СПОСОБ ОБРАБОТКИ ГРАНУЛИРОВАННЫХ УДОБРЕНИЙ Российский патент 2006 года по МПК B01J2/30 C05C9/00 C05C1/02 C05G1/00 

Изобретение относится к производству удобрений, а именно к способам получения гранулированных удобрений, в частности азотных и сложных удобрений, и может быть использовано при получении гранулированных удобрений с улучшенными свойствами.

Удобрения обычно получают в виде гранул. В связи с широким использованием способов перевозки насыпью потребители удобрений предъявляют особые требования к таким свойствам гранулированных удобрений, как прочность и слеживаемость гранул. Особенно остро проблема обеспечения этих свойств стоит для удобрений, гранулируемых путем разбрызгивания расплава в охлаждающей газовой (воздушной) или жидкой среде. Этот способ гранулирования, называемый также приллированием, широко используется в промышленности, в частности в производстве большей части выпускаемых в мире карбамида и нитрата аммония (аммиачной селитры). Однако получаемые таким образом гранулы имеют более низкую прочность по сравнению с гранулами, полученными путем гранулирования с агломерацией и последующим скатыванием при перемешивании (в кипящем слое, во вращающихся барабанах и т.п.).

Известны многочисленные способы обработки гранулированных удобрений (в частности, карбамида), включающие нанесение на поверхность гранул различных веществ, в основном с целью предотвращения слеживания гранулированного продукта (Горловский Д.М. и др. Технология карбамида, Л.: Химия, 1981, с.203-204).

Известны, в частности, способы обработки гранулированных удобрений, включающие нанесение на поверхность гранул длинноцепных алифатических соединений при температуре, превышающей температуру их плавления (DE 1227444, С 07 с, 1966; US 3535376, С 07 с 127/00, 1970; RU 2121991, С 05 G 3/00, С 05 С 1/02, В 01 J 2/28, 1998), неионогенных и/или ионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) при обычной или несколько повышенной температуре (GB 1201817, С 07 с 127/00, 1970; SU 474128, С 05 с 1/02, 1975). В результате обработки снижается склонность гранул к слеживанию, однако на прочность гранул такая обработка влияния не оказывает.

Известен способ обработки гранулированных удобрений (карбамида), включающий последовательное нанесение на поверхность гранул при 25-60°С пленкообразующего вещества (поливинилового спирта) и порошкообразного инертного твердого неорганического вещества - бентонита (SU 937435, С 05 С 9/00, 1982). Наряду со снижением склонности гранул к слеживанию такая обработка приводит к увеличению прочности гранул, по-видимому, благодаря «армированию» полимерной пленки на поверхности гранул твердыми частицами.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности является известный способ обработки гранулированных удобрений, включающий нанесение на поверхность гранул удобрения (карбамида) смеси ПАВ (алкилбензол- или алкансульфонат натрия, алкилсульфат натрия или триэтаноламина, алкилфосфат калия или натрия) с пленкообразующим веществом (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы) в водной среде (водном растворе) при обычной температуре (SU 1570255, С 05 С 9/00, 1992). В результате обработки снижается склонность гранул к слеживанию, причем резко сокращается расход добавки по сравнению с применением одного только ПАВ (0,005-0,025 мас.% по сравнению с ˜1 мас.%). Сведения о влиянии такой обработки на прочность гранул отсутствуют.

Для улучшения свойств удобрения предложен способ обработки гранулированных удобрений, включающий нанесение на поверхность гранул удобрения смеси поверхностно-активного вещества с пленкообразующим веществом в водной среде, отличающийся тем, что смесь в количестве 0,01-0,06% в пересчете на сухой остаток от массы удобрения наносят на поверхность гранул, имеющих температуру от 45 до 100°С.

Обработка гранул при температуре 45-100°С смесью пленкообразующего вещества и ПАВ, взятой в столь малом количестве, как 0,01-0,06% от массы гранул, позволяет повысить прочность гранул на 40-60%. При этом повышение температуры обработки гранул с помощью малых количеств только пленкообразующего вещества или только ПАВ приводит к мало значимому (менее 7%) повышению прочности гранул, так что достигаемый результат имеет синергетический характер. При температурах менее 45°С обработка не оказывает влияния на прочность гранул; обработка гранул при температурах выше 100°С не приводит к дальнейшему увеличению их прочности.

Для обработки гранул удобрений по предложенному способу могут быть использованы самые различные, в частности, промышленные ПАВ, как ионогенные, например, щелочные или (алкил)аммонийные соли алкилсульфокислот или моноалкиловых (алкоксиалкиловых) эфиров серной кислоты, галогеноводородные соли аминов, соли тетраалкиламмония, так и неионогенные, например, различные эфиры олиго- и полиалкиленоксидов, а также смеси различных ПАВ и т.п. В качестве пленкообразующих веществ могут быть использованы самые различные, в частности, промышленные продукты, например, аминоформальдегидные смолы (в частности, карбамидные и/или меламиновые), эпоксидные смолы, поливинилацетат (ПВА), животный клей, их смеси и т.п.

Смесь, используемую для обработки гранул по предложенному способу, вводят в массу обрабатываемых гранул в достаточно малых количествах (предпочтительно 0,01-0,06 мас.%), существенно не отличающихся от количества смеси, вводимой по известному способу.

Обработке по предложенному способу можно подвергать различные удобрения, например карбамид, нитрат аммония, хлорид аммония, нитрофоску и др.

Сущность предложенного способа иллюстрируется приведенными ниже примерами. Составы смесей, использованных для обработки гранул, приведены в массовых процентах.

Пример 1. Гранулы карбамида (фракция размером от 1,5 до 2,5 мм) в количестве 2 кг помещают в фарфоровый барабан объемом 20 дм³ и диаметром 25 см, вращающийся со скоростью 0,5 сек^-1. 2 г водной дисперсии, содержащей 5% ПВА и 20% C₈-C₁₀алкилсульфата натрия, при различных температурах от 30 до 100°С наносят на поверхность гранул путем напыления через форсунку после достижения гранулами заданной температуры. После обработки гранулы охлаждают и определяют статическую прочность гранул по ГОСТ 21560.2-82*. Результаты испытаний по примерам 1-10 приведены в таблице 1.

Пример 2. Обработку проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для обработки используют 2 г дисперсии, содержащей 20% ПВА и 5% алкилсульфата натрия.

Пример 3. Обработку проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для обработки используют 2 г дисперсии, содержащей 12,5% ПВА и 12,5% алкилсульфата натрия.

Пример 4. Обработку проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 5% карбамидоформальдегидной смолы (КФС) и 20% олигоалкиленоксида (ОАО), полученного из 1 моль C₇-C₉алканола и 2 моль этиленоксида.

Пример 5. Обработку проводят аналогично примеру 4 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 20% КФС и 5% ОАО.

Пример 6. Обработку проводят аналогично примеру 4 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 12,5% КФС и 12,5% ОАО.

Пример 7. Обработку проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 5% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 20% ОАО, полученного из 1 моль С₉-С₁₁алканола и 3 моль пропиленоксида.

Пример 8. Обработку проводят аналогично примеру 7 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 20% КМЦ и 5% ОАО.

Пример 9. Обработку проводят аналогично примеру 7 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 12,5% КМЦ и 12,5% ОАО.

Пример 10. Обработку проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для обработки используют 2 г дисперсии, содержащей по 4,15% ПВА, КМЦ, КФС, алкилсульфата натрия, ОАО, полученного из 1 моль С₇-С₉алканола и 2 моль этиленоксида и ОАО, полученного из 1 моль С₉-С₁₁алканола и 3 моль пропиленоксида.

Пример 11. Обработке аналогично примеру 1 подвергают гранулы хлорида аммония, используя 1 г водного раствора, содержащего 10% эпоксидной смолы и 40% триэтаноламиновой соли моноэфира серной кислоты с ОАО, полученным из 1 моль C₇-C₉алканола и 2 моль этиленоксида. Результаты испытаний по примерам 11-20 приведены в таблице 2.

Пример 12. Обработку проводят аналогично примеру 11 с тем отличием, что для обработки используют 1 г водного раствора, содержащего 40% эпоксидной смолы и 10% триэтаноламиновой соли моноэфира серной кислоты с ОАО.

Пример 13. Обработку проводят аналогично примеру 11 с тем отличием, что для обработки используют 1 г водного раствора, содержащего 25% эпоксидной смолы и 25% триэтаноламиновой соли моноэфира серной кислоты с ОАО.

Пример 14. Обработку проводят аналогично примеру 11 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 7,5% меламиноформальдегидной смолы (МФС) и 30% ОАО, полученного из 1 моль С₇-С₉алкилфенола и 2 моль этиленоксида.

Пример 15. Обработку проводят аналогично примеру 14 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 30% МФС и 7,5% ОАО.

Пример 16. Обработку проводят аналогично примеру 14 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 18,75% МФС и 18,75% ОАО.

Пример 17. Обработку проводят аналогично примеру 11 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 5% столярного (животного) клея и 10% ОАО, полученного из 1 моль С₉-С₁₁алкилфенола и 3 моль пропиленоксида.

Пример 18. Обработку проводят аналогично примеру 17 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 10% столярного клея и 5% ОАО.

Пример 19. Обработку проводят аналогично примеру 17 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 7,5% столярного клея и 7,5% ОАО.

Пример 20. Обработку проводят аналогично примеру 11 с тем отличием, что для обработки используют 1,5 г водного раствора, содержащего 8,3% эпоксидной смолы, 6,25% МФС, 2,5% столярного клея, 8,3% триэтаноламиновой соли моноэфира серной кислоты с ОАО, полученным из 1 моль C₇-C₉алканола и 2 моль этиленоксида, 6,25% ОАО, полученного из 1 моль C₇-C₉алкилфенола и 2 моль этиленоксида, и 2,5% ОАО, полученного из 1 моль С₉-С₁₁алкилфенола и 3 моль пропиленоксида.

Пