КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ КОМКОВАНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО УДОБРЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК C05C1/02 C05G3/00 

Изобретение касается композиции для обработки гранулированных химических удобрений для устранения их комкования или слеживаемости при хранении внавал или в упаковке.

Для создания таких веществ применяют или чисто защитные вещества с чисто механическим или физическим действием: минеральные порошки, воски, нафтеноароматические масла; или вещества, оказывающие физико-химическое действие: поверхностно-активные вещества; неионные, анеионные или катионные. Чаще всего в противокомкующих композициях сочетаются эти различные типы защитных веществ.

Усовершенствование антикомкующихся составов происходило на уровне различных количественных композиций с использованием жирных аминов.

Известна композиция на основе жирных аминов, происходящих из природных жирных кислот, используемая как противокомкующее средство [1] Известные амины характеризуются средней длиной цепи 17,4 и 17,6 и среднеквадратичным отклонением 1 и 0,8 и представляют собой синергизм аминов и нитрилов.

Наиболее близкой к предлагаемой является композиция, состоящая из жирных аминов и целевых добавок, таких как воск или масла [2]
Предлагаемая композиция отличается подбором эффективного состава, использующего жирные амины.

Фирма-заявительница в поисках более эффективных противокомкующих композиций неожиданно обнаружила, что такой результат может быть получен при использовании для противокомкующих веществ жирных аминов, у которых распределение углеводородных цепей более широкое, чем у природных жирных кислот.

Такое распределение цепей определяют, используя гауссовое распределение весовых процентов от длины цепи, выраженной числом атомов углерода. Таким образом рассчитывают среднюю длину цепи и среднеквадратическое отклонение от этой средней величины, используя известные методы подгонки экспериментальных результатов, методом наименьших квадратов к кривой Гаусса такой же средней величины.

Было установлено, что согласно изобретению, жирные амины, у которых распределение углеводородных цепей имеет среднеквадратичное отклонение больше или равное 2, когда средняя длина цепи 17,5 ± 1,5 атомов углерода, особенно эффективны для создания композиций, которые для гранулированных удобрений дают удовлетворительную прочность по отношению к процессу автогломерации.

В соответствии с этим критерием жирные амины, получаемые из жирных кислот природного происхождения, у которых длина цепи центрируется вблизи величины 17,5 атомов углерода, характеризуются среднеквадратичным отклонением 1. В соответствии с изобретением получают аминовые композиции со значительно лучшими характеристиками, смешивая коммерческие жирные амины таким образом, чтобы их среднеквадратичное отклонение располагалось у величин, равных или превышающих 2.

Для оптимизации физических свойств противокомкующих веществ аминовыми композициями для противокомкования удобрений предпочтительно являются смеси с центром 17,5 атомов углерода, что очень легко реализовать путем смешивания поставляемых промышленностью аминов с учетом критериев для определения продуктов в соответствии с изобретением. Аминовые композиции в соответствии с изобретением представляют собой смеси жирных аминов одинаковой природы. Не обязательно ограничивать изобретение смесями, в которых распределение цепей не будет строго гауссовым. Но для специалиста ясно, что композиции, которые значительно отклоняются от таких композиций и которые составлены только с целью чисто математического изучения такого отличительного условия как средняя длина цепи и среднеквадратичное отклонение, не являются частью изобретения. Такими являются, например, смеси аминов С₁₀-С₁₂ и амины С₂₂, которые выходят за рамки целесообразного объема изобретения, тогда как смеси аминов жиров, гидрогенизированных на 35-85% амин копры при 5-25% и амин рапса и рыб при 10-40% соответствуют изобретению. С этой точки зрения такие тройные смеси аминов, полученных из натуральных жирных кислот, у которых длины цепей имеют центр соответственно 12, 18 и 20-22 углеродов, без всякого сомнения являются наилучшим способом реализации изобретения. Анализы показали, что эти смеси характеризуются, кроме их среднего распределения цепей вокруг величины 17,5 углеродов, содержанием не менее 5% аминов, у которых цепи имеют более 14 атомов углерода, и не менее 5% аминов, у которых цепи имеют более 20 атомов углерода.

