Integrated Process Solutions - Düngerherstellung aus N- und P-reichen Rezyklaten mittels Sprühgranulierung - abonocare
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Integrated Process Solutions. Düngerherstellung aus N- und P-reichen Rezyklaten mittels Sprühgranulierung
Düngerherstellung aus N- und P-reichen Rezyklaten mittels Sprühgranulierung
Hintergründe und Grundlagen
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Internationale Glatt Firmengruppe – Leistungsspektrum Produktentwicklung » Entwicklung innovativer Produkte und Partikelsysteme » Machbarkeitsstudien, Prozess- u. Produktoptimierung, Scale-up Prozesstechnologie und Ausrüstung » Labor-, Pilot- und Produktionsanlagen und –Ausrüstung für Herstellung und Handling von Pulver, Granulaten und Pellets für alle feststoffverarbeitenden Industrien Lohnfertigung » Auftragsfertigung von hochwertigen Produkten für alle feststoffverarbeitenden Industrien Prozess- und Fabrikplanung » Beratung, Prozessentwicklung und -optimierung, Generalplanung und Realisierung von Produktionsstätten
Anwendungsfelder: Beispiele, Anforderungen …
Die Zielstellung ist entscheidend
Homogenität von Gemischen Chemische Reaktion & Strukturierung
Homogene Verteilung von Substanzen Herstellen von Substanzen bei Partikelbildung
» Staubfreiheit, exzellentes Fließverhalten » Synthesen aus mehreren Flüssigkeiten
» Langzeitstabilität, gute Dosierbarkeit » Synthese von Flüssigkeiten und Feststoffen
» Redispergierbarkeit, Löslichkeit » Staubfreiheit, runde und kompakte Granulate
» Vermeidung von Entmischung / Segregation » exzellentes Fließverhalten
Granulate aus Flüssigkeiten Funktionalisierung von Granulaten
Homogene Struktur Verhalten in der Anwendung
» Staubfreiheit, exzellentes Fließverhalten » Freisetzungssteuerung
» Langzeitstabilität, Homogenität, Festigkeit » Kompatibilität, Stabilität
» Oberflächenminimierung, Volumenreduktion » Hygroskopizität, Hydrophobie
» Gefahrenreduktion » Abbildung von Wirkungssequenzen
Glatt-Portfolio für Partikelförmige Produkte
Einzelpartikel Granulate, Pellets Agglomerate Verbundstoffe Tabs, Presslinge
homogene homogene poröse hierarchische verdichtete
Struktur Struktur Struktur Struktur Struktur
⚫ Pulver: ⚫ Granulate, Pellets: ⚫ Agglomerate: ⚫ definierte ⚫ Extrudate,Tabs,
Veränderung: Presslinge:
» Hohlkugeln » staubfrei » staubfrei
» sphärische Partikel » runde Pellets » gute » Stabilität » gröbere Partikel
» kleine Partikelgröße » ausgezeichnete Fließeigenschaften » Hygroskopizität » (hoher Staubgehalt)
» hohe Hygroskopizität Fließeigenschaften » gute » Oberflächenstruktur » (höherer Abrieb)
» niedrige Schüttdichte » gute Dosiereigenschaften » Löslichkeit » hohe Festigkeit
» (erweiterte PSD) Dosiereigenschaften » gute Dispergierbarkeit » Auftritt » kompakte Struktur
» kompakte Struktur » ausgezeichnete » Geschmack » nicht-sphärische Form
⚫ Prills: » verringerte Instant-Eigenschaften » Geruch
Hygroskopizität » poröse Struktur » Veröffentlichung
» größere Partikel
» hohe Schüttdichte » gute Tablettier- » Härte
» größere Größe
» geschlossene eigenschaften » Targeting
» (engere PSD)
Oberfläche » niedrige Schüttdichte
» (enge Größenverteil.) » (breite
» abriebstabil Größenverteilung)
Sprühtrocknung, Kompaktierung,
Sprüh- Sprüh- Sprüh-Coating,
Pulversynthese, Tablettierung,
Granulation Agglomeration Trommel-Coating
Prilling Extrusion
Technologien im Überblick Sprühagglomeration Granulate aus Pulver Sprühgranulation Granulate und Pellets aus Flüssigkeiten Sprühcoating (Macro-)Verkapselung von Partikeln Micro-Verkapselung von Flüssigkeiten Nassgranulation von Pulvern Extrusion von Pulvern Verrundung von Granulaten und Extrudaten Pulverbeschichten Umhüllen von Partikeln mit Pulver
Sprühgranulation von Flüssigkeiten
Sprühen Aufziehen Verfestigen fertiges Granulat
Sprüh-
tropfen Keime/Pulver verfestigte Schale »Zwiebel« Struktur
Beispiele:
Lysin Calciumchlorid Vitamin (Beta Carotin) Fungizid (Kupferhydroxid) Kermamik
Warum WS-Sprühgranulation für P-Recycling?
Sprühgranulation optimal, da:
• Eignung für feste und flüssige Rohstoffe
➢ flexibel, zukunftssicher (z.B. Säuren, Aschen, Pulver, Lösungen…)
• Produkteigenschaften ohne technische Änderungen einstellbar
➢ anwendungsorientiert, hohe Produktvariabilität (z.B. Zusammensetzung, Größe, Spektrum, Form, Härte…)
Wirbelschicht optimal, da:
• Trocknung und Granulatbildung in einem Schritt bzw. in einem Apparat
➢ geschlossener Prozess, ohne mechanische Kräfte (homogene Eigenschaften, optimale Elementverteilung…)
• „trockene“ Prozessführung, kein Feuchtguthandling, keine Oberflächenfeuchte
➢ „normale“ Werkstoffe, keine Korrosion, kein Kleben, verschleißminimiert (keine Verdichtung…)
• skalierbar, automatisiert, wirtschaftlich, instrumentiert, überwacht
➢ kein Übertragungsrisiko, betriebssicher, abfallfrei, kein manuelles Handling
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Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Granulationstrocknung der Suspension
Prinzip der kontinuierlichen Sprühgranulation
Sprühen Aufziehen Verfestigen fertiges Granulat
Sprüh-
kompakte
tropfen rezirkuliertes Korn verfestigte Schale
»Zwiebel« Struktur
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Düngerherstellung aus N- und P-reichen Rezyklaten mittels Sprühgranulierung
PHOS4green – Glatt Ingenieurtechnik GmbH, Weimar
10Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Der Ansatz
Wertstoffe erschließen Neue Verbindungen erzeugen Fertigprodukt
… zum Düngemittel Produktform herstellen
→ granulieren
→ klassieren
Substanzen aufbereiten
→ aufreinigen
→ Komponeten zufügen
Wertstoffe nutzbar machen
→ pflanzenverfügbarer Phosphor
Von der Asche … (citratlösl., wasserlösl.)
Wertstoffe erschließen
→ gebundener, unlöslicher
Phosphor (P2O5)
Abfälle nutzen
→ Klärschlammaschen
→ (Mineral-) Säuren
11Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Die Innovation - Das Grundprinzip
Düngergranulat
Asche
Zerkleinern /
Zurückführen
Säure
Additive (1-n) Reaktion Puffer Granulation Klassierung
»flüssig« »flüssig« »trocken« »trocken«
(Wasser)
Suspension Suspension
Konditionieren Homogenisieren
(Heizen, Kühlen, Zerkleinern…)
Umpumpen Zuführen & Versprühen Austragen
Roh- chargenweise arbeitende kontinuierlich arbeitende Fertig-
stoffe Ansatz- und Reaktionsanlage Wirbelschicht-Granulationsanlage produktPhosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Die Innovation
… mit optionaler Schwermetallabreicherung (zum Patent angemeldet)
13Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Die Innovation
Rohstoffe: Asche + Säure + Additive (optional)
inline oder offline
Spezifikation
Asche
Düngemittel-
Säure
Rezeptursteuerung
markt
Additiv(e)
Silo
Tank
Silo,
Tank
Dosierung Reaktion
„flüssig“
wechselnde Quellen, Suspension
Zusammensetzungen, Eigenschaften…
konstante
Konditionieren
Robustheit, Flexibilität Rohstoff- (Heizen, Kühlen,
qualität Zerkleinern …)
15Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Die Möglichkeiten
Düngerherstellung aus N- und P-reichen Rezyklaten
• Eignung für feste Rohstoffe
➢ Klärschlammasche P2O5
➢ Tiermehlasche
➢ Ammoniumsulfat (NH4)2SO4
➢…
• Eignung für flüssige Rohstoffe
➢ Ammoniumsulfat (NH4)2SO4
➢ Phosphorsäure H3PO4
➢… Nutzbarmachung diverser Quellen zur
Herstellung marktkonformer Dünger
• Anreicherung mit Nährstoffkomponenten z.B.P38, P46
z.B.PK 20-30, PK 12-24
➢ N (Harnstoff), K (KCl), Mg (MgCl), z.B.NP 5-11
z.B.NPK 15-15-15, NPK 5-25-3
➢ S (SSA), P (MAP, MKP) z.B.NPS 12-27-8
16Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Die Möglichkeiten
Variation der Rohstoffe
» Einfache Anpassung der Zusammensetzung an Aschetyp
» Zusatz weiterer Nährstoffkomponenten, flüssig oder fest
» Reaktion auf veränderte Beschaffungsbedingungen
Verschiedene Endprodukte
» Phosphatdünger unterschiedlicher Phosphatgehalte nach Bedarf
und Rohstoffverfügbarkeit
» Pflanzen- und standortspezifische Mehrnährstoffdünger
» Reaktion auf veränderte Marktanforderungen
Mögliche Komposite-Dünger
