dem Ammonsulfat zur Harnstoffschmelze gegeben werden kann, von der Ammonsulfat-Teilchengröße abhängt und mit abnehmender Teilchengröße aufgrund von Viskositätssteigerungen abnimmt.
Die Herstellung der Ammonsulfat und Harnstoff enthaltenden Schmelzesuspension ist unproblematisch und kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. So kann man bspw. vorgeheiztes Ammonsulfat mit einer bevorzugten Temperatur von 100 bis 150 °C in eine Harnstoffschmelze einbringen und anschließend dispergieren. Das Ammonsulfat besitzt hierbei eine bevorzugte mittlere Teilchengröße 60 bis 150 μm und die Harnstoffschmelze, insbesondere eine Konzentration von > 98 Gew.-%.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Ammonsulfat und Harnstoff enthaltenden Schmelzesuspension besteht darin, daßman grobkörniges und vorgeheiztes Ammonsulfat mit einer bevorzugten Temperatur von 100 bis 150 °C in die entsprechende Harnstoffschmelze einbringt, die entstehende Schmelzesuspension mit Hilfe einer Naßmühle auf die mittlere Teilchengröße von 30 bis 300 μm, vorzugsweise 60 bis 1 50 μm, mahlt und anschließend dispergiert. Das grobkörnige Ammonsulfat weist hierbei vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 0, 1 bis 2,0 mm auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ammonsulfat in Stufe a) durch eine hochturbulente Dispergierung in die Harnstoffschmelze eingebracht. Durch diese hochturbulente Dispergierung kann durch Einbringen von kinetischer Energie mit Hilfe der üblichen Dispergatoren die Viskosität der Ammonsulfat-Harnstoff-Schmelzesuspension bis auf < 1 50 cP erniedrigt werden und auch bei hohen Feststoffgehalten ausreichend lange bis zum Verdüsen niedrig gehalten werden. Im allgemeinen wird ein Verhältnis Ammonsulfat/Harnstoff in der Schmelzesuspension gemäßa) von 45/55 bis 55/45 bevorzugt.
In der zweiten Reaktionsstufe b) wird anschließend die in Stufe a) gebildete Schmelzesuspension mit Hilfe einer Düse von unten in einen Wirbelbett- Granulator auf f einteilige Ammonsulfat-Hamstoff-Partikel aufgedüst, die vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 1 ,0 bis 3,0 mm aufweisen. Solche feinteiligen Ammonsulfat-Harnstoff-Partikel setzen sich vorzugsweise aus der bei Granulierungen üblichen Rückführung von Unterkorn und zerkleinertem Überkorn des Granulatorprodukts zusammen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Verdüsung der Ammonsulfat-Harnstoff-Schmelzesuspension mit Hilfe von Einstoff-Düsen vorzunehmen. Diese Düsen, insbesondere in Form von Vollkegel-Einstoff- Düsen, haben den Vorteil, daß relativ große Tropfen mit einem mittleren Durchmesser von vorzugsweise 250 bis 500 μm entstehen, so daß sich darin relativ große Ammonsulfat-Teilchen befinden können. Mittels dieser Einstoff-Düsen sind außerdem relativ große Sprühwinkel zu realisieren, wodurch das Wirbelbett durch eine geringe Anzahl von Düsen optimal befeuchtet wird und sich die Tropfen gleichmäßig im Wirbelbett verteilen. Bei zu großer Tropfendichte entstehen Agglomerate, d. h. aneinandergeklebte Granulationsteilchen. Die maximale Befeuchtung, bei der gerade noch keine Agglomerate entstehen, hängt neben den Stoffeigenschaften der Schmelzesuspension von der Art der Düse, deren Sprühbild und der Gestaltung des Wirbelbettes ab. Bevorzugt sind deshalb Vollkegel-Düsen mit einem Sprühwinkel von 45 bis 90°, vorzugsweise 60 bis 80° . Die Düsen, insbesondere Einstoffdüsen, werden vorzugsweise mit 100 bis 1 000 kg/h der Schmelzesuspension beaufschlagt.
Die Höhe des Wirbelbetts im Wirbelgranulator kann in weiten Grenzen variiert werden, doch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Wirbelbetthöhen von 300 bis 600 mm einzustellen. Wirbelbetthöhen von < 300 mm verringern zwar die Agglomerisationsrate, aber es besteht die Gefahr des Durchblasens von Tropfen durch das Wirbelbett, was zu einem höheren Staubanfall im Granulator führt. Bei Wirbelbetthöhen > 600 mm besteht die Gefahr, daß die oberen Schichten nicht mehr angespritzt werden und damit nur unnötig Energie für die Wirbelluftverdichtung aufgebracht wird.
Bei der Durchführung der Reaktionsstufe b) ist es außerdem erfindungswesentlich, daß das Wirbelbett durch einen Gasstrom, insbesondere einen Sprudelluft-Strom, im Bereich der Eindüsungsstelle aufgelockert wird, ohne hierbei die Schmelzesuspensions-Tropfen zu zerstäuben. Dieser Auflockerungseffekt wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die Schmelzedüsen von dem Gasstrom, insbesondere dem Sprudelluft- Strom, umhüllt werden, der vorzugsweise eine 0,75 bis 1 ,5 fache
Geschwind ig keit d er an der Ei nstoff-Düse austretenden
Schmelzesuspensions-Tröpfchen besitzt und insbesondere in einer Menge von 0,75 : 1 bis 1 ,5 : 1 Nm3 pro kg der Schmelzesuspension eingeblasen wird. Nm3 bezeichnet einen Normalkubikmeter, also einen Kubikmeter unter Normalbedingungen.
In der dritten Reaktionsstufe c) wird das im Wirbelbett gebildete Düngemittel-Granulat abgetrennt und ggf. aufgearbeitet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird hierbei das Düngemittel-Granulat mit den üblichen Vorrichtungen in drei Kornfraktionen aufgetrennt, und zwar in das Feinkorn mit einer Teilchengröße < 1 ,0 mm, insbesondere < 1 ,6 mm, das Gutkorn mit einer Teilchengröße von 1 ,0 bis 5,0 mm, insbesondere 1 ,6 bis 5,0 mm sowie das Grobkorn mit einer Teilchengröße > 5 mm. Bei dieser bevorzugten Verfahrensvariante wird das Feinkorn in den Wirbelbett-Reaktor gemäß Stufe b) recyclisiert, wobei dieses Feinkorn vorzugsweise unterhalb der Oberkante des Wirbelbettes in den Wirbelbett-Reaktor zurückgeführt wird. Das Grobkorn kann ggf. mit einem Teil des Gutkorns auf eine bevorzugte mittlere Teilchengröße von 1 ,0 bis 3,0 mm gemahlen werden und ebenso wie das Feinkorn in den Wirbelbett-Granulator zurückgeführt werden. Das Gutkorn, insbesondere mit der bevorzugten Teilchengröße von 1 ,6 bis 5,0 mm, kann nach üblichen Methoden einer abschließenden Hydrophobierungsbehandlung unterworfen werden und als verkaufsfähiges Produkt in dieser Form in den Handel gelangen. Eine solche Hydrophobierung kann z.B. mit Öl/Paraffin durchgeführt werden.