К аминам, соответствующим изобретению, относятся также жирные амины, по- лученные аминированием жирных кислот, не происходящих из натуральных триглицеридов.

Синтетические жирные кислоты получают путем каталитического окисления парафинов нормального строения с 20-30 атомами углерода в газовой фазе при 130^оС в присутствии солей марганца как катализатора. При таком способе получают карбоновые кислоты с С₁ до С₃₀ с относительно высокой пропорцией кислот с С₁₂/С₁₈, в которых, в отличие от натуральных жирных кислот, имеются все длины углеводородных цепей как четные, так и нечетные. В общем случае это окрашенные продукты с сильным запахом, что значительно ограничивает их применение. Эти жирные кислоты превращаются в амины обычными методами. Аминам они передают свой цвет и запах, что до настоящего времени ограничивает их применение. Амины, получаемые из фракций С₉/С₂₇ таких кислот, характеризуются по методу, предлагаемому функцией-заявительницей, средней длиной цепи 19 и среднеквадратичным отклонением 3,0.

Приведенные ниже примеры помогут лучше понять изобретение. В этих примерах активность смесей соединений, полученных из аминов в соответствии с изобретением, оценивается путем проведения тестов необработанных и обработанных удобрений. Эти тесты известны специалистам.

В промышленности проводят проверку хранящихся удобрений в течение определенного времени и в определенных условиях: расфасовки по мешкам 50 кг, укладка в штабеля не менее 25 мешков и хранение в ангаре склада в течение 3 мес. Для оценки поведения удобрений и качества применяющейся обработки противокомкования разбирают штабеля мешков. Аккуратно вскрывают мешок и содержимое высыпают на решетку. Отмечают вес скомкованного удобрения, задерживающегося на сетке, его внешний вид, рассыпчатость блоков и т.д. В лаборатории проводят экспресс-испытания, с помощью которых оценивают качество обработки по проценту защиты или коэффициенту комковатости. Способ испытаний описан ниже, он позволяет проводить классификацию, которая достоверно коррелируется с оценкой по промышленному методу.

Способ испытаний в лаборатории состоит в более или менее длительном хранении гранул удобрений в атмосфере при влажности относительно высокой по сравнению с относительно критической влажностью удобрений при различных сроках, затем из удобрений путем статического прессования делают цилиндрические образцы. Для этих образцов определяют уровень сцепляемости, который соответствует данной кажущейся плотности образца.

а) Условия хранения удобрения. Температура, ^оС 18 Относительная влажность, 73 Время, ч 0-1
б) Изготовление образцов.

Образцы приготовляют из 140 г удобрений в формах диаметром 5 см.

Условия изготовления образцов приведены в табл. 1.

с). Измерение.

Линейная функция, связывающая степень сцепляемости с кажущейся плотностью образцов в общем случае характеризует тенденцию удобрения к комкованию. Эту фракцию называют относительным коэффициентом комкования (ОКК). Относительный коэффициент комкования служит мерой определения степени эффективности противокомковой обработки.

Относительный коэффициент комкования определяется по формуле
ОКК δ R/ δ d, где d кажущаяся плотность образца;
R прочность на разрыв.

Кажущаяся плотность (d) определяется по измерениям высоты цилиндрического образца, постоянный диаметр которого известен.

Сцепляемость (R) определяется как прочность на разрыв, которую определяют по измерениям прочности при диаметральном сжатии в соответствии с уравнением
R 2 F/ π (Ф. h), где F прилагаемая сила при разрушении;
h высота образца,
Ф диаметр образца.

Измерение прочности при сжатии осуществляются при помощи динамометра при скорости подачи 30 мм/мин.

д) Интерпретация результатов.

Сравнение относительного коэффициента комкования у необработанного образца удобрений (ОКК_о) и относительного коэффициента комкования обработанного образца (ОКК) производится по формуле
Р% 100 (1 ОКК/ОКК_o), что позволяет измерить степень защиты, даваемую противокомковой обработкой в процентах защиты Р%
П р и м е р 1. В качестве удобрения используют самородный аммонитрат с содержанием азота 33,5% Обработку проводят смесью следующего состава, Жирный амин 20 Масло 80
Такие композиции имеют при комнатной температуре вид пастообразных смесей, но они становятся жидкими и гомогенными, с малой вязкостью (от 10 до 20 мПа ˙ с) при температуре применения, т.е. при 80-90^оС. Они относятся к категории обволакивающих, обычно их применяют при дозах от 1 до 1,5 кг/т удобрений.

