DE1542425A1 - Verfahren zum Herstellen fester,trockener,koerniger,chemischer Produkte - Google Patents

Description

PATINTANWILT

HAM ItUHO 3B · NKU KH WAI.!. 41 · F « H N H U F 8β 74 28 U N D S6 41 18 TBLK(IXAMIi-AVSOHaIrTI VBOBDAJTATBIfT ~"~*

Societa Edison Forο Bonaparte 31 Mllano. Italien 20. Juli 1965

Verfahren gum Herstellen fester, trockener, körniger, chemischer Produkte

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen fester, trockner, körniger, chemischer Produkte, wie anorganischer Salze, insbesondere Düngemittel, direkt aus den Reaktionspartnern, die sich in gasförmigem Zustand, Lösung oder Suspension befinden.

Die bekannten Verfahren sur Herstellung trockener, körniger Produkte, insbesondere Düngemittel, bestehen gewöhnlich darin, daß zunächst die verschiedenen Reaktanten in einem Reaktor in dem gewünschten Ausmaß umgesetzt werden (beispielsweise durch mehr oder weniger weitgehende Neutralisationsreaktionen zwischen einer Säure oder einem Säuregemisch und Salzen und einer Lauge oder einem basischen Salz oder durch Angriff von Mineralien mit anorganischen Säuren verschiedener Konzentration in einer wässrigen Lösung), wodurch eine Lösung, Suspension oder ein Schlamm er-_ω halten wird, der anschließend in einer Anlage oder einer to Gruppe von Anlagen zur Granulierung und Trocknung gegeben cn wird.

Is stehen daher drei unterschiedene Arbeitsgänge zur De-

'" hatte» von denen der erste iib«rw? e^and cⁱ"fi¥*n»' t lie (chemische Reaktion) und «ILe "heLiItMi fol<_;·>!'■'<«! ^

BAD ORIQiMAL ~ 2 -

Vorgänge erfassen (Granulierung und Entfernung der flüssigen Phase, im allgemeinen Wasser).

Die Granulierung und die Entfernung der flüssigen Phase aus dem durch Reaktion erhaltenen Schlamm, Lösung oder Suspension wird in verschiedener Weise je nach dem Flüssigkeitsgehalt und dem vorliegenden Produkt durchgeführt.

Die im allgemeinen angewandten Verfahren sind:

Granulierung des durch die Reaktion erhaltenen Schlammes in frömmeln oder Mischern; davor gegebenenfalls Zusatz feiner, im Kreislauf zurückgeführter Pulver oder anderer Zusätze zur Herabsetzung des Flüssigkeitsgehaltes des Schlammes, so daß feuchte Körner erhalten werden, die anschließend beispielsweise in dnem von einem heißen Gasstrom durchströmten Drehrohrofen getrocknet werden.

Einsprühen des Produktes in einem Erstarrungsturm im Gegenstrom zu kalter Luft unter Kristallisation und Erstarrung des versprühten Produktes, das dann vor Erreichen des ühirmbodens getrocknet wird.

"Sprühtrocknung" (oder Sprühzerstäubung), wobei der Schlamm mit hohem Feuchtigkeitsgehalt in einer Strömung heißen Gases ο unter Bildung eines trockenen pulverförmigen Produktes zer-

oo stäubt wird, das zur umwandlung in Kornform weiteren Been

-* handlungen und Verfahren unterworfen werden muß (erneute ■^ Benetzung, Vorpressen und anschließendes !Trocknen usw.)·

Außerdem wurden weitere Verfahren vorgeschlagen, die awei äev

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genannten Arbeitsgänge zu einem zusammenfassen. So ist es beispielsweise möglich, gleichzeitig zu granulieren und zu trocknen (Fließbettgranulator, spezielle Drehtrommeln usw.), oder die Reaktion kann gleichzeitig mit der Granulierung durchgeführt werden (Granulator-Ammonizer T.V.A.).

Alle diese bekannten Verfahren zur Herstellung körniger Produ-kte zeigen sehr oft Nachteile. Je nach dem benutzten Verfahren können Schwierigkeiten im Betrieb oder bei der Handhabung, geringe Flexibilität bezüglich Form und Größe der erhaltenen Körner, die alleinige Verwendbarkeit von Rohmaterialien mit geringem Flüssigkeitsgehalt, die Notwendigkeit beträchtlicher Rückführung feiner Produkte, welche die Anlage schwerfälliger macht und die Verfahrenskosten^rhöht, Hilfseinrichtungen, beträchtliche Betriebszeiten und im allgemeinen mehrere Betriebsstufen und -schritte als Nachteile in Betracht kommen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines höchst einfachen und wirksamen äußerst schnellen und wirtschaftlichen Verfahrens zum Herstellen chemischer Produkte, insbesondere fester trockener Düngemittel gleichmäßiger Korngröße in einer einzigen Betriebsstufe direkt aus den Reaktanten.

^ Die Aufgabe wird erfindungsgemäß äurch gelöst, daß die oo Reaktanten, von denen wenigstens eine flüssig ist, durch ein

aus wachsenden Körnchen bestehendes Wirbelbett, dessen Quer- -^ schnitt mit wachsender Höhe zunimmt, in einem Strom kon- £' tinuierlich und direkt eingespeist werden, der ebenso wie die Wirbelgasströmung aufwärts strömt, und daß das trockene

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Endprodukt in Form von Körnern der gewünschten mittleren Größe und regelmäßigen Gestalt durch einen das Wirbelbett auf konstanter Höhe haltenden Überlauf abgezogen wird.

Die zur Trocknung des Produktes und gegebenenfalls zur Durchführung der endothermen Reaktionen notwendige Wärme wird dem Wirbelgasstrom zugeführt, der die Wärme durch einen sehr hohen Wärmeaustausch auf das Wirbelbett überträgt» so daß die Verdampfung der mit den Reaktanten eingespeisten flüssigen Phase und bei endothermen Verfahren die Verschiebung des Reaktionagleichgewichtes in der gewünschten Richtung gewährleistet ist. Bei stark exothermen Reaktionen kann es unnötig sein, weitere Wärme für die Verdampfung des Wassers zuzuführen da die von der Reaktion gelieferte Wärme ausreichen kann, so daß das Trägergas keiner weiteren Aufheizung bedarf.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beginnen die in den Wirbelgasstrom eingespritzten, fein zerstäubten und intensiv gemischten Reaktanten bei gleichzeitiger Verdampfung der flüssigen Phase in sehr geringem Abstand von der Einspritzdüse miteinander zu reagieren und werden auf die Oberflächen der oberen Körnchen des Wirbelbettes befördert, auf denen sie in dünner Schicht als Abscheidung haften bleiben. Die im Kreislauf geführten Körner werden - wie weiter unten gezeigt wird - in aufeinanderfolgenden Stufen dank des

^ Wirbelgasstromes von dünnen Schichten der Reaktanten und/oder des Endproduktes bedeckt. Die Korngröße nimmt dabei fortlaufend zu, da bei* jeder vollständigen Schicht auch die Reaktion und die Verdampfung der flüssigen Phase, im allgemeinen Wasser, die mit den Reaktanten eingetragen oder durch die

Reaktion gebildet wurde, zu Ende geht.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist sehr einfach: Sie besteht im wesentlichen aus • einem senkrechten, vorzugsweise zylindrischen, Turm mit einem im wesentlichen kegelförmigen Boden mit einem Öffnungswinkel von vorzugsweise 55 bis 65°. Die Gase zur Aufwirbelung des Kornbettes werden von dem Boden zugeführt. In dem Unterteil des kegelförmigen Bodens ist in Injektor eingesetzt, der die zerstäubten Reaktanten in der gleichen Strömungsrichtung wie der des Wirbelgases einspritzt.

Am oberen Ende des Bettes, vorzugsweise am Ende des konischen Teiles, ist ein Überlauf zur Abnahme des dem zugeführten Rohmaterial entsprechenden trockenen körnigen Produktes vorgesehen, während die auegenutzten Gate (ausgenutztes Wirbelgas, Wasserdampf, nicht umgesetzte flüchtige Reaktionspartner, flüchtige Nebenprodukte) von der Spitze des Reaktors abgezogen werden. Hachdem diese Gase gegebenenfalls in einem Zyklon durch Fällung von dem mitgetragenen Staub befreit sind (der gewöhnlich in die Anlage zurückgeführt wird, um neue Kondensat Ions kerne für die nachfolgenden wachsenden Körnchen zu bilden), kann aus ihnen die fühlbare Wärme und/ oder die darin enthaltenen interessierenden Substanzen (nicht umgesetzte gasförmige Reagenzien, flüchtige Reaktionsprodukte) zurückgewonnen werden. Beispielsweise ist es bei der Herstellung von Ammoniumsalzen möglich, die fühlbare Wärme der Abgase sowie das darin enthaltene Ammoniak durch Waschen mit der Lösung der als Reagenz benutzten Säure zurückzuge-

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winnen.

Wie es aus der Technik des Wirbelbettes mit nach oben wachsendem Querschnitt (kegeligen Betten) bekannt ist, sind zur Halterung des Bettes keine Hoste oder porösen Bleche erforderlich. Ss genügt eine geeignete Strömungsgeschwindigkeit des Wirbelgases, um das Bett in der Schwebe zu halten und gleichzeitig für eine ordentliche umwälzung der Bettkomponenten zu ,sorgen. Die mit einer dünnen Schicht des eingespritzten zerstäubten Materials bedeckten festen Teilchen werden von dem Gasstrom schnell durch die strahlartige mittlere Bettzone aufwärts befördert, fallen auf die Bettoberseite zurück und sinken regelmäßig in dem Ringraum am Umfang abwärts, wo die Geschwindigkeit des Trägergases geringer ist. Sie sinken in den engen Querschnitt des Kegels, wo sich die Spritzdüse befindet, und werden dann wieder aufwarte geworfen, wobei die sich in zunehmendem HeJe absetzenden dünnen Schichten wachsen, bis die gewünschte Korngröße erreicht ist. Sie Körner des Endproduktes sind ein Ergebnis aufeinanderfolgender Perioden, von denen jede aus der Reaktion zwischen den eingespeisten Komponenten, der Granulierung und der Trocknung besteht. Gleichzeitig erfolgt eine Siebung der Teilchen, wodurch die größeren Teilchen dazu neigen, an der Oberfläche und am Umfang des Bettes zu bleiben, von wo sie durch den Überlauf leicht abgezogen werden können. Die Einspeisungssysteme zur Eingabe der Reaktanten in den Reaktor variieren je nach der Art der chemischen Reaktion.

Bei einer neutralisation und immer dann,wenn die Reaktanten bei einfacher Mischung reagieren, müssen die Reaktanten beispielsweise derart getrennt eingeführt werden, daß ihre

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Mischung in dem Reaktor erfolgt. Zu diesem Zweck werden die Reaktanten in den Reaktor durch einen Injektor eingespeist, der aus wenigstens zwei konzentrischen DüB*»n besteht, in die sie getrennt eingeführt werden.

In Abwandlung kann einer der Reaktanten, falls gasförmig, in Mischung mit dem Wirbelgasstrom in den Reaktor eingespeist werden. Wenn dagegen die Reaktion unter Normalbedingungen durch einfache Mischung der Reaktanten nicht erfolgt, sondern nur unter Bedingungen innerhalb des Reaktors, können sie bereits gemischt in den Reaktor eingespeist werden. Der Injektor führt die verschiedenen Reaktanten an der Basis des Wirbelbettes unterhalb des unteren Querschnittes in den ebenfalls an der Basis eingespeisten Gasstrom ein.

Die Spitze des Injektors ist derart geformt, daß eine intensive Mischung der Reaktanten und die Reaktion am Aus- . gang der Düse erfolgt. Die Reaktion läuft in einer Aerosol-Phase ab und geht auf der Oberfläche der festen darüber befindlichen Teilchenfies Bettes zu Ende.

Wenn ein Rohstoff gasförmig ist, beispielsweise Ammoniak oder Kohlendioxyd, wird er vorzugsweise mit einer hohen Geschwindigkeit, die größer ale die der Wirbelgasströmung ist, der inneren Düse des Injektors zugeführt. Dadurch wird die Zerstäubung und intensive Mischung mit der anderen im allgemeinen flüssigen durch die Außendüse zugeführten Komponente (Lösung, Suspension, Schlamm oder Paste) gewährleistet.

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Wenn kein Rohstoff gasförmig ist, wird die Zerstäubung der Reaktanten vorzugsweise durch Einwirkung von Preßluft gefördert, die vorzugsweise durch die äußere Düse gepreßt wird.

Das von dem Bett durch den Überlauf abgezogene Produkt kann gesiebt werden, und der feine Staub unter einer vorbestimmten, Größe wird gewöhnlich zum Anwachsen in den Reaktor zurückgeführt, wobei diese Staubteilchen als Wachstumkerne für die nachfolgenden Körner wirken.

Es ist möglich, den Betrieb kontinuierlich zu fahren, und durch geeignete Einstellung der Geschwindigkeit der Strömung und Temperatur der Beschickung und des Wirbelgasstromes nähern sich die Korngrößen des Produktes der Maschenweite der Absiebung, ,so daß die rückgeführten Fraktionen auf ein Minimum reduziert werden. Der Zusatz neuer Wachstumskerne zum Ausgleich des abgezogenen Kornmaterials ist meistens, unnötig, da die durch Abrieb der !Teilchen untereinander oder an den Reaktorwandungen gebildeten neuen Kerne vollständig ausreichen.

Die besondere Eigentümlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch die sehr große spezifische Oberfläche des Bettes ein sehr hoher Austausch zwischen der festen und gasförmigen Phase besteht. Dadurch wird die Kinetik der physikalisch-chemischen Vorgänge bis auf ein Maximum begünstigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf alle industriellen

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Verfahren angewandt werden, wo aus gasförmigen, festen oder flüssigen Reagenzien, von denen sich wenigstens eines im Verfahren in flüssigem Zustand, d.h. in Form einer Lösung, Suspension, Schlamm oder Paste, befindet, ein festes, trokkenes, körniges Produkt hergestellt werden soll. Beispielsweise kann das Verfahren angewendet werden auf die Herstellung von

Ammoniumphosphat aus verdünnter Phosphorsäure und gasförmigem Ammoniak,

Natriumphosphat aus verdünnter Phosphorsäure und Natriumhydroxyd,

Kaliummetaphosphat aus Kaliumchlorid und verdünnter Phosphorsäure,

Tripelsuperphosphat aus verdünnter Phosphorsäure und Phosphorit,

Amaoniumeulphat aus Amoniak und selbst atark verdünnter Schwefelsäure,

Aeaoniumsulphonitrat aus Aanoniuaaulphat, verdünnter Salpetersäure und Assnoniak oder aus verdünnter Salpetersäure, verdünnter Schwefelsäure und Aamoniak oder aus Aaeoniuenitrat; verdünnter Schwefelsäure und Ammoniak, wobei die Mischung bei solcher Temperatur erfolgt, daß sich das Asmoniumnitrat nicht zersetfti,

Komplexe Düngemittel verschiedener Zusammensetzungen aus Salpetersäure, Phosphorsäure und Ammoniak und aus Kaliumsalzen, 909851/146A

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Natrium- oder Kaliumcarbonate aus Kohlendioxyd und verdünnter Natron- oder Kalilauge. Die zwischendurch erfolgende Bildung von Bicarbonat kann auch bei einem Überschuß an CO₂ dadurch verhindert werden, daß das Bett bei einer Temperatur gefahren wird, bei der Bicarbonat nicht beständig ist,

Aluminiumfluorid aus gasförmiger oder in Wasser gelöster Fluorwasserstoffsäure und Aluminiumhydroxyd und dergleichen.

Je nach den allgemeinen Durchführungsbedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens (d.h. chemische Natur, Korngröße und Trockenheit des gemischten Produktes, die Art der Reaktionepartner, ihr Plüssigkeitsgehalt, die Mengen der beteiligten Massen, Umgebungebedingungen usw.) können die Betriebebedingungen (Temperatur, Einspritzgeechwindigkeit der Gase und Reaktanten usw.) in weiten Bereichen variiert werden:

Die Eintrittegesohwindigkeit des Wirbelgaees hängt von dem Durchmesser der Anlage ab und variiert »wischen 30 und »/■to.

Si· Binfangegesohwindigkeit der Reaktanten wird vorzugsweise nicht unttr der Geschwindigkeit des Yirbelgases gehalten·

Di· mittler· Austrittsgeschwindigkeit der Oase (Wirbelgas, Wasserdampf und evtl. gasförmige Reaktionsprodukte) soll •o Bein, dafi nicht zu viel feste Produkte auegetragen werden. Sie ist daher von der Art und Größe der Körner abhängig und variiert zwischen 1 und 4 m/sec.

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Die Eingang emp er a tür des !Drägergases ist von der Art des Produktes und dem Durchmesser der Anlage abhängig und kann einen Wert zwischen 500 bis 600 ⁰O und mehr erreichen.

Die Ausgangstemperatur des Gases hängt von dem Produkt ab und muß in jedem Falle höher als der !Taupunkt der Grase sein, damit Kondensationen in der Anlage vermieden werden.

Die Oberkante des Bettes wird vorzugsweise etwas oberhalb (20 bis 70 cm) des Kegelendes der Anlage gehalten» damit ein Oberlauf eingesetzt werden kann.

Die Reaktanten können gasförmig, flüssig oder fest sein, vorausgesetzt, daß sie einspritzbar sind und wenigstens einer von ihnen flüssig ist oder einen Flussigkeitsgehalt aufweist (Lösung, Suspension, Schlamm oder Paste)-.

Die Endfeuchtigkeit des erhaltenen Produktes hängt von der Art des Produktes selbst und außerdem natürlich von dem gewünschten Trocknungsgrad ab. Der mittlere Feuchtigkeitsgrad liegt bei 0,3 bis 0,4 #, aber es können auch wunschgemäß Werte unter 0,1 96 erreicht werden.

Die Korngrößen des Endproduktes können wunschgemäß in einem weiten Bereich, beispielsweise von 0,3 bis 8 mm, vorzugsweise bei Düngemitteln von 1 bis 4 mm, variiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung körniger getrockneter Feststoffe durch direkte Synthese der Reagenzien in einer Stufe hat im Vergleich zu den bekannten Verfahren beträchtliche Vorteile, von denen die folgenden besonders an-909 8 5 1/UtU - 12 -

geführt werden:

Ausschaltung oder beträchtliche Verringerung der Reaktionsstufe (die bei den bekannten Verfahren der Granulierung und Trocknung vorausgeht) sowie der zugehörigen Apparate (Reaktoren, Rührer, usw., die im allgemeinen aus rostfreiem Stahl bestehen),

Der Reaktor-Granulator-Trockner kann insoweit aus Eisen bestehen, als die Reaktanten mit den Wandungen in Berührung kommen, nur nachdem sie in umgesetztem und trockenem Zustand sich auf der Oberfläche der Teilchen befinden,, Im Falle von korrodierende Gase entwickelnden chemischen Reaktionen ist es erforderlich, jede Kondensat-ion der Feuchtigkeit der Abgase dadurch zu vermeiden, daß alle kalten Stellen der Anlage isoliert werden·

Bei exothermen Reaktionen wird die Reaktionswärme vollständig ausgenutzt, da sich diese innerhalb des Reaktor-Granulators 'entwickelt.

Es ist möglich, Reagenzien mit beliebigen Flüssigkeitsmengen zu benutzten und Reaktionen unter Verwendung flüssiger Rohstoffe und sehr kurzer Reaktionszeiten durchzuführen, die gewöhnlich nur mit konzentrierten Reagenzien und bei langen Reaktionszeiten ablaufen, da die Reaktanten in der zerstäubten Blase und auf der Oberfläche der Teilchen auf Kosten der fühlbaren Wärme der Gase und durch den sehr hohen Energie- und Stoff austausch in der Wirbelphase unmittelbar konzentriert werden. Daher ist die Flexibilität des Verfahrene sehr beträchtlich.

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In gleicher Weise wird durch den sehr hohen Wärmeaustausch

• die !Trocknung der Körnchen stark beschleunigt, so daß sie sehr schnell erfolgt.

• Der thermische Wirkungsgrad ist höher als bei üblichen Trocknungsverfahren, da auch bei gewöhnlich tiefere Trocknungetemperaturen erfordernden Produkten sehr heiße Gase eingesalzt werden können. Das ist möglich, weil die Reaktanten und das Pestprodukt einer sehr schnellen Verdampfung des Wassers unterliegen, wodurch die Grastemperatur so weit absinkt, daß sie für das Endprodukt nicht schädlich ist.

Die Anlage ist sehr einfach und hat einen geringen Raumbedarf, so daß ihre Isolierung beträchtlich vereinfacht wird. Außerdem fehlen bewegliche Teile (außer einem Gebläse und der Speisepumpe für den Injektor), so daß sie auch sehr preiswert und leicht zu unterhalten und zu regeln ist und dJi Möglichkeit besteht, sie unter großer Arbeitsersparnis vollständig zu automatisieren.

Die Eigenschaften der erhaltenen Körper sind hinsichtlich Aussehen und Homogenität der Abmessungen ausgezeichnet und zeigen aus gleichem Grunde bei der Weiterverarbeitung eine sehr gering· Neigung zur Stabbildung, da infolge der Trocknung nur die Oberflächenzone des Kornes eine größere Dichte ohne Kapillaren hat, die in naß geformten Körnern nach der Trocknung verbleiben wurden und auf das eingeschlossene Wasser zurückzuführen sind, das aus dem Korninneren zur Außenfläche wandert, Wodurch eine entsprechend· ungünstige Wirkung auf den chemischen Widerstand ent suit·

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Durch die regelmäßige Körnung und das fast vollständige fehlen großer Agglomerate konnten die Mahl- und Siebanlagen zusammen in Portfall kommen oder wenigstens auf ein Minimum reduziert werden, da eine summarische Siebung ausreicht, um die unter der gewünschten Korngröße anfallende Fraktion wieder einzusetzen und die oberhalb der gewünschten Korngröße anfallende Traktion gegebenenfalls zu mahlen.

Außerdem ist die Handhabung und Messung der getrennten Rohrstoffe gewöhnlich viel einfacher als die Handhabung dieser Materialien nach der Umsetzung (Schlämme, Suspensionen, übersättigte Lösung).

Die folgenden Beispiele dienen dem Zweck» die Erfindungsidee zu erläutern.

von

Körniges Aemoniumphoiphat wird aus verdünnter, durchein Haßverfahren hergestellter Phosphorsäure mit 30 # P₂O e und gasförmigem Ammoniak hergestellt (Beispiel einer Reaktion zwischen einer flüssigkeit und einem Gas). 350 kg eines körnigen Produktes, das aus früherer Verarbeitung stammt,

ο werden in einem Reaktor mit einem kegelförmigen Bett in

*° ο

co einen Luftstrom mit der Eingangs temperatur 360 0 und einer ^ Strömungsgeschwindigkeit von 3000 ftr/h aufgewirbelt. Der ^ Kegelwinkel beträgt 60°, und die mittlere Porosität des ϊ- Bettes liegt bei 0,5. Bann werden durch die Uafangsdüse eines auf der Unterseite des Apparates angebrachten Injektors 660 l/h verdünnte Phosphorsäur· mit 30 % P₂O₅UHa durch

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die innere Düse 75 kg/h gasförmiges Ammoniak mit solcher Geschwindigkeit eingespritzt, daS sie am Ausgang des Injektors zerstäubt und die Säure mit dem gasförmigen Ammoniak intensiv gemischt werden· Sie fühlbare Warne des Trägergaees "begünstigt Susannen mit der Reaktionswärme die Verdampfung des Wassers« Sie Reaktion geht auf der Oberfläche der Teilchen EU Ende.

Bei einer Produktionsbetriebegeschwindigkeit hat der Apparat einen Ausstoß von 500 kg/h eines sehr homogenen dichten Produktes Bit einem Gehalt von 12 % N und 52 # ^?o°5 ^{und einem} Feuchtigkeitsgehalt von 0,3 l·· Sie Korngrößen liegen zwischen 2 und 4 mm. Sas Unterkorn wird in den Reaktor zurückgeführt.

Sie Gase verlassen den Reaktor mit einer Temperatur von 105⁰U Sie ausgetragenen Stäube werden itjfeinem Zentrifugalseparator von den Gasen abgetrennt und in den Reaktor zurückgeschickt.

Beim Arbeiten unter gleichen Bedingungen und Veränderung des Molverhältnisses ΗΗ,/Η,ΡΟ. werden Düngemittel mit verschiedenen Konsentrationen, beispielsweise zwischen 11/53 und 16/4-8 erhalten.

Wenn die Reihe der Molverhältniese ΗΗ,/Η,ΡΟ, nahe an den Wert 2 herankommt, steigt die stündliche Produnktionsgeschwindigkeit bei gleichen Betriebsbedingungen infolge der erhöhten Reaktionswär-ee an. In diesem Falle ist eine Wäsche der Abgase mit Phosphorsäure vorgesehen, um das Ammoniak aus den ■ Gasen zurückzugewinnen, das in ihnen in Mengen von einigen #, bezogen auf das eingesetzte Ammoniak, enthalten ist.

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~-r; ·■ - 16 -

BEISPIEL 2 Herstellung von Tripelau-per-phoephat

Körniges Iripelsuperphosphat wird aus verdünnter Phosphorsäure mit 30 i» P₂ ⁰C und körnigem Phosphorit hergestellt (Beispiel einer Reaktion zwischen einer Flüssigkeit und einem Feststoff).

214 kg/h körniges Phosphorit werden in der Kälte mit 405 l/h H₅PO₄ mit 30 1> P₂Oc kontinuierlich gemischt. Die Analyse des Phosphorits war wie folgt:

P2O5	= 33,7	*	Korngrößenverteilung:	mm β 96,0	*
CO2	3,0	*	- 0,2	mm β 89,0
F2	3,8	*	- 0,16	mm = 73,0	*
SlO2	3,3		- 0,11	mm s 58,0	*
R2O3	2,5	*	- 0,08	mm = 42,0
CaO	= 48,8	*	- 0,05
H2O	1,5	*
MgO	/0,6

Verlust bei 400⁰C = 3,5 $

Die erhaltene Suspension wird dann unmittelbar durch eine Druckluftdtise in den Granulierreaktor befördert, um die Zerstäubung der vorher gemischten Rohstoffe zu begünstigen.

Das aus etwa 350 kg körnigem Produkt bestehende Bett wird durch einen Heißluftstrom von 280⁰C und einer Strömungsgeschwindigkeit von 3000 Nm^/h aufgewirbelt. Der Winkel des konischen Teiles des Reaktors betrug 60° und die mittlere Porosität etwa 0,5. 909851/146A

Die Teilchen des Wirbelbettes haben eine Temperatur !wischen •90 und 100⁰O. Die Gase verlassen den Reaktor mit fast derselben Temperatur und tragen die Reaktionsprodukte, wie HF und CO₂, aus. Die Gase passieren einen Staubzyklon, vorauf das in ihnen enthaltene HP vor Austritt in die Atmosphäre abgetrennt wird.

Bei der Betriebsgeschwindigkeit (nach etwa 2 Stunden seit In· betriebnahae) hat der Reaktor einen kontinuierlichen Ausstoß von 450 kg/h Endprodukt, dessen chemische Analyse unmittelbar nach Abziehen der Probe folgende Werte ieigtr

gjj ' » 49,7 # Die Korngrößenver-

P₂O₁. annullierbar - 48,8 * teilung des Aus-

^p Stoßes liegt zwischen

P₂O₅ löslich in H₂O= 46,3 ^ ₂ ^ ₄ ^

P₂O₅ freies = 2,8 Ji Feuchtigkeit 2,5 %

Bei Verwendung anderer Phosphoritarten, wie Gtafsa, Casablanca, Florida, ulordania—Phosphorit, usw. ergeben sich die gleichen Resultat· hinsichtlich der Reaktionausbeuten.

BEISPIED 5

Herstellung eines komplexen Düngemittels mit F/PgOg/K^O

(Beispiel einer Reaktion sswischen eimern* Sas, ein$r Flüssigkeit oder Mischung von flüssigkeiten und einem Feststoff)·

315 l/h K»PO_Ä mit 30 % i\_%0_P werden *oawvfcerl>rociie;* te** 332 kg/h trocken«» K₂SO₄ und 300 kg/h 82 ?U3^#» "M JfH ^ im It

gemischt. Der Brei wird ssmilcteet mit 5%£ ^A* ÄS* ««f -3ineB. 909851/U6A " .^ _

BAD ORIGINAL

pH-Wert =» 3 gebracht und dann durch die Außendüse des an der Unterseite des Wirbelbettes angebrachten Injektors versprüht. Das Wirbelbett besteht aus etwa 350 kg Kornteilchen, die von 3000 lfer/h luft von 35O⁰O getragen werden. Der Kegelwinkel ist 60°, und die mittlere Porosität (Zwischenkornvolumen) des Bettes beträgt etwa 0,5.

Gleichzeitig werden durch die innere Düse 21,5 kg/h gasförmiges HH, eingeblasen, um die Zerstäubung des Breies zu begünstigen und ihn auf einen pH * 5»2 zu neutralisieren.

Bas Bett hat eine Temperatur von etwa 9O⁰O. Die Gase verlassen den Reaktor mit 10O⁰C und werden zu der Trockentrennetui β gefördert, um die aus dem Bett ausgetragenen Stäube zurückzugewinnen. BIe Gase werden dann mit Hilfe der gleichen Verfahrensphosphorsäure einer Naßwäsche unterworfen, um das Ammoniak, das in dem Gas bis zu einigen % des eingespeisten Ammoniaks enthalten ist» und die fühlbare Wärme der Gase zurückzugewinnen»

Bei der Produktionsgeschwindigkett Im Betrieb erhält man 750 kg/h Düngemittel mit den Amt&ilen 16/16/16, einem feuchtigkeitsgehalt unter 0,5 ί» und einer Korngrößenverteilung zwischen 2 und 4 mm·

Q Bas erhaltene Produkt kann noch warm gelagert werden unci

oo bleibt ohne Verwendung von Mitteln gegen das Zusammenbacken -* in dem gewünschtem Zustand.

<*> Bei einer Varlax/ie d.se Verfalmaas wird die gcäamio £eir%e Komponente oder ein Teil davon (in diesem Böif?piel £αΠ ι salz) mit dem »urüokgeführtea Onterkoxa direkt in den ü·-"

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aktor eingespeist und nicht Torher den anderen Bestandteilen zugeraischt.

Hit den gleichen Rohstoffen in verschiedenen Anteilen (als Kaliquelle kann auch KCl verwendet werden) ist es möglich, andere Zusammensetzungen, wie 8/24/24/» 8/16/32/, 11/22/22, 12/24/12, usw., zu erhalten, wobei die Betriebsbedingungen fast die gleichen sind.

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Claims (4)

/ D^/ING. H. NE< 'EGENDANK PATENTANWALT I J 4 Z 4 Z b HAMBDRU SS · NKUER W ALL 41 · FJtRNRVF 86 7« 28 U N D 86 41 IB 80 Sicieta Edieon Foro Bonaparte 31 Milano. Italien 20. Juli 1965 Pat entansprüche

1.^Verfahren zum Herstellen eines festen» trockenen, körnigen, chemischen Produktes direkt aus den Ausgangsstoffen in einer einzigen Arbeitsstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe, von denen wenigstens einer flüssig ist, ununterbrochen in ein aus wachsenden Körnchen bestehendes Wirbelbett, dessen Querschnitt mit wachsender Höhe zunimmt, in der gleichen Richtung wie der aufsteigende Wirbelgasstrom eingespritzt werden, so daß sich die fein zerstäubten Ausgangsstoffe di-cht am Ausgang des Injektors umzusetzen be-

ginnen und sich dann in dünner Schicht auf der Oberfläche der unter der Wirkung des Wirbelgasstromee zirkulierenden Wirbelbetteilchen ablagern, wobei die Reaktion und die Verdampfung der flüssigen Phase bei Vollendung jeder Schicht beendet ist, und daß das trockene Endprodukt in Form von Körnern der gewünschten mittleren Größe und regelmäßigen Gestalt durch einen das Wirbelbett auf konstanter Höhe haltenden Überlauf abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelbett in einem einzigen senkrechten, vorzugsweise zylinderförmigen, die Wirbelbetteilchen enthaltenden !Turm mit kegelförmigem Boden mit einem Öffnungewinkel τοη vor-909851/U6/*

zugsweise 55 "bis 65° erzeugt wird und daß der Wirbelgasstrom und die Reaktionspartner am Boden in den Reaktionsturm eingespeist werden.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsteilnehmer durch wenigste-ns einen Injektor am untersten !Ceil des kegeligen Bodens der Anlage in das Bett der wachsenden Teil mit einer Geschwindigkeit eingespritzt werden, die wenigstens gleich der Geschwindigkeit des Wirhelgasstromes ist·

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die -Einspritzung der Rohstoffe durch ein komprimiertes Gas, wie Luft, oder durch einen gasförmigen Reaktionspartner selbst gefördert wird.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene, körnige Endprodukt der gewünschten mittleren Korngröße durch einen Überlauf oberhalb des oberen Endes des Wirbelbettes, vorzugsweise am Ende des Kegelbodens, abgezogen wird.

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