FI72115C - Foerfarande foer framstaellning av goedningsaemnesgranuler innehaollande urea som huvudkomponent. - Google Patents

Description

1 72115

Menetelmä virtsa-ainetta pääaineosana sisältävien lannoite-rakeiden valmistamiseksi

Ennestään tunnetaan useita virtsa-ainerakeiden valmistusmenetelmiä. Yksi näistä on prillaus, jolla tässä yhteydessä ymmärretään menetelmää, jossa käytännöllisesti katsoen vedetön virtsa-ainesula (vesipitoisuus korkeintaan 0,1 - 0,3 %) suihkutetaan prillaustornin huipusta ilmavirtaan, jonka suunta on ylöspäinnouseva ja lämpötila ulkoisen ympäristön lämpötila, ja jossa pisarat kiinteytyvät. Näin saatujen prillien maksimaalinen halkaisija on noin 2 mm ja ne ovat mekaanisesti melko heikkoja.

Suurempia ja mekaanisilta ominaisuuksiltaan parempia rakeita voidaan valmistaa rakeistamalla käytännöllisesti katsoen vedetön virtsa-ainesula rumpurakeistimessa esim. pallotus-tekniikalla, jota on kuvattu brittiläisessä patenttijulkaisussa n:o 894 773, tai lautasrakeistimessa, jota on kuvattu esim. US-patenttijulkaisussa n:o 4 008 064, tai rakeistamalla virtsa-aineen vesiliuos leijupetissä esim. hollantilaisessa patenttihakemuksessa 78 061213, jota vastaa FI-patenttijulkaisu 65713, kuvatulla tavalla. Viimeksimai-nitussa julkaisussa kuvatussa menetelmässä virtsa-aineen vesiliuos, jonka virtsa-ainepitoisuus on 70 - 99,9 paino-%, mielellään 80-96 paino-%, suihkutetaan hyvin pieninä pisaroina, keskimääräinen halkaisija 20-120^j, virtsa-ainehiukkasia sisältävään leijupe-tiin sellaisessa lämpötilassa, jossa hiukkasten päälle suihkutetun liuoksen sisältämä vesi haihtuu ja virtsa-aine kiinteytyy hiukkasille muodostaen rakeita, joilla on haluttu koko, joka voi olla 25 mm tai suurempi. Koska tässä prosessissa muodostuu melko suuri määrä pölyä, varsinkin, jos lähtöaineena käytetty virtsa-aineliuos sisältää vettä yli 5 paino-%, varsinkin yli 10 paino-%, on edullista lisätä virtsa-aineliuokseen virtsa-aineen kiteytymistä estävää ainetta, varsinkin formaldehydin ja virtsa-aineen vesi- 2 72115 liukoista additio- tai kondensoitumistuotetta, jolloin pölynmuodostus loppuu käytännöllisesti kokonaan. Kiteyty-misenestoaineen läsnäolo saa aikaan sen, että rakeeet pysyvät plastisina muodostumisensa ajan ja rakeidenmuodos-tuksen aikana tapahtuvasta pyörimisestä ja/tai törmäilystä johtuen saadaan mekaanisesti lujia, sileitä ja pyöreitä rakeita. Näin saaduilla rakeilla on suuri murskauslujuus, suuri iskulujuus ja pieni taipumus muodostaa pölyä toinen toistaan vasten hankautuessaan eivätkä ne paakkuunnu pätkänkään varastoinnin aikana, vaikka virtsa-aineella on suuri luontainen paakkuuntumistaipumus.

Ennestään tunnetaan lannoiterakeita, jotka virtsa-aineen lisäksi sisältävät yhtä tai useampaa muuta lannoitetta. Tällaisia rakeita voidaan valmistaa prillaamalla tai rakeistamalla rumpurakeistimessa tai levyrakeistimessa käytännöllisesti katsoen vedettömästä virtsa-ainesulasta, joka sisältää yhtä tai useampaa muuta lannoitetta hienojakoisessa kiinteässä tilassa, tai rakeistamalla leijupe-tissä virtsa-aineen vesiliuosta, johon on liuenneena ja/tai suspendoituneena yhtä tai useampaa muuta lannoitetta.

