DE2355660B2 - Prillturm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Prillturm zum Prillen von Ammoniumnitrat gegebenenfalls im Gemisch mit anderen Pflanzennährstoffen, mit einem Speisegefäß, einem Rührwerk und einer mit Bohrungen versehenen Scheibe.

Das »Prilling« von Düngemitteln, wie Ammonsalpeter und Harnstoff in Prilltürmen, kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden, und zwar unter Verwendung von

Düsen

Drehkörben und
Prillscheiben.

Die beiden ersten Möglichkeiten, bei denen das Produkt mit einer kreisförmigen Bewegung in den Turm geworfen wird, erfordern sehr große Abmessungen, damit das Produkt nicht unter der Wirkung der Zentrifugalkraft gegen die Turmvände prallt. Beim letztgenannten Verfahren können kleinere Türme verwendet werden, weil das Produkt senkrecht austritt. Hierin liegt ein Vorteil dieses Verfahrens, da geringere Kosten anfallen, jedoch bringt die Arbeitsweise dieser Türme beim letztgenannten Verfahren eine Vielzahl von Problemen mit sich, und zwar im Zusammenhang mit solchen Anlagen, die gemischte Düngemittel mit niedrigem Stickstoffgehalt (Kalkammonsalpeter und Ammonsulfatsalpeter) herstellen, wobei zusätzliche feste, fein verteilte Nährstoffe in der zu prillenden Suspension eingeschlossen sind.

Beispielsweise neigen die Streuöffnungen der Prillscheibe auf dem Turmkopf zum Verstopfen, wobei dann die Anlage stillgelegt werden muß, um die Streuöffnungen zu waschen und zu reinigen. Da andererseits das Speisegefäß der Prillscheibe zu groß ist, muß es isoliert und erwärmt werden, um die Suspension auf den besten Betriebsbedingungen für die Prillscheibe zu halten. Weiterhin neigt das Düngemittel dazu, an den Seitenwänden des Speisegefäßes zu haften, da die Suspension durch Rührbewegungen gegen die Wände geschleudert wird. Dadurch werden innerhalb des Gefäßes feste Schlammagglomerate gebildet, die herabfallen und die Streuöffnungen verstopfen. Auch macht die große Höhe von 1 bis 1,15 m (40-45°) die Verwendung eines Rührers mit einer langen, frei tragenden Welle erforderlich, was erhebliche mechani-

sche Probleme mit sich bringt und zu einer geringen Arbeitsausbeute führt.

Bekanntlich wurden viele Versuche unternommen, um die Betriebsbedingungen derartiger Anlagen zu verbessern. Dabei ist es nicht gelungen, die Betriebszeiten der Anlagen zu verlängern und ihre Stillegungen zu vermeiden. Der Grund für das Scheitern dieser Versuche liegt darin, daß man zwei oder drei Gefäße am Prillturmkopf angeordnet hat, wobei eines oder zwei dieser Gefäße als Ersatzgefäße dienten, die gereinigt und gewartet wurden, während ein anderes in Betrieb war. Jedoch erlaubte die kurze Betriebsdauer jedes Gefäßes, manchmal nur wenige Stunden, keine kontinuierliche Arbeitsweise.

Es ist ferner bekannt (DT-PS 8 63 660), ein Speisegefäß, dessen Boden mit Bohrungen versehen ist, als Rüttelgefäß zu betreiben. Ein Verstopfen der Bohrungen kann auch dabei nicht vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine tatsächlich wirksame Möglichkeit zum Prilling von einfachen oder gemischten Düngemitteln zu schaffen, wobei senkrecht gearbeitet wird. Es soll ein kontinuierlicher Betrieb ermöglicht werden, bei dem unter Verwendung eines einzigen Speisegefäßes keine Reinigung dei Prillscheibe oder des Speisegefäßes erforderlich wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Prillturm nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die mit am Umfang angeordneten Bohrungen versehene Scheibe den Boden einer an der kleineren Basis des kegelstumpfförmigen Speisegefäßes angeschlossenen Zylinderkammer bildet, in der sich das Rührwerk befindet.