Wie durch eigene Versuche festgestellt werden konnte, trennen sich während der Granulierung in Stufe b) trotz der großen Tropfen feste Ammonsulfat-Teilchen von den Schmelzesuspensions-Tropfen ab und gelangen in die Abluft. Mit zunehmender Teilchengröße der Staubpartikel steigt deren Ammonsulfat-Gehalt. Insbesondere Staubteilchen, deren Durchmesser oberhalb der mittleren Teilchengröße der feinteiligen Ammonsulfat-Partikel von vorzugsweise 30 bis 200 μm, insbesondere 60 bis 1 50 ym, liegen, weisen einen wesentlich höheren Ammonsulfat-Gehalt als die fertigen Granulate auf. Wird dieser Staub in das Vorlagegefäß für die Verdüsung der Schmelzesuspension rezirkuliert, so führt dies zu einer Verdickung der Schmelzesuspension durch Ansteigen des Ammonsulfat- Gehaltes. Die nochmalige Verdüsung dieser mit großen Ammonsulfat- Teilchen angereicherten Schmelzesuspension verschärft diese Effekt noch weiter. Bei längeren Betriebszeiten kann dieser Anreicherungsmechanismus durch zunehmenden Ammonsulf at-Gehalt der Schmelzesuspension zu einem Ansteigen der Viskosität führen, wodurch Rohrleitungen und Düsen verstopft werden können. Die Schmelzesuspension verliert u. U. ihre Granulationsfähigkeit, wobei dieser unerwünschte Effekt schon bei gewünschten Ammonsulfat-Gehalten von 40 Gew.-% auftreten kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann dieses Problem dadurch gelöst werden, daß man den in der Granulationsstufe b) gebildeten Staub durch Trockenabscheidung bspw. mit Hilfe von Zyklonen oder üblichen Staubfiltern in eine feinkörnige Ammonsulfat-arme und grobkörnige Ammonsulfat-reiche Fraktion auftrennt. Die Ammonsulfat-arme Fraktion mit einem Ammonsulfat-Gehalt von vorzugsweise < 60 Gew.-% und einer bevorzugten Korngröße von < 50 μm vorzugsweise mit Hilfe einer Naßwäsche abgeschieden und aus dem Prozeß ausgeschleust. Die Ammonsulfat-reiche grobkörnige Staubfraktion mit einem Ammonsulfat- Gehalt von vorzugsweise > 60 Gew. -% und einer Teilchengröße von > 50 μm wird entweder direkt in das Wirbelbett des Granulators zurückgeführt und/oder nach einer Naßmahlung der grobkörnigen Ammonsulfat-Partikel auf eine mittlere Teilchengröße von vorzugsweise 30 bis 300 μm, insbesondere 60 bis 1 50//m, mit der Harnstoff-Ammonsulf at-Schmelzesuspension vor der Granulationsstufe b) vereinigt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Ammonsulfat-reiche gemahlene Staubfraktion in dem Vorlagebehälter für die Verdüsung in die Hamstoff-Ammonsulfat- Schmelzesuspension eingemischt.
Bei der Rückführung der Ammonsulfat-reichen Staubfraktion in den Wirbelbett-Granulator, die vorzugsweise in dem Bereich unterhalb der Oberkante des Wirbelbettes erfolgt, wurde gefunden, daß ein Teil des in das Wirbelbett eingetragenen Staubes auf der durch die größeren Tropfen erzeugten dicken Schmelzesuspensionsschicht der Granulate aufklebt und so dem Anreicherungsmechanismus entzogen wird, während der andere Teil des Staubes als Keimkorn fungiert, aus dem sich die Granulate bilden.
Bei der Mahlung der rückgeführten Ammonsulfat-reichen Staubfraktion wird bewirkt, daß insbesondere die großen Ammonsulfat-Partikel vor der Verdüsung zerkleinert werden und so bei der Verdüsung im Schmelzesuspensions-Tropfen verbleiben, was die weitere Ammonsulfat- Anreicherung unterbindet. Besonders vorteilhaft erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren, wenn ein Teil der Ammonsulfat-reichen Staubfraktion in den Wirbelbett-Granulator zurückgeführt wird und gleichzeitig der andere Teil dieser Staubfraktion zusammen mit der Schmelzesuspension vermählen und dispergiert wird. Auf diese Weise kann die Korngröße des Granulats optimal geregelt werden, ohne daß dabei eine Zerkleinerung von Gutkorn erforderlich ist. Außerdem wird dadurch der Anteil des Staubes, der zurückgeführt werden muß, wesentlich reduziert, so daß gegenüber der Ammonsulfat-Konzentration im Produkt die Ammonsulfat-Konzentration in der Schmelzesuspension nicht mehr als 3 Gew.-% ansteigt.
Mit Hilfe des erfindunsgemäßen Verfahrens lassen sich auf technisch einfache Weise und somit kostengünstig homogene Harnstoff-Ammonsulfat- Granulate mit einer Teilchengröße von 1 ,0 bis 5,0 mm, bevorzugt von 1 ,6 bis 5,0 mm und einem Ammonsulfat-Gehalt von bis zu 60 Gew.-%, vorzugsweise bis 55 Gew.-% und mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise m i n d e s t e n s 4 5 G e w . - % , s o w i e g u t e n L a g e r - u n d Ausbringungseigenschaften herstellen. Da es aufgrund einer möglichen Staubrückführung außerdem umweltschonend arbeitet, ist es für eine Durchführung im technischen Maßstab besonders geeignet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich homogene Harnstoff- Ammonsulfat-Granulate mit einem Ammonsulfat-Gehalt von 30 bis 60 Gew.-% problemlos herstellen, wobei man die Korngröße des Granulats gezielt einstellen und die Staubemissionen bei der Granulierung auf ein Minimum reduzieren kann.