Esimerkkejä lannoitteista, joita usein prosessoidaan rakeisiin virtsa-aineen kanssa, ovat ammoniumsulfaatti, ammoniumdivetyfosfaatti ja diammoniumvetyfosfaatti. Virtsa-ainetta ja ammoniumsulfaattia sisältävät rakeet on tarkoitettu rikkiköyhiin maihin, ja ne sisältävät usein korkeintaan 40 paino-%, mielellään 15-20 paino-% ammoniumsulfaattia. Virtsa-ainetta ja ammoniumdivetyfosfaattia tai di-ammoniumvetyfosfaattia sisältävät rakeet tehdään usein kuluttajan toivomuksen mukaan hänen tarvitessaan rakeisiin tietyn prosentuaalisen fosfaattimäärän. Rakeisiin prosessoidaan virtsa-aineen kanssa joskus myös muita lannoitteita.

Nyt on havaittu, että vesiliukoiset alumiiniyhdisteet ovat hyviä virtsa-aineen kiteytymistä estäviä aineita, n 3 72115 ja että rakeilla, jotka on valmistettu prillaamalla tai rakeistamalla virtsa-ainesulaa tai -liuosta, joka sisältää tällaista kiteytymisenestoainetta, on erityisominaisuuksia, vaikka virtsa-ainesula tai -liuos sisältäisikin yhtä tai useampaa muuta lannoitetta liuoksessa ja/tai suspensiossa.

Näin ollen tämä keksintö koskee menetelmää virtsa-ainetta pääaineosana sisältävien rakeiden valmistamiseksi siten, että prillataan tai rakeistetaan virtsa-ainesulaa tai virtsa-aineen vesiliuosta, joka sula tai liuos voi sisältää yhtä tai useampaa muuta lannoitetta, kuten aimoniumsulfaat-tia, ammoniumdivetyfosfaattia tai diammonoumvetyfosfaattia, liuoksessa ja/tai suspensiossa, ja mainitulle prosessille on tunnusomaista se, että prhilattavaan tai rakeistettavaan sulaan, liuokseen tai suspensioon lisätään vesiliukoista alumiinisuolaa.

Nyt on yllättäen havaittu, että vesiliukoisen epäorgaanisen alumiinisuolan läsnäolo prillauksen tai rakeistuksen aikana johtaa siihen, että rakeiden muodostuminen etenee hyvin ja lentopölyn muodostus estyy ja lisäksi muodostuneilla rakeilla on suuri murskauslujuus, suuri näennäinen ominaispaino ja suuresti vähentynyt paakkuuntumistaipumus ja joissakin tapauksissa ne eivät paakkuunnu, vaikka niitä varastoitaisiin pitkiäkin aikoja. Lisäksi on havaittu, että tämän keksinnön mukaisesti valmistetut rakeet sopivat yhteen superfosfaattirakeiden ja kolmoissuperfosfaattira-keiden (SSP ja TSP, vastaavasti) kanssa ja tästä syystä niitä voidaan sekoittaa suurissa erissä näiden fosfaatti-lannoitteiden kanssa.

Tavanomaisten virtsa-ainerakeiden tiedetään olevan sopimattomia käytettäviksi heterogeenisissä kaksois- tai kolmois-lannoiteseoksissa, kuten N-P- tai N-P-K-seoksissa, kun sekoitetaan suurissa erissä huokean superfosfaatin tai kol-moissuperfosfaatin kanssa, koska tällaiset virtsa-ainera- 72115 keet eivät sovi yhteen näiden fosfaattien kanssa. Tällaisten virtsa-ainerakeiden ja superfosfaatti- tai kol-moissuperfosfaattirakeiden seokset vetistyvät jonkin ajan kuluttua muodostaen vaikeasti käsiteltävän ja käyttökelvottoman mutamaisen massan. Julkaisussa, jonka G. Hoffmeis-ter ja G.H. Megar ovat esittäneet kokouksessa "The Fertilizer Industry Round Table", Washington D.C., 1975-11-06, tämän yhteensopimattomuuden katsotaan johtuvan seuraavasta yhtälöstä:

Ca(H2P04)2*H20 + 4CO(NH2)2 —* Ca(H2P04)2·4CO(NH2)2 + H20.

Koska 1 mooli monokalsiumfosfaattimonohydraattia, joka on SSP:n ja TSP:n pääaineosa, reagoi 4 moolin kanssa virtsa-ainetta, muodostuu virtsa-ainemonokalsiumfosfaattiad-dukti ja samalla vapautuu 1 mooli vettä. Koska addukti on hyvin liukoinen, se liukenee vapautuneeseen veteen helposti ja muodostuu suuri liuostilavuus, joka kostuttaa seoksen sisältämät rakeet ja tästä johtuen reaktio etenee vieläkin nopeammin. Ennestään ei tunneta mitään kaupallisesti hyväksyttäviä tapoja, joilla virtsa-aine saadaan yhteensopivaksi SSP:n ja TSP:n kanssa. Itse asiassa, kun halutaan sekoittaa suuria määriä, on tähän mennessä käytetty monoammoniumfosfaattia ja diammoniumfosfaattia, jotka ovat kalliimpia fosfaattilannoitteita.

Kuitenkin tämän keksinnön mukaisesti valmistetut rakeet, jotka sisältävät virtsa-ainetta pääaineosana, sopivat yhteen SSP- ja TSP-rakeiden kanssa kaikissa suhteissa, ja tämä seikka tekee mahdolliseksi niiden sekoittamisen näiden fosfaattilannoitteiden kanssa suurissa erissä.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäviksi sopivia vesiliukoisia epäorgaanisia alumiinisuoloja ovat esim. alumiinikloridi, alumiinisulfaatti ja alkalialumiini-sulfaatti, NaAl (SO^^· Alumiinisuolaa lisätään prillatta- li 5 72115 vaan tai granuloitavaan virtsa-ainesulaan tai -liuokseen sellainen määrä, joka sulan tai liuoksen sisältämän kiinteän aineen perusteella laskettuna ja A^O^-ekvivalenteik-si muunnettuna on vähintään 0,1 paino-%, mielellään 0,4-1 paino-%. Lisäaine voidaan lisätä jauheena tai, jos rakeistetaan liuos tai suspensio, voidaan haluttaessa suorittaa lisäys vesiliuoksen tai -suspension muodossa.

Rakeistuksen jälkeen on rakeet edullista jäähdyttää 30°C:een tai tätäkin alempaan lämpötilaan esim. ilmavirran avulla, jonka kosteuspitoisuus on mielellään laskettu niin, etteivät rakeet jäähdytyksen aikana ime itseensä yhtään kosteutta j äähdytysiimasta.

Keksintö koskee myös yhteensopivia heterogeenisiä lannoite-seoksia, jotka sisältävät tämän keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettuja virtsa-ainepitoisia rakeita sekä SSP-tai TSP-rakeita ja haluttaessa vielä yhtä tai useampaa muuta rakeista ainetta.

Virtsa-ainetta sisältävien rakeiden ja SSP- tai TSP-rakeiden lisäksi seokseen sisällytetään yleensä kaliumlannoite, kuten KC1. Jotta seoksen erottuminen komponentteihinsa saataisiin estetyksi, pitäisi sekoitettavien aineosien olla hiukkaskool-taan yhteensopivia.

Lisätietojen saamiseksi lannoiterakeiden valmistuksesta viitataan prillausprosessin kohdalla US-patenttijulkaisuun 3 130 225, lautasrakeistimessa tapahtuvan rakeistuksen kohdalla US-patenttijulkaisuun 4 008 064, rumpurakeistimessa tapahtuvan rakeistuksen kohdalla brittiläiseen patenttijulkaisuun 894 773 ja leijupedissä tapahtuvan rakeistuksen kohdalla hollantilaiseen patenttihakemukseen 78 061213.

72115 6

Jos rakeistus suoritetaan leijupetissä, käytetään lähtöaineena vesiliuosta, jonka virtsa-ainepitoisuus on vähintään 70 paino-% ja mielellään 85-96 paino-%. Jos virtsa-aine rakeistetaan yhdessä yhden tai useamman muun lannoitteen kanssa, käytetään mielellään virtsa-aineliuosta, jonka virtsa-aineväkevyys on 90-95 paino-%, ja johon toinen lannoite lisätään kiinteässä muodossa, mielellään hienojakoisessa muodossa, tai vesiliuoksena. Virtsa-aineen vesiliuokseen lisättävien lannoitteiden liukoisuus vaihtelee. Niinpä ammoniumsulfaatin liukoisuus 95 paino-%:seen virtsa-aineliuokseen on 12 % ja 90 paino-%:seen virtsa-aineliuokseen 20 %. Ammoniumdivetyfosfaatti ja di-ammoniumvetyfosfaatti voivat muodostaa 90-95 paino-%:sen virtsa-aineliuoksen kanssa hyvin viskoosisia liuoksia, joita on vaikea suihkuttaa. Tämä voidaan estää siten, että virtsa-aineliuos ja fosfaatin vesiliuos johdetaan erikseen suihkuttimiin ja sekoitetaan keskenään vain vähän ennen seoksen suihkutusta.