Erfindungsgemäß wird es möglich, Türme von kleineren Abmaßen zu verwenden. So erzielt man mit einem 5 χ 5 m Turm eine Ausbeute von ungefähr 400 Tonnen/Tag (17 Tonnen/Tag in 20,5% N), was bei den gleichen Abmaßen unter Verwendung von Drehkörben und Mundstücken unmöglich wäre. Eine erfindungsgemäß arbeitende Anlage mit einer Leistung von 300 Tonnen/Tag befindet sich bereits ein Jahr lang in Betrieb und mußte bisher kein einziges Mal wegen eines Versagens der Prüfvorrichtung stillgelegt werden, und zwar ohne daß es notwendig gewesen ware, irgendwelche äußeren Einwirkungen auszuüben, wie etwa Hammerschläge oder Rüttelsysteme. Dabei wurden verschiedene Düngemittel hergestellt, und zwar vom reinen Ammonsalpeter bis zu Kalkammonsalpeter und Ammonsulfatsalpeter.

Der Prillturm eignet sich insbesondere für einfache oder gemischte Düngemittel, die hauptsächlich Ammonsalpeter und seine Verbindungen, mit 20,5%, 26% und 33% N, und Ammonsulfatsalpeter enthalten.

Vorzugsweise ist das Rührwerk in seiner Geschwindigkeit regelbar.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal weist das Rührwerk Flügel auf, deren Ebene im Winkel zur Waagerechten geneigt ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Abb. 1 ein Schema einer erfindungsgemäßen Anlage, die bei Betrieb eine erhöhte Ausbeute liefert,

Abb. 2 eine Seitenansicht des am Turmkopf angeordneten Speisegefäßes,

A b b. 3 den Grundriß des Speisegefäßes nach A b b. 2,

Abb. 4 einen senkrechten Schnitt durch das Speisegefäß nach A b b. 2.

Gemäß Abb. 1 wird ein Mischgefäß 4 über eine Leitung 1 mit einer wäßrigen Lösung mit 83% Ammonsalpeter oder einer anderen Konzentration gespeist Durch eine Leitung 2 gelangt fein zermahlener Kalkstein in das Mischgefäß 4. Weiterhin ist eine Leitung 3 vorgesehen, durch die zusätzliche Bestandteile wie Eisensulfat (ausgeschossen von dem Sieb des Fertigproduktes) oder Ammoniak zugegeben werden. Die Speisung des Mischgefäßes 4 erfolgt kontinuierlich und in angepaßten Mengen für die Gewinnung der verschiedenen, auf dem Markt vorhandenen Nitratarten, und zwar vom reinen Ammonsalpeter bis zum ärmsten Düngemittel (20,5%). Um eine gleichmäßige und innige Durchmischung der verschiedenen Bestandteile zu erreichen, wird das Mischgefäß 4 mit einem Rührer ausgerüstet. Außerdem wird es beheizt, um die richtige Betriebstemperatur zu erzielen. Die Temperatur des Gemisches muß auf Werten über dem Schmelzpunkt des Ammonsalpeters gehalten werden, wobei man so nahe wie möglich an dieser Temperatur bleibt, um Reaktionen des Gemisches zu vermeiden.

Es wurde gefunden, daß die Temperatur vorzugsweise zwischen etwa 80° und etwa 150°C liegt, wobei nicht gebrannter Kalkstein von solcher Korngröße verwendet wird, daß 100% durch ein Sieb mit 70 Tylermaschen hindurchgehen.