Die nachfolgenden Beispiele und Abbildungen sollen das erfindungsgemäße Verfahren weiter veranschaulichen. Beispiel 1
Die Verfahrensvariante gemäß Beispiel 1 entspricht dem in Abbildung 1 dargestellten Verfahren.
41 3 kg/h Ammonsulfat mit einer mittleren Teilchengröße von 0,9 mm gelangen über Leitung 1 mit einer Temperatur von 1 25 °C in einen Mehrkammer-Dispergator 3 und werden dort mit 402 kg/h einer über Leitung 2 zugeführten Harnstoffschmelze mit einer Temperatur von 1 40°C vermischt und gemeinsam direkt in die Naßmühle 4 geführt. In der Naßmühle erfolgt durch eine dreifache Rotor-Stator-Kombination die Zerkleinerung des Ammonsulfates auf einen mittleren Korndurchmesser d50 von 1 1 0 μm und durch die Umfangsgeschwindigkeit der Rotoren von 40 m/s die Dispergierung von Ammonsulfat bis zur niedrigviskosen Phase.
Diese Ammonsulfat-Harnstoff-Schmelzsuspension gelangt über Leitung 5 direkt in die Pumpenvorlage 6 und von dort mittels Pumpe 8 über die Rohrleitung 9 zur Düse 10. Mittels Druckregelventil 7 wird ein Vordruck von 3,5 bar eingestellt. Ein Einstoff-Düse 10 sprüht 875 kg/h der Schmelzesuspension in das Wirbelbett des Granulators 1 1 . Die Vollkegel- Düse 1 0 erzeugt bei einem Sprühwinkel von 61 ° eine mittleren Tropfendurchmesser von 370 μm. Die Düse befindet sich in Höhe des Siebbodens, auf dem sich das Wirbelbett aufbaut und sprüht mit einer Geschwindigkeit von 29 m/s von unten in das Bett, das eine Höhe von 350 mm besitzt.
Durch Zufuhr von 3 000 Nm3/h Bodenluft über Kanal 1 2 wird das Wirbelbett durch eine Leerrohrgeschwindigkeit von 1 ,8 m/s erzeugt. Die Düse 10 befindet sich in einem Sprudelluft-Rohr 1 3, wo 900 Nm3/h Sprudelluft über Leitung 14 mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s eingeblasen werden, um an der Eindüsungsstelle das Wirbelbett aufzulockern. Das Granulat wird mit einem mittleren Durchmesser von 3,2 mm über Schurre 1 5 abgezogen und dem Sieb 1 6 zugeführt, wo das Produkt in drei Fraktionen getrennt wird. 350 kg/h Feinprodukt < 2,5 mm werden über den Förderweg 1 7 als unterhalb der Oberkante des Wirbelbettes in den Granulator 1 1 recyclisiert und bilden das Wirbelbett. 30 kg/h Grobkorn ( > 5 mm) und 20 kg/h Gutkorn (2,5 bis 5,0 mm) gelangen über die Leitungen 1 8 und 1 9 in den Walzenbrecher 20 und werden zu Keimkorn mit einem mittleren Durchmesser von 1 ,6 mm gemahlen, das ebenso wie das Feinkorn in das Wirbelbett des Granulators 1 1 zurückgeführt wird. 810 kg/h Fertigprodukt mit einer Ammonsulfat-Konzentration von 50,6 Gew.-% und entsprechend 49,4 Gew.-% Harnstoff und einer mittleren Teilchengröße von 3,8 mm wird nach Hydrophobierung mit Öl/Paraffin über den Förderweg 21 ausgeschleust.
Die im Granulator 1 1 anfallende Abluft gelangt über Kanal 22 in den Zyklon 23, wo 60 kg/h Staub mit einer Konzentration von 82 Gew.-% Ammonsulfat abgeschieden werden. Aus der Zyklonabluft gelangen 5 kg/h Staub mit einer Ammonsulfat-Konzentration von 60 Gew.-% und einer Korngröße < 60 μm über Leitung 24 in einen Naßwäscher (nicht dargestellt) .
Der im Zyklon abgeschiedene Staub wird über die Förderstrecke 25 in die Naßmühle 26 geführt, wo die Ammonsulfat-Teilchen in der über Leitung 27 im Kreis geführten Ammonsulfat-Harnstoff-Schmelzesuspension auf einen mittleren Durchmesser von 100 μm hochturbulent gemahlen werden. Die hochkonzentrierte Ammonsulfat-Harnstoff-Schmelzesuspension gelangt über Rohrleitung 28 in den Vorlagebehälter 6.
Beispiel 2
Das Verfahren nach Beispiel 2 läuft wie in Beispiel 1 beschrieben ab, nur daß ein Teil des im Zyklon 23 abgeschiedenen hochkonzentrierten Ammonsulfat- Staubes 250 mm unterhalb der Oberkante des Wirbelbettes eingeführt wird. Von den im Zyklon 23 abgeschiedenen 60 kg/h Ammonsulfat-reichen Staubes werden 20 kg/h direkt in den Granulator 1 1 eingeführt. Infolgedessen sinkt die mittlere Teilchengröße des produzierten Granulats von 3,8 auf 3,4 mm und die Zufuhr von 20 kg/h Gutkorn vom Brecher 20 entfällt. Die zur Naßmühle 26 geführte Staubmenge reduziert sich auf 40 kg/h, so daß nur noch 855 kg/h Schmelzsuspension verdüst werden müssen. Der Ammonsulfat-Gehalt der Schmelzesuspension, die zu den Düsen gefördert wird, reduziert sich von 52,8 % auf 52,2 Gew-%.
Beispiel 3
Die Verfahrensvariante gemäß Beispiel 2 entspricht dem in Abbildung 2 dargestellten Verfahren.
507 kg/h handelsübliche Ammonsulfat-Kristalle (Teilchengröße 0, 1 bis 1 ,0 mm) werden über Leitung 1 zur Stiftmühle 2 geführt und dort auf eine mittlere Teilchengröße von 95 μm gemahlen. Die Ammonsulfat-Teilchen gelangen über Leitung 3 in die Heizschnecke 4, wo sie mittels Dampf aus Leitung 5 auf 1 35 °C aufgeheizt werden. Die über die Rohrleitung 6 in den Mischer 8 gelangenden Ammonsulfat-Teilchen werden mit 504 kg/h Harnstoffprills, die über Leitung 7 zugeführt werden, vermischt. Der feste Harnstoff schmilzt im Beisein von Ammonsulfat durch Wärmezufuhr zum Mischer.
Die Schmelzesuspension mit einer Temperatur von 1 30 °C wird über Rohrleitung 9 von der Pumpe 10 abgezogen und über Leitung 1 1 zum Dispergator 1 2 gefördert, wo durch Einbringen von Scherkräften zwischen stehenden und rotierenden Stiften die Viskosität auf 100 cP herabgesetzt wird, so daß die Schmelzesuspension leichtflüssig wird.
Die Schmelzesuspension gelangt über die Rohrleitungen 1 5a bzw. 1 5b zu zwei Vollkegel-Düsen 1 7 und 1 8 mit einer Kapazität von jeweils 505, 5 kg/h. Mittels Druckregelventil 1 3 in Leitung 14 wird ein Vordruck von 3 bar eingestellt. Die Düsen 1 7 und 1 8 sprühen mit einer Geschwindigkeit von 29 m/s (gemessen in 1 0 cm Abstand von der Düsenaustrittsöffnung) in das Wirbelbett des Granulators 1 9 die Schmelzesuspension mit einem Sprühwinkel von 70° ein, wobei Tropfen mit einem mittleren Durchmesser von 41 0 μm entstehen. Die Tropfen werden von unten in ein Wirbelbett, welches 450 mm über den Düsen steht, eingedüst. Durch Zufuhr von 10 500 NrrvVh Bodenluft über Kanal 20 wird das Wirbelbett bei einer Leerrohrgeschwindigkeit von 1 ,9 m/s erzeugt. Die Düsen 1 7 und 1 8 befinden sich in Sprudelluft-Rohren 21 und 22, wo um die Düsen jeweils 550 Nm3/h Sprudelluft über Leitung 1 6 mit einer Leerrohrgeschwindigkeit von 28 m/s eingeblasen wird, um an den Stellen, an denen sich die Düsen befinden, das Wirbelbett aufzulockern.