Esimerkki I

Keksinnön mukaisen menetelmän tehokkuus osoitetaan seu-raavilla kokeilla, joissa virtsa-aineen vesiliuosta, joka ei sisällä kiteytymisenestoainetta, tai joka sisältää tunnettua kiteytymisenestoainetta, tai joka sisältää vesiliukoista epäorgaanista alumiinisuolaa kiteytymisenes-toaineena, suihkutetaan leijupetissä oleville virtsa-aine-hiukkasille. Rakeistusolosuhteet ja saatujen rakeiden fysikaaliset ominaisuudet on lueteltu seuraavassa taulukossa.

Taulukossa A mainittu "TVA-pullokoe" sopii virtsa-ainera-keiden ja SSP- tai TSP-rakeiden yhteensopivuuden määrittämiseen. Tässä kokeessa pidettiin virtsa-ainerakeiden ja SSP- tai TSP-rakeiden muodostamaa seosta suljetussa 120 cm:n pullossa 27°C:ssa, joka tarkastettiin ajoittaen.

Seos katsottiin laadultaan käyttökelpoiseksi niin kauan, kun siinä esiintyi vain muutamia kosteustäpliä.

Il 721 1 5 7

Taulukossa A mainitulla "pussikokeella" määritettiin rakeiden paakkuuntumistaipumus. Tässä kokeessa virtsa-aine-rakeet pakattiin 35 kg:n pusseihin, joita säilytettiin 27°C:ssa 1000 kg:n painon alla. Yhden kuukauden kuluttua jokaisen pussin sisältämien paakkujen osuus määritettiin painoprosentteina ja paakkujen keskimääräinen kovuus mitattiin. Tässä yhteydessä tarkoitetaan kovuudella sitä painoa kiloina, joka tarvitaan dynamometrillä 7 x 7 x 5 cm paakun hajottamiseen.

Taulukossa A mainittu kiteytymisenestoaine F 80 on kaupallisesti saatavissa oleva kirkas viskoosinen neste, jonka nimi on "Formurea 80", ja joka on stabiili lämpötila-alueella -20 - +40°C, ja jonka analyysissä havaittiin sisältävän 100 paino-osaa kohti noin 20 paino-osaa vettä, noin 23 paino-osaa virtsa-ainetta ja noin 57 paino-osaa formaldehydiä ja noin 55 % formaldehydimäärästä on sidottu trimetylolivirtsa-aineeseen (tasapaino on voimassa kombinoimattomassa tilassa).

8 72115

Taulukko A

Koe nro 12 .3 4_ 5

Kiteytymisen- estoaine ei F 80 A1C13.6H20 Ai,(S04)17HLO Alkali-Al- mitään 1 % 2 % 2,5 % sulfiitti 2%

Fakeistus- olosuhteet virtsa-ai- neliuos - väkevyys paino-% 94,6 94,5 95,5 95,5 95,5 - lämpötila, °C 130 130 130 130 130 - nopeus, kg/h 280 280 280 220 220 suihkutus- ilma - nopeus,

Mrryh 130 130 130 130 130 - lämpötila, °C 140 140 148 149 148 leijutus- ilma - nopeus,

Nm /h 850 850 850 850 850 - lämpötila, °C 45 64 60 65 63 petin lämpötila^ 108 105 107 99 105

Tuoteomi- naisuudet - näennäinen ominaispaino, g/cm3 1,23 1,26 1,29 1,30 1,28 - murskauslu-juus halk.