Die aus dem Mischgefäß 4 kommende Suspension gelangt über eine Leitung 5 zu einer Pumpe 6 und von dort aus über eine Leitung 7 zu einem Filter 8. Das Filter 8 dient dazu, ungleichmäßige Teile der Suspension zu entfernen. Vom Filter 8 aus gelangt die Suspension über eine Leitung 9 in einen Filmverdampferkopf 10. Dieser arbeitet mit absteigendem oder abfallendem Film, wie es beispielsweise in der US-PS 20 89 945 beschrieben ist. Dabei fließt eine Lösung, die eine Verbindung und eine flüchtige Flüssigkeit enthält, im Gegenstrom zu einem beheizten, inerten Gas als kontinuierlicher Film über eine beheizte Oberfläche. Letztere wird auf einer Temperatur gehalten, die oberhalb des Schmelzpunktes der Verbindung am anhydridischen Zustand liegt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist derart, daß der Film nur kurzzeitig mit der Oberfläche in Berührung gelangt, um eine Zersetzung der Verbindung zu vermeiden. Die Kontaktzeit reicht jedoch aus, die Suspension zu entwässern.

Da die Suspension als dünner Film nach unten fließt, wird ihr Wassergehalt vom Eintrittspunkt in den Verdampferkopf stufenweise reduziert bis zum Verdampferboden, wo ein im wesentlichen wasserfreies Produkt gewonnen wird. Vom Verdampferboden aus gelangt die Suspension über eine Leitung 11 in ein Speisegefäß 12 des Prillturmes 13. Die Verweilzeit der Suspension im Speisegefäß 12 soll so kurz wie möglich sein, weil das Produkt den Boden des Verdampfers 10 mit wenig Wasser verläßt und eine Temperatur besitzt, die derjenigen der Schlammerstarrung naheliegt. Das Speisegefäß 12 ist mit einem Rührer ausgerüstet, so daß die Suspension durch eine am Boden des Speisegefäßes 12 angeordnete Prillscheibe hindurchgeht. Das Speisegefäß liegt konzentrisch zum Prillturm 13, welcher mit Luft gespeist wird, die in der Nähe seines Bodens eintritt. Die Luft wandert im Gegenstrom zu dem prillförmigen Produkt durch den Kopf des Prillturms.

Der Prillturm 13 besitzt die Form eines viereckigen Prismas mit einem dreieckigen, prismaförmigen Boden. Eine der Kanten zwischen den Basisflächen ist offen und speist eine Leitung 14, die zu einem Kühler 15 führt. Hier wird das Produkt gekühlt, bevor es zu einem Sieb 16 und

anschließend zu einer Überaugstrommel 17 gelangt. Über eine Leitung 18 wird das Produkt zum Lagerhaus gefördert. Die geometrische Form des Prillturmes stellt kein kritisches Merkmal dar. So kann der Prillturm auch einen viereckigen, rechteckigen oder runden Querschnittbesitzen.

Im Zusammenhang mit den Abb. 2, 3 und 4 sollen einige Versuche erläutert werden, die gemacht wurden, um die Arbeitsweise der Scheiben und das Prilling zu verbessern. Die ersten Speisegefäße waren rund, besaßen einen Rührer und maßen in der Höhe 800— 1200 mm. Ihre Durchmesser betrugen zwischen 650 und 750 mm. Die Prillscheibe war auf dem Gefäßboden durch Flansche festgelegt. Um die Ursache für die mangelhafte Betriebsweise dieser Anordnungen zu beheben, wurden verschiedene Veränderungs- und Verbesserungsversuche unternommen. So hat man beispielsweise einen von unten gegen die Prillscheibe schlagenden Hammer verwendet, der sich später mit einem von oben schlagenden Hammer abwechselte, um den Schlamm in den Bohrungen nicht erstarren und die Prillscheibe nicht verstopfen zu lassen. Weiterhin wurde die Zahl (4, 6 und 8) der Rührflügel und deren Neigungswinkel geändert, um der Suspension am Eintritt der Prillscheibe eine zweckmäßige und schnelle Bewegung zu erteilen. Auch sah man im Bereich der Rührflügel eine Kammer vor, welche unten durch die Prillscheibe und oben durch eine gelochte Scheibe begrenzt wurde, um zu verhindern, daß der Schlamm gegen die Gefäßwände geschleudert wurde und auf diese Weise feste, die Prillscheibe verstopfende Agglomerate bildete. Ein weiterer Versuch bestand darin, eine mit den inneren Gefäßwänden durch ein Kreuzstück verbundene Teflonhülse vorzusehen, um die mechanischen Mängel der Rührerwelle, die durch ihre Länge bedingt waren, zu beseitigen. Die Prillscheibe besaß zwischen 3000 und 7000 Bohrungen mit verschiedenen Durchmessern. Sofern hingegen keine Verstopfung erfolgt und das Produkt nur kurze Zeit im Gefäß verweilt, kann dieses viel kleiner und niedriger ausgebildet werden, wodurch sich die Arbeitsweise des Rührers verbessert und dessen mechanische Mängel entfallen.

Die Arbeitsweise der Rührflügel war ähnlich der einer Passiermaschine. Die Rührflügel zwangen den Schlamm dazu, durch die Bohrungen hindurchzuströmen, wobei Tropfen an der Außenseite der Bohrungen gebildet wurden, die die ganze Oberfläche der Scheibe bedeckten. Unter der Wirkung der Schwerkraft fielen die Tropfen im Gegenstrom zu der durch den Prillstrom aufsteigenden Luft nach unten. Das auf diese Weise gewonnene Produkt war sehr ungleichmäßig und enthielt einen großen Anteil von ausgeschossenen Grobkörnern sowie manchmal derart große Agglomerate, daß diese über der gesamten Höhe des Prillturmes nicht erstarrten. Andererseits erstarrten einige Tropfen vor der Ablösung von der Prillscheibe, so daß letztere verstopft wurde.

Erfindungsgemäß hingegen arbeitet der Rührer als Laufrad ähnlich dem einer Schleuderpumpe und wirft das Produkt durch die nur am Umfang der Prillscheibe vorgesehenen Bohrungen, und zwar mit einer vorgegebenen Anfangsgeschwindigkeit, die von der Flügelgeschwhidigkeit und von dem Prillturm aufsteigenden Luftstrom abhängt. Die Einstellung dieser Variablen, nämlich Flügelgeschwindigkeit, Bohrungsdurchmesser und Speisefluß, ermöglicht somit eine bessere Qualitätssteuerung des Fertigproduktes im Hinblick auf die

Größe und Form der Körner, weil nämlich das Herabfallen des Produktes unabhängig ist von seinem Gewicht, von seiner Viskosität und vom höheren oder niedrigeren Wirkungsgrad des Schwingungssystems.

Da das Rührer-Laufrad einen Druck auf den Schlamm am Eintritt in die Bohrungen ausübt, kann man

a) den Bohrungsdurchmesser vergrößern,

b) Verstopfungen vermeiden.

c) kleinere Feinkörner herstellen,

d) bei gleicher Leistung die Herstellungskapazität erhöhen.

Bei den ähnlich einer Passiermaschine arbeitenden Rührern neigt der nicht durch die Bohrungen hindurchgehende Schlamm dazu, unter der Druckwirkung der Flügel an den Gefäßwänden nach oben zu steigen. Verwendet man hingehen erfindungsgemäß ein Rührer-Laufrad, das in einer niedrigen, im Mittelteil der Flügel mit dem zu prillenden Schlamm gespeisten Zylinderkammer arbeitet, so findet kein Aufsteigen des Schlammes an den Wänden statt, da der gesamte Schlamm von den Flügeln durch die Bohrungen getrieben wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie in den Abb. 2, 3 und 4 dargestellt ist, bietet also die Möglichkeit, gute Ergebnisse zu erzielen, ohne daß die oben erläuterten Nachteile auftreten.

Entsprechend der Zeichnung ist ein kegelstumpfförmiges Speisegefäß 19 vorgesehen, dessen obere größere Basis 20 einen Durchmesser von etwa 350 mm besitzt. Die untere kleinere Basis 21 ist offen und steht mit einer Kammer 22 für die Rührflügel in Verbindung. Diese Kammer besitzt die Form eines Zylinders von etwa 50 mm Höhe und etwa 600 mm Durchmesser. Ihre

Unterseite besteht aus einer Prillscheibe 23, welche an einem Flansch befestigt ist. Die gesamte Anordnung ist unter Verwendung von Klappen 24 an Balken des Turmkopfes befestigt und besitzt insgesamt eine Höhe von etwa 300 mm und ein Gewicht von etwa 110 kg. Sie besteht aus rostfreiem Stahl und weist zur Versteifung metallische Stützen 25 auf.

