NL8203722A - Werkwijze voor het bereiden van opslagstabiele, granulaire mengmeststoffen, alsmede meststoffen verkregen met deze werkwijze. - Google Patents

Description

ppfw-:.->-.-rr.,:,>r - .:. ; ;r..- · ' 'Λ.'. ^:r:.· .^ί** ψϊ .. τ?:ή. , .

./ *" * >

Unle van Kunstmestfabrieken B.V.

Uitvinders: Ian K. WATSON te Helsby (GB)

Hermanns J. BOHTE te Heerhugowaard 1 PN 3406

WERKWIJZE VOOR HET BEREIDEN VAN OPSLAGSTABIELE, GRANULAIRE MENQiESTSTOFPEN, ALSMEDE MESTSTOFFEN VERKREGEN MET DEZE WERKWIJZE

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van granulaire mengmeststoffen waarbij vast kaliumchloride wordt gemengd met een ammoniumnitraatoplossing of -smelt, waarna het mengsel» eventueel tesamen met andere stoffen wordt gegranuleerd.

5 Een dergelijke werkwijze is bekend en wordt in de kunst mestindustrie op grote schaal toegepast·

Een probleem, dat bij de bereiding van dergelijke meststoffen optreedt, is, dat het kaliumchloride en het ammoniumnitraat met elkaar reageren onder vorming van ammoniumehloride en kaliumnitraat. Deze 10 reaktie treedt niet alleen tijdens het mengen en granuleren op, doch ook in de reeds gevormde granules. De tengevolge van deze nareaktie optredende kristalveranderlngen in de granules veroorzaken tijdens opslag een aantal ongewenste verschijnselen, zoals afname in breeksterkte, scheuring aan het oppervlak, uitbloei van zouten aan het 15 oppervlak, waardoor stofontwikkeling en toename van fijne deeltjes en saaenbakken van afzonderlijke granules optreedt.

Het is in principe mogelijk de reaktie tussen het ammoniumnitraat en kaliumchloride geheel of grotendeels te onderdrukken door een niet-reaktief kaliumchloride en/of een uitgangsmengsel met uiterst 20 gering watergehalte toe te passen. Deze methodiek is echter weinig aantrekkelijk wegens de hoge kostprijs van dit niet-reaktief (bijvoorbeeld op een speciale wijze bekleed) kaliumchloride, terwijl ook de bereiding van een praktisch watervrij mengsel relatief hoge kosten met zich brengt.

25 Een andere, veelvuldig toegepaste methodiek om het probleem van kristalveranderlngen in de granules tijdens opslag geheel of grotendeels te ondervangen is ervoor te zorgen, dat tijdens de bereidingsstap van de granules een vrijwel 100 %-ige omzetting plaatsvindt hetzij van kaliumchloride, indien een overmaat ammoniumnitraat 8203722 & 2 ^ .

aanwezig is, hetzij van anunoniumnitraat, indien een overmaat kaliumchloride is toegepast. Dit kan bijvoorbeeld worden bewerkstelligd door fijngemalen kaliumchloride toe te passen, zoals is beschreven in het Europese Octrooischrift 7.132,ofwel door de reak-5 tietijd van de uitgangscomponenten te verlengen, in het bijzonder door het ammoniumnitraat en kaliumchloride in een apart mengapparaat v66r te mengen alvorens naar de granulator te leiden. Een dergelijke werkwijze is bijvoorbeeld beschreven in Paper TA/80/12 gepresenteerd op de ISMA-Conferentie te Wenen (11-13 november 1980).

10 Hoewel via deze laatste werkwijze in het algemeen opslagsta- biele granulaire mengmeststoffen op basis van ammoniumnitraat en kaliumchloride worden verkregen, is gebleken, dat bij een aantal kunstmestsamenstellingen toch problemen bij opslag van de granules optreden. Met name bij samenstellingen, waarin de molaire verhouding 13 ammoniumnitraat: kaliumchloride tussen 1,2:1 en 3,0:1 bedraagt, treden f bij opslag van de granules een aantal ongewenste verschijnselen op, zoals desintegreren van de granules, verhoging van de temperatuur, en toename van plasticiteit en samenbakken van de granules.

De uitvinding voorziet nu in een werkwijze voor het bereiden 20 van opslagstabiele granulaire mengmeststoffen door vast kaliumchloride in een mengzone te mengen met een ammoniumnitraatoplossing of -smelt en het gevormde mengsel aansluitend eventueel onder toevoeging van andere stoffen in een granuleerzone te granuleren, waarbij bovenvermelde ongewenste verschijnselen bij opslag van het granulaire pro-25 dukt niet optreden.

Dit wordt volgens de uitvinding hierdoor bereikt, dat men slechts een gedeelte van het ammoniumnitraat aan de mengzone toevoegt en de rest aan de granuleerzone suppleert.

Bij voorkeur voegt men een zodanige hoeveelheid ammoniumnitraat aan 30 de mengzone toe, dat het gevormde mengsel een molaire verhouding NH4N03:KC1 < 1,2:1 en > 1,0:1, en in het bijzonder circa 1:1 heeft.

De werkwijze volgens de uitvinding is van bjzonder belang voor de bereiding van mengmeststoffen, waarin de molaire verhouding UH4N03:KC1 1,2:1 tot 3,0:1 bedraagt.

35 Bij de onderhavige werkwijze kan men zowel gemalen als onge malen, technisch kaliumchloride toepassen. Toepassing van gemalen kaliumchloride heeft het voordeel, dat dan met een relatief korte 8203722 ^ =~~ï" ' ;^··.-ξ· ;ip ' S * ' ' w» ^ 3 verblijftijd in de mengzone volstaan kan worden. Bij te lange mengt!j-den bestaat bet gevaar dat een zeer viskeuze brij ontstaat, waardoor de granulatie moeiüjker of onbevredigend verloopt. Zo is gebleken, dat bij toepassing van kaliumchloride, dat gemalen is tot een deelt-5 jesgrootte <100 pm en een gemiddelde deeltjesgrootte van circa 50 pm heeft, met een verblijftijd in de mengzone van circa 2 seconden volstaan kan worden. Een nadeel is, dat het malen van kaliumchloride een relatief dure bewerking is.

Toepassing van ongemalen technisch kaliumchloride, bijvoorbeeld met 10 een 650 van 150-250 pm, heeft het nadeel, dat hierbij relatief lange verblijftijden in de mengzone, bijvoorbeeld 0,5-3 minuten, dienen te worden toegepast.

Bet kaliumchloride kan zowel met omgevingstemperatuur alsook vöSrverwarmd aan de mengzone worden toegevoerd. Dit laatste heeft het 15 voordeel, dat dan de omzetting met ammoniumnitraat sneller verloopt.

De temperatuur in de mengzone kan variëren, en wordt in het algemeen bepaald door de temperatuur van het toegevoerde KC1 en NH4NO3. Zoals hiervoor aangegeven kan men het KC1 zowel met omgevingstemperatuur, alsook vöörverwarmd, bijvoorbeeld tot 80 °C, 20 toevoeren. Bet M4NO3 wordt bijvoorkeur rechtstreeks als oplossing of smelt uit een BH4N03-fabriek aangevoerd met een temperatuur tussen circa 140 en 180 °C, waardoor in de mengzone een temperatuur tussen 110 en 150 eC resulteert. Gebleken is, dat voor het verkrijgen van een stabiel eindprodukt het van belang kan zijn, dat in de mengzone 25 kristallisatie van kaliumnitraatfcristallen in de slurrie plaatsvindt.

Dit kan worden bewerkstelligd door deze mengzone indien nodig te koelen, bijvoorbeeld tot 120 *C.

Als mengzone kan men diverse, op zich bekende apparaten toepassen, bijvoorbeeld een of meer geroerde reaktoren, of een of meer 30 statische straalmengers, of een of meer mengvaten uitgerust met van schoepen voorziene, roterende assen.

Het in de mengzone gevormde mengsel wordt vervolgens aan een granuleerzone toegevoerd, waaraan tevens de rest van het ammoniumnitraat en eventueel nog andere kunstmestcomponenten, bijvoorbeeld 35 ammoniumfosfaat en/of andere stoffen, worden gesuppleerd. Gebleken is, dat bij toevoegen van ammoniumfosfaat aan de granuleerzone de plaats 8203722 4 "V _ ·«· van toevoer van invloed is op de stabiliteit van de granules. Bij voorkeur voert men het ammoniumfosfaat aan de granuleerzone toe v66r de toevoerplaats van het ammoniumnitraat, dit gezien in de stroomrichting van het te granuleren mengsel. Als granuleerzone kunnen 5 diverse» op zich bekende granulatoren worden toegepast» speciaal agglomeratie-granulatie inrichtingen zoals een kneedschroef, trommel» of schotel.

Het uit deze granuleerzone komende produkt wordt verder op op zich zelf bekende wijze verder behandeld, bijvoorbeeld gedroogd, 10 gezeefd, gekoeld en eventueel bekleed met een antibakmiddel.

De uitvinding wordt nader toegelicht in de volgende voorbeelden, zonder evenwel daardoor te worden beperkt.

8203722 . f» . Λ \ 5 »

Voorbeeld I

Aan een mengvat uitgerust met twee van schoepen voorziene, roterende assen werd continu 140 kg/uur vast kaliumchloride en 147 kg/uur van een 95 gew. Z-ige ammoniumnitraatoplossing toegevoerd 5 (molaire verhouding NH4NO3: KC1 circa 1:1). Als kaliumchloride werd een technisch produkt met een gemiddelde deeltjesgrootte van circa 240 [m toegepast. De temperatuur van het toegevoerde kaliumchloride en ammoniumnitraat bedroeg, respectievelijk circa 23 °C en 160 °C« De temperatuur in het mengvat bedroeg circa 120 °C en de verblijftijd der 10 reaktanten in deze zone circa 15-20 seconden.

Het in het mengvat gevormde, lichtviskeuze vloeibare mengsel werd vervolgens naar een twee-assige granuleerschroef geleid, waaraan tevens continu 425 kg/uur vast materiaal (zie hierna) met een temperatuur van circa 65 °C werd toegevoerd. Aan deze granuleerschroef 15 werd tevens 105 kg/uur van een 95 gew. Z-ige ammoniumnitraatoplossing (temperatuur 160 °C) toegevoerd.

De gemiddelde verblijftijd der componenten in de schroef bedroeg circa 15 seconden.

De gevormde granules worden vervolgens uit de schroef afge-20 voerd (uittreetemperatuur circa 83 °C), gedroogd tot een vochtgehalte van circa 0,2 gew. Z en vervolgens gezeefd tot een fraktie kleiner dan 2 mm, een produktfraktie van 2-4 mm, en een fraktie groter dan 4 mm, welke laatste fraktie werd gebroken. De fraktie kleiner dan 2 mm en de gebroken fraktie werden als vast materiaal naar de schroef terugge-25 voerd.

De produktgranules werden in een loods losopgeslagen en vertoonden zelfs na opslag van 3 maanden geen samenbakken. De granules waren niet plastisch en er trad geen temperatuurstijging in de opgeslagen granules op. Het produkt (N,P2O5,K20-gehalte 22-0-22) kon 30 zonder bepoedering vervoerd en opgeslagen worden.

Vergelijkingsvoorbeeld A

Op dezelfde wijze als in voorbeeld I werden continu ongemalen technisch Kcl (temperatuur circa 22 °C) en een 95 gew.

Z-ige 8203722 i 6 V * i®4^3-oplossing (temperatuur cira 155 oq) in een hoeveelheid van respectievelijk 110 kg/uur en 199 kg/uur (mol. verhouding NH4NO3: KC1 circa 1,7:1) aan een mengvat toegevoerd. Na een verblijftijd van circa 2,5 minuut werd het lichtviskeuze vloeibare mengsel naar een 5 granuleerschroef geleid, waaraan tevens circa 600 kg/uur vast materiaal (zie hierna) met een temperatuur van circa 56 °G werd gesuppleerd. De gemiddelde verblijftijd in de schroef bedroeg circa 15 seconden, waarna de granules (temperatuur circa 80 °G) uit de schroef werden afgevoerd, gedroogd tot een vochtgehalte van circa 0,2 gew. %, 10 en gezeefd tot een produktfraktie van 2-4 mm, een te kleine en een te grote fraktie* Deze laatste fraktie werd gebroken en tesamen met de te kleine fraktie naar de schroef teruggeleid. De produktfraktie werd in een loods losopgeslagen.

Reeds na een opslag-van 14 dagen bleek het produkt zodanig te 15 zijn samengebakken, dat het praktisch niet meer te verladen was. De •korrels· vertoonden een hoge plasticiteit. Tevens trad er een duidelijk waarneembare warmteontwikkeling in het opgeslagen produkt op.

Voorbeeld II

Op dezelfde wijze als in voorbeeld I werden ongemalen tech-20 nisch KC1 (temp. 24 °C) en een 95 gew. %-ige NH4N03-oplossing (temp. 159 °C) continu in een hoeveelheid van 130 kg/uur, resp. 137 kg/uur (molaire verhouding NH4N03:KC1 circa 1:1) aan een mengvat toegevoerd. De temperatuur in dit vat bedroeg circa 122 °C, en de verblijftijd der reaktanten circa 15 sec.

25 Vervolgens werd het gevormde vloeibare mengsel naar een gra nuleerschroef geleid, waaraan ook 1500 kg/uur vast teruggevoerd materiaal (temp. circa 77 °C) werd gesuppleerd. Aan de schroef werd uit een pijpreaktor een ammoniumfosfaatslurrie met een N:P-verhouding van 1,0, in een hoeveelheid van 142 kg/uur gedoseerd. Verderop werd 30 aan de schroef 53 kg/uur van de 95 gew. %-ige l®4N03-oplossing toegevoerd. De gemiddelde verblijftijd der componenten in de schroef bedroeg circa 20 seconden. De gevormde granules werden uit de schroef afgevoerd (temp. circa 90 °C), gedroogd tot een vochtgehalte van circa 0,6 gew. %, en aansluitend gezeefd. De verkregen zeeffraktie groter 8203722 * 7 dan 4 mm werd gebroken en tesamen met de verkregen zeeffraktie kleiner dan 2 mm naar de schroef teruggevoerd.

De verkregen produktfraktie (N-P-K-gehalte 17-17-17) werd losgeslagen. Het produkt vertoonde zelfs na een opslag van meerdere 5 weken praktisch geen samenbakken. De granules waren niet-plastisch en er trad nauwelijks een warmteontwikkeling in het opgeslagen produkt óp.

Vergelijkingsvoorbeeld B

De werkwijze van voorbeeld II werd herhaald met dien 10 verstande, dat de totale hoeveelheid NH4N03~oplossing (190 kg/uur) aan het mengvat werd toegevoegd (molaire verhouding NH4N03:KC1 circa 1,3:1). De temperatuur in de mengzone bedroeg circa 123 °C, de temperatuur van de granules uit de schroef circa 85 °C, en de temperatuur van het aan de schroef teruggevoerde vaste materiaal circa 55 °C.

15 De verkregen produktgranules werden losopgeslagen en vertoon den reeds na 2 weken een vrij sterk samenbakken en plasticiteit.

Tevens trad er een duidelijk waarneembare temperatuurstijging in het produkt op.

Vergelijkingsvoorbeeld C

20 De werkwijze van voorbeeld B werd herhaald met dien verstande dat de ammoniumfosfaatslurrie aan het mengpunt gedoseerd werd. Het uiteindelijk verkregen granulaire produkt bleek na opslag zodanig te zijn samengebakken, dat het praktisch niet meer te verladen was.

8 2 0 3 7 22

Claims (7)

1. Werkwijze voor het bereiden van opslagstabiele, granulaire ammo-niumnitraat- en kallumchloride bevattende mengmeststoffen door vast kaliumchloride In een mengzone te mengen met een ammonium-nltraatoplossing of -smelt en het mengsel aansluitend In een gra-5 nuleerzone te granuleren eventueel onder toevoeging van andere stoffen, met het kenmerk, dat men slechts een gedeelte van het ammoniumnltraat aan de mengzone toevoegt en de rest aan de granu-leerzone suppleert»

2» Werkwijze volgens conclusie' 1, met het kenmerk, dat men een zo-10 danige hoeveelheid ammoniumnltraat aan de mengzone toevoegt, dat het gevormde mengsel een molaire verhouding ΝΙ^ΝΟβίΚΟΙ heeft < 1,2:1 en > 1,0:1*

3» Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men een mengstof bereidt waarin de molaire verhouding ΝΗ^ΝΟβ^ΟΙ 1,2:1 15 tot 3,0:1 bedraagt.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, waarbij men aan de granuleer zone tevens ammoniumfosfaat toevoert, met het kenmerk, dat men het ammoniumfosfaat toevoert v66r de toevoerplaats van het ammoniumnltraat, dit gezien in de stroomrichting van het te granu-20 leren mengsel·

5» Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat men als granuleerzone een agglomeratie-granulatie inrichting toepast.

6» Werkwijze volgens conclusie 1, zoals in hoofdzaak is beschreven en in de voorbeelden nader is toegelicht· 25

7* Granulaire mengmeststof verkregen onder toepassing van de werk wijze volgens een der voorgaande conclusies. JJM/WR 8203722