Das fertige Granulat wird über die mittig angeordnete Austragsleitung 23 ausgetragen. In diese Austragsleitung wird Luft über Leitung 24 eingeblasen und bei einer Luftmenge von 560 Nm3/h Granulat mit einer mittleren Teilchengröße von 3,0 mm ausgetragen. Das Granulat gelangt über die Zellradschleuse 25 und die Schurre 26 zum Sieb 27, wo das Produkt in drei Fraktionen getrennt wird. 80 kg/h Feinprodukt < 1 mm gelangt über den Förderweg 28 in den Granulator 1 9 zurück. 40 kg/h Grobkorn > 5 mm wird über Leitung 29 zum Walzenbrecher 30 geführt und dort auf einen mittleren Durchmesser von 2 mm gebrochen. Das gebrochene Produkt gelangt über die Leitungen 31 und 28 zum Granulator 1 9 zurück und bildet hier das Wirbelbett.
Das fertige Produkt ( 1 001 kg/h) gelangt über Rohrleitung 32 aus der Anlage mit einem Ammonsulfat-Gehalt von 50 Gew.-% und wird nach einer Hydrophobierung mit einem Öl/Paraffin-Gemisch eingelagert. Die im Granulator 1 9 anfallende Abluft gelangt über Rohrleitung 33 in das Schlauchfilter 34, wo Staubteilchen > 50 μm abgeschieden werden. 1 50 kg/h Staub mit einer Konzentration von 85 Gew.-% Ammonsulfat werden über Rohrleitung 35 250 mm unterhalb der Oberkante des Wirbelbettes in den Granulator 19 zurückgeführt. 10 kg/h Staub < 50 μm mit einer Konzentration von 60 Gew.-% Ammonsulfat emittiert aus dem Schlauchfilter 34 über Leitung 36 bzw. wird zur nicht dargestellten Naßwäsche geführt.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung von Harnstoff und Ammonsulfat enthaltenden Düngemittel-Granulaten miteinem Ammonsulfat-Gehalt von < 60 Gew.-%, dadurch gekennzeichnet, daß man a) eine Schmelzesuspension umfassend Ammonsulfat mit einer mittleren Teilchengröße von 30 bis 300 μm und Harnstoff in einem Temperaturbereich von 1 20 bis 1 55°C herstellt, b) danach die in Stufe a) gebildete Schmelzesuspension mit Hilfe von mindestens einer Düse von unten in einem Wirbelbett- Granulator auf feinteilige Ammonsulfat-Harnstoff-Partikel aufdüst, wobei das Wirbelbett durch einen Gas-, insbesondere
Sprudelluft-Strom im Bereich der Eindüsungsstelle aufgelockert wird und anschließend c) das im Wirbelbett gebildete Düngemittel-Granulat abtrennt und ggf. aufarbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Ammonsulfat in Stufe a) eine mittlere Teilchengröße von 60 bis 1 50 μm aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelzesuspension in Stufe a) durch Einbringen und Dispergieren von vorgeheiztem Ammonsulfat mit der entsprechenden mittleren Teilchengröße in eine Harnstoffschmelze herstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelzesuspension in Stufe a) durch Einbringen von grobkörnigem und vorgeheiztem Ammonsulfat in eine Harnstoffschmelze und anschließendes Mahlen mit Hilfe einer Naßmühle und Dispergieren erzeugt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das grobkörnige Ammonsulfat vor der Naßmahlung eine mittlere Teilchengröße von 0, 1 bis 2,0 mm besitzt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeheizte Ammonsulfat mit einer Temperatur von 100 bis 1 50 °C in die Harnstoffschmelze eingebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe a) eine Harnstoffschmelze mit einer Konzentration an Harnstoff von > 98 Gew.-% einsetzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe a) eine hochturbulente Dispergierung des Ammonsulfates in der Harnstoffschmelze durchführt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die feinteiligen Ammonsulfat-Harnstoff-Partikel in Stufe b) eine mittlere Teilchengröße von 1 ,0 bis 3,0 mm besitzen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe b) eine Einstoff-Düse, insbesondere eine Vollkegel- Einstoff-Düse, verwendet. 