В соответствии с лабораторным тестом, который описан выше, сравнивают известную композицию А₁, в которой жирным амином является амин гидрогенизированного жира со следующим распределением цепей
цепь С₁₄ 2%
цепь С₁₆ 28%
цепь С₁₈ 70%
средняя длина цепи 17,4 атомов углерода, среднеквадратичное отклонение равное 0,9, и композицию А₂, в которой жирным амином является первичный алифатический амин С₁₀-С₂₄, который получают смешением амина копры 6,7% амина гидрогенизированного жира 80% и амина, полученного из гидрогенизированного рыбьего жира, 13,3% Эта аминовая композиция имеет следующее распределение цепей:
цепи С₁₀ 0,7%
цепи С₁₂ 3,5%
цепи С₁₄ 2,2%
цепи С₁₆ 24,4%
цепи С₁₈ 59,7%
цепи С₂₀ 4,3%
цепи С₂₂ 4,9%
цепи С₂₄ 0,3% и характеризуется средней длиной цепи 17,5 атомов углерода при среднеквадратичном отклонении 2.

В обоих случаях количество противокомкующего вещества составляет 1 ± 0,1 кг/т.

Получены следующие результаты, которые показывают преимущества обработки продуктом в соответствии с изобретением (см.табл.2).

П р и м е р 2. Обрабатывающим продуктом служит композиция следующего состава, Жирный амин 15 Жирная кислота 5 Воск 10 Масло 70
В соответствии с описанным выше лабораторным тестом сравнивают известную композицию А₃, в которой жирным амином является амин гидрогенизированного жира с распределением цепей по примеру 1: цепи С₁₄ 2% цепи С₁₆ 28% цепи С₁₈ 71% средняя длина цепи 17,4 атомов углерода, среднеквадратичное отклонение 0,9, и предлагаемую композицию А₄, в которой жирным амином является смесь первичных аминов с линейными насыщенными алифатическими цепями с длиной цепи С₁₀-С₂₄, эту смесь получают из 13% амина копры, 61% амина гидрогенизированного жира и 26% амина рыбьего жира. Эта композиция имеет следующее распределение цепей
цепи С₁₀ 0,8%
цепи С₁₂ 7,2%
цепи С₁₄ 3,6%
цепи С₁₆ 21%
цепи С₁₈ 49,0%
цепи С₂₀ 8,3%
цепи С₂₂ 9,6%
цепи С₂₄ 0,5% и среднюю длину цепи 17,5 атомов углерода при среднеквадратичном отклонении 2,5.

Количество противокомкующего продукта составляет 1,0 ± 0,1 кг/т.

С тем же удобрением, что и в примере 1, получают следующие результаты (см.табл.3).

П р и м е р 3. Обрабатывающим продуктом служит композиции следующего состава, Жирный амин 20 Масло 70 Воск 10
В соответствии с описанным выше лабораторным тестом сравнивают известную композицию А₅, в которой жирным амином служит гидрогенизированный жир примеров 1 и 2, и предлагаемую композицию А₆, в которой жирным амином является амин, полученный из синтетических жирных кислот с длиной цепи С₉-С₂₇, с центром на 19 углеродах, при среднеквадратичном отклонении 3, распределение цепей следующее:
цепи С₉ 0,1%
цпи С₁₀ 0,3%
цепи С₁₁ 0,7%
цепи С₁₂ 1,3%
цепи С₁₃ 2,4%
цепи С₁₄ 3,6%
цепи С₁₅ 4,9%
цепи С₁₆ 6,4%
цепи С₁₇ 8,3%
цепи С₁₈ 11,1%
цепи С₁₉ 13,3%
цепи С₂₀ 14,0%
цепи С₂₁ 12,3%
цепи С₂₂ 9,6%
цепи С₂₃ 6,0%
цепи С₂₄ 3,3%
цепи С₂₅ 1,5%
цепи С₂₆ 0,6%
цепи С₂₇ 0,1%
Количество противокомкующего продукта составляет 1,0 ± 0,1 кг/т.

Получают результаты приведенные в табл.4.

П р и м е р 4. Пример относится к гранулированному аммонитрату с содержанием азота 28%
Обрабатывающий продукт имеет следующую композицию, Жирный амин 25 Масло 70 Воск 5
Его применяют при дозе 1,0 кг/т.

В известной композиции А₇, жирным амином служит амин гидрогенизированного жира из примеров 1-3.

Предлагаемая композиция А₈ состоит из первичных аминов с линейными насыщенными алифатическими цепями, с длиной цепи С₈-С₂₄, ее получают смешением 20% аминов копры, 64% аминов гидрогенизированного жира и 16% аминов рыбьего жира. Распределение цепей следующее:
цепи С₈ 0,4%
цепи С₁₀ 1,2%
цепи С₁₂ 11,0%
цепи С₁₄ 5,0%
цепи С₁₆ 21,3%
цепи С₁₈ 49,5%
цепи С₂₀ 5,2%
цепи С₂₂ 6,1%
цепи С₂₄ 0,3%
Средняя длина цепей 17,0 углеродов при среднеквадратичном отклонении 2,6.

Получают следующие результаты (см.табл.5).

П р и м е р 5. Пример относится к обработке тройного удобрения NPK (суммарное количество азота 17% К₂О 17% Р₂О₅ 17%) в гранулах.

Обрабатывающий продукт имеет следующий состав, Жирные амины 20 Масло 60 Воск 20
Его применяют при дозе 1,3 кг/т.

В известную композицию А₉ в качестве жирного амина входит амин гидрогенизированного жира, который использовался в примерах 1-4.

Предлагаемая композиция А₁₀ состоит из первичных аминов с линейными насыщенными алифатическими цепями, с длиной цепи С₈-С₂₄, ее получают смешением 10% аминов копры, 68% аминов гидрогенизированного жира, 22% аминов рыбьего жира. Эта композиция имеет следующее распределение цепей:
цепи С₈ 0,2%
цепи С₁₀ 0,6%
цепи С₁₂ 5,7%
цепи С₁₄ 3,1%
цепи С₁₆ 22,1%
цепи С₁₈ 52,8%
цепи С₂₀ 7,0%
цепи С₂₂ 8,1%
цепи С₂₄ 0,4%
Средняя длина цепей 17,5 атомов углерода при среднеквадратичном отклонении 2,3.

Получают следующие результаты, приведенные в табл. 6.

Приведенные результаты показывают лучшие характеристики композиций в соответствии с изобретением.

Композиция для устранения гранулированного удобрения включает 1-30% жирных аминов, у которых длина углеводородной цепи составляет 9-27 атомов углерода, и 70-99% целевых добавок в виде воска и масел. Жирные амины представляют собой смесь аминов, у которых распределение длин углеводородных цепей составляет в среднем 17,5± 1,5 атомов углерода со среднеквадратичным отклонением больше или равным 2. Смесь аминов содержит, мас.%: амин гидрированного жира 35-85, амин копры 5-25, амин рапса или рыбы 10-40. Жирные амины получают аминированием кислот с C₉-C₂₅, получаемых после окисления нормальных парафинов. Композиция улучшает эффективность устранения комкования. 2 з.п. ф-лы.

1. КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ КОМКОВАНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО УДОБРЕНИЯ, включающая 1 30% жирных аминов, у которых длина углеводородной цепи составляет 9 27 атомов углерода, и 70 99% целевых добавок в виде воска и масел, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эффективности действия композиции, она содержит смесь аминов, у которых распределение длин углеводородных цепей составляет в среднем 17,5 ± 1,5 атомов углерода со среднеквадратичным отклонением большим или равным 2. 2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что смесь аминов содержит амин гидрированного жира, амин копры и амин рапса или рыбы в следующих соотношениях компонентов, мас.

Амин гидрированного жира 35 85
Амин копры 5 25
Амин рапса или рыбы 10 40
3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что жирные амины получают аминированием кислот с C₉ C₂₅, получаемых после окисления нормальных парафинов.