2,5 im, kg 2,1 2,8 3,1 3,0 2,9 - pöly, gAg 5,4 < 0,1 <0,1 <0,1 <0,1 pussikoe - paakkuja, % 100 10 45 0 0 - kovuus, kg 22 < 1 3,3 0 0 TVA-pullokoe SSP 50/50 - sopivuus,vrk <3 <3 >60 >60 >60 TSP 50/50 - sopivuus,vrk <3 <3 >60 >60 >60 72115

Esimerkki IV

Suoritettiin rakeistuskokeet, joissa virtsa-aineen 95 paino-prosenttiseen vesiliuokseen tehtyä hienojakoisen ammoniumsulfaatin suspensiota, jossa oli tunnettua kitey-tymisenestoainetta (F80), tai jossa oli alumiinisulfaattia kiteytymisenestoaineena, suihkutettiin virtsa-ainehiukkas-ten leijupetiin. Suspension ammoniumsulfaattipitoisuus oli 20 paino-%.

Suspensio suihkutettiin 120-130°C lämpötilassa noin 300 kg/h nopeudella. Suihkutus suoritettiin suihkutusilmalla, jonka lämpötila oli 140°C ylipaineessa 0,35 kg/cm^ ja no- 3 peudella 140 Nm /h. Petiä leijutettiin ilmalla, jonka no- 3 peus oli 650-850 Nm /h. Leijutusilman lämpötilaa säädettiin niin, että petin lämpötila pysyi välillä 105-108°C.

Kaikissa kokeissa rakeet rakentuivat leijupetissä erinomaisesti. Tuote sisälsi vain hyvin vähän hienojakoista materiaalia, mikä merkitsee sitä, että suihkutettu suspensio käytettiin käytännöllisesti katsoen täysin rakei-denmuodostukseen. Saatujen rakeiden kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet on lueteltu seuraavassa taulukossa: 721 1 5 10

Taulukko C

Kiteytyrnisenesto- aine 1 % F 80 1 % alumiinisulfaat- - ______ tia xt_

Kemialliset omi-naisuudet: - kosteus, paino-% 0,18 0,13 0,21 0,12 0,12 0,12 - ammoniumsul- faatti, paino-% 13,7 15,0 18,5 16,0 19,5 18,8 - 10 paino-%:sen liuoksen pH 5,2 5,0 5,1 5,2 5,0 5,0

Fysikaaliset omi-2§i§uudet£_______ - murskauslujuus halk. 2,5 mm,kg 3,3 3,4 3,5 3,8 3,9 4,0 - pussikoe - paakut,! 48 25 35 0 0 0 - kovuus, kg 2,2 2,5 4,0 0 0 0 - TVA-pullokoe SSP 50/50 - käyttökeloi- suusaika, vrk <3 <3 <3 >60 >60 >60 TSP 50/50 - käyttökelpoi- suusaika, vrk S3 S3 S3 >60 >60 >60 X) laskettu vedettömänä suolana li

Claims (2)

72115

1. Menetelmä virtsa-ainetta pääkomponenttina sisältävien lannoiterakeiden valmistamiseksi siten, että rakeistetaan vesipitoinen, virtsa-ainetta sisältävä liuos leijukerrok-sessa, jolloin ruiskutetaan virtsa-aineen 85-96 paino-%:nen vesiliuos, joka sisältää virtsa-aineen kiteytymisen estoai-netta ja joka mahdollisesti sisältää yhtä tai useampaa muuta lannoitetta kuten aimioniumsulfaattia, ammoniumdivetyfosfaattia tai diammoniumvetyfosfaattia, liuoksessa tai suspensiossa, hyvin hienojen, keskimääräiseltä halkaisijaltaan 20-120 ^um olevien pisaroiden muodossa virtsa-ainetta sisältävien hiukkasten muodostamaan leijukerrokseen lämpötilassa, jossa hiukkasiin ruiskutettu liuoksen tai suspension vesi haihtuu ja virtsa-aine tai virtsa-ainetta pääkomponenttina sisältävä lannoite kiinteytyy partikkeleille muodostaen halutun kokoisia rakeita, tunnettu siitä, että käytetään virtsa-aineen kiteytymisen estoaineena vesiliukoista epäorgaanista alumiinisuolaa sellainen määrä, että se vastaa 0,1 - 1,0 paino-% laskettuna liuoksen tai suspension kiin- toainemäärästä. 1

2 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että alumiinisuolan määrä vastaa 0,4 - 1,0 paino-% A12°3* 2 Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisella menetelmällä valmistettujen virtsa-ainepitoisten rakeiden käyttö SSP-tai TSP-rakeiden ja mahdollisesti yhden tai useamman muun rakeisen lannoitteen, kuten KCl-lannoitteen kanssa yhteen-soveltuvien, heterogeenisten lannoiteseosten muodostamiseksi .