Die aus dem Verdampfer 10 kommende Suspension tritt seitlich durch einen Einlaß 26 in das Speisegefäß ein, In der Achse des Kegelstumpfes liegt eine an das Flügelsystem angeschraubte Rührerwelle 27. Ein Stopfen 28 dient dazu, zur Steuerung des pH-Wertes der Suspension Ammonium einzubringen, und zwar im Hinblick auf die Ammoniumverluste, die im Verdampfer 10 auftreten. Die Prillscheibe besitzt rund 3OC Bohrungen, die etwa 2 mm Durchmesser besitzen und am Umfang angeordnet sind.

Die beschriebene Anordnung hat sich bei der Herstellung beliebiger Produkte bewährt, ohne daC etwaige Abänderungen hätten vorgenommen werder müssen. Die Menge des hergestellten Produktes isi abhängig von der Flügelradgeschwindigkeit (Flügelradwelle mit einem drehzahlregelbaren Elektromotoi gekoppelt), von der Standhöhe des Produktes irr Speisegefäß und vom Durchmesser der Bohrunger, ir der Prillscheibe. Das Auswechseln der Prillscheibe läßi sich außerordentlich schnell durchführen (etwa eint halbe Stunde), da die gesamte Anordnung sehr leicht zi handhaben ist.

Um den Wirkungsgrad des erfindungsgemäßer Prilhurmes zu verdeutlichen, zeigt die folgende Tabelle einige Beispiele aus den Produktionsbereich einei industriellen Anlage, und zwar ermittelt zu verschiede nen Jahreszeiten:

Produkt

Gemisch Stündliche Gesamtes Korngrößeanalyse

Ammon Gebroche- Ammon Herstellung Harnstoff 4 mm 2,8- 2-

1-2 mm 1 mm

Nitrat
als 100%

ner Kalkstein

Sulfat

4 mm 2,8 mm

Ammonsulfat salpeter 26% N	38%	—	62%	7t	26,2%	0,5	30,1	35,0	29,2	5,2
Ammonsulfat salpeter 30% N	65%	40%	35%	4t	30,2%		14,5	33,3	49,5	2,7
Kalkamino- 20,5% N	60%	40%	—	12t	20,5%	0,2	10,8	30,0	56,4	2,6
Kalkamino- salpeter 20,5O/o N	60%	24%		12t	20,5%	0,2	10,8	30,0	56,4	2,6
Kalkamino- salpeter 26% N	76%	2%		10t	26%	Γ	6,0	29,9	58,9	5,2
Ammonsalpeter 33,5% N	98%	—	10t	33,8%	0,2	10,9	34,5	49,1	5,3

Die Korngrößeanalyse betrifft das zum Lagerhaus gesandte Produkt nachdem dieses zwischen 8-10% von verworfene Grobkörnern und 10-12% von verworfenen Feinkörnern im Siebe gelassen hat.welche in das Mischgefäß rückgeführt sind.

Hierzu 2 Bliiii Zeichiiiiimen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Prillturm zum Prillen von Ammoniumnitrat gegebenenfalls im Gemisch mit anderen Pflanzennährstoffen, mit einem Speisegefäß, einem Rührwerk und einer mit Bohrungen versehenen Scheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die mit am Umfang angeordneten Bohrungen versehene Scheibe (23) den Boden einer an der kleineren Basis des kegelstumpfförmigen Speisegefäßes (19) angeschlossenen Zylinderkammer (22) bildet, in der sich das Rührwerk befindet.

2. Prillturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk in seiner Geschwindigkeit regelbar ist.

3. Prillturm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk Flügel aufweist, deren Ebene im Winkel zur Waagerechten geneigt ist.