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelzesuspension in Stufe b) mit einer mittleren Tropfengröße von 250 bis 500 μm in das Wirbelbett eindüst. 2. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzesuspension mit Hilfe von mindestens einer Vollkegel-Einstoff-Düse mit einem Sprühwinkel von 45 bis 90°, vorzugsweise 60 bis 80°, in Stufe b) verdüst wird. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Düse in Stufe b) mit 100 bis 1 000 kg/h der Schmelzesuspension beaufschlagt. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelbett in Stufe b) eine Höhe von 300 bis 600 mm aufweist. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzesuspension in der Düse von dem Gas-Strom umhüllt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 1 5, dadurch gekennzeichnet. daß man die Geschwindigkeit des Gas-Stromes auf das 0,75- bis 1 ,5- fache der Geschwindigkeit der Schmelzesuspension-Tröpfchen einstellt.
1 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 5 und 1 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gas-Strom in einer Menge von 0,75 : 1 bis 1 ,5 : 1 Nm3 Luft pro kg Schmelzesuspension einbläst.
1 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das in Stufe c) abgetrennte Düngemittel-Granulat in drei Fraktionen bestehend aus Feinkorn, Gutkorn und Grobkorn auftrennt, das Feinkorn in das Wirbelbett recyclisiert, das Gutkorn weiter aufarbeitet und das Grobkorn ggf. mit einem Anteil an Gutkorn zerkleinert und zusammen mit dem Feinkorn in das Wirbelbett zurückführt.
1 9. Verfahren nach Anspruch 1 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinkorn eine mittlere Teilchengröße < 1 ,0 mm, vorzugsweise < 1 ,6 mm, das Gutkorn eine mittlere Teilchengröße von 1 ,0 bis 5,0 mm, vorzugsweise 1 ,6 bis 5,0 mm und das Grobkorn eine mittlere Teilchengröße von > 5 mm aufweist.
20. Verfahren nach Anspruch 1 8 oder 1 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Feinkorn bzw. das zerkleinerte Grobkorn unterhalb der Oberkante des Wirbelbettes in den Granulator zurückführt.
21 . Verfahren nach Anspruch 1 8 oder 1 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gutkorn einer hydrophobierenden Behandlung unterwirft.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß man in der Granulationsstufe b) gebildeten Staub durch Trockenabscheidung in eine feinkörnige Ammonsulfat-arme und eine grobkörnige Ammonsulfat-reiche Fraktion auftrennt sowie die Ammonsulfat-reiche Fraktion entweder direkt in das Wirbelbett zurückführt und/oder diese nach einer Naßmahlung der grobkörnigen
Ammonsulfat-Partikel vor der Granulationsstufe b) mit der Harnstoff- Ammonsulfat-Schmelzesuspension vereinigt.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnige Ammonsulfat-arme Staubfraktion einen Ammonsulfat-Gehalt von < 60 Gew.-% und eine Teilchengröße von < 50 μm aufweist.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ammonsulfat-arme Staubfraktion in einer anschließenden Naßwäsche abgeschieden wird.
25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ammonsulfat-reiche Staubfraktion mit einem Ammonsulfat-Gehalt von > 60 % und einer Korngröße > 50 μm unterhalb der Oberkante des Wirbelbettes in den Granulator zurückführt.
26. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ammonsulfat-reiche Staubfraktion vor der Vereinigung mit der Harnstoff-Ammonsulfatschmelze-Suspension einer Naßmahlung auf eine mittlere Teilchengröße von 30 bis 300 μm, vorzugsweise 60 bis 1 50 μm, unterwirft.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß man den Ammonsulfat-Gehalt in den Harnstoff und Ammonsulfat enthaltenden Düngemittel-Granulaten auf 30 bis 60 Gew.-% einstellt.
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