» Kombination von Saatgut mit erforderlichen
Nährstoffkomponenten als Komposite
» Beschichtung mit Biozid, Insektizide als auch Fungizide
Hochleistung Qualitätsprodukte
17Düngerherstellung aus N- und P-reichen Rezyklaten mittels
Sprühgranulierung
Forschung und Entwicklung im Technologiezentrum Weimar
18Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Rezeptur- und Verfahrensentwicklung
Laborphase (kg-Maßstab) – ProCell LabSystem mit AGT 2
• Granulation und Trocknung „in einem Schritt“
→ Sprühgranulation - konvektive Trocknung mit
gleichzeitiger Formgebung
• Übertragbarkeit und Flexibilität
→ verschiedene Varianten zur Eindüsung
→ Feststoffeintrag
→ kontinuierliche und chargenweise Prozessführung
• Produkt- und Prozessentwicklung
→ Testung verschiedener Aschen, Zuschlagstoffen,
Rezepturen …
→ Evaluierung von Prozessbedingungen
• Herstellung von Mustern
→ Produktion von Düngermengen (ca. 1 … 20 kg)
19Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Scale-up / Pilotierung
Pilotphase (Hundert-kg bis 1t/d -Maßstab) – AGT-Pilotsystem mit AGT 12
• Übertragung
→ kleintechnischer, industrienaher Maßstab
• Stabilisierung
→ Integration von Rohstoff- und Produkthandling
→ Überprüfung von Pozessbedingungen
→ Leistungssteigerung
→ kontinuierliche Prozessführung
• Optimierung
→ Optimierung von Prozessbedingungen
→ Gewinnung von Scale-up-Daten
→ Langzeittests
• Produktion
→ Kontinuierlicher Betrieb, bei Bedarf im Schichtbetrieb
→ Produktion von Düngermengen (ca. 100 … 2000 kg)
20Aktivitäten im Wachstumskern
Forschungsschwerpunkte
» Flexibilität des Verfahrens
» Verfahrensentwicklung zur Erzeugung von NPK-Düngeprodukten
» Verfahrensentwicklung zur Erzeugung von funktionalisiertem Hochleistungsdünger
(Mehrnährstoffdünger mit Funktionsschicht, Saatgut-Komposite)
» Erarbeitung energetisch hoch effizienter Prozesskonzepte
» Erstellung und Bewertung der CO2-Bilanz des Verfahrens
zur Herstellung von Düngemittel
21Düngerherstellung aus N- und P-reichen Rezyklaten mittels Sprühgranulierung
Industriealisierung
22Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Die Industrialisierung
Errichtung einer Fabrik zur Herstellung von
Düngemittelgranulaten aus Klärschlammasche
Ort Deutschland
Kunde Seraplant Haldensleben
Zeitraum 06/2018 – 06/2021 (IBN)
Produkt Düngemittelgranulate
Kapazität 60.000 t / Jahr
330 Arbeitstage/Jahr, 3 Schichten
Gebäude Neubau
Technologie Wirbelschichtanlage (AGT 750)
Glatt komplette Planung inkl.
Leistung Genehmigungsplanung, Lieferung aller
Ausrüstungen, Montage und
Installation, Regie für Inbetriebnahme
23Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Die Industrialisierung
Errichtung einer Fabrik zur Herstellung von
Düngemittelgranulaten aus Klärschlammasche
24Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Die Industrialisierung
Seraplant Haldensleben – 1. großtechnische Anlage für ca. 60000 t/a Dünger
Blockschema Gesamtanlage
25Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Die Industrialisierung
Errichtung einer Fabrik zur Herstellung von
Düngemittelgranulaten aus Klärschlammasche
26Phosphat-Rückgewinnung aus Aschen
Die Industrialisierung
Errichtung einer Fabrik zur Herstellung von
Düngemittelgranulaten aus Klärschlammasche
27Vielen Dank für Aufmerksamkeit.
28Ausgewählte Fachartikel
World Fertilizer cpp, Konradin, en cav, Konradin, de Recycling Magazine, P&A Kompendium, Magazyn Biomasa,
DETAIL Business publish-industry, de Biomass Media
Information, de Group, pl
Das PHOS4green-Verfahren
wurde von den Lesern von
prozesstechnik-online
zum Top-Produkt des
Monats Mai 2019 gewählt.
29Weitere Informationen
Micro Site PHOS4green
phos4green.glatt.com
phosphorrueckgewinnung.de
30Process Technology Food, Feed & Fine Chemicals Ihr Kontakt Dr.-Ing. Michael Jacob Leiter Verfahrenstechnik Glatt Ingenieurtechnik GmbH Nordstraße 12 99427 Weimar Tel: +49 3643 47-1315 Fax: +49 3643 47-1231 eMail: michael.jacob@glatt.com www.glatt.com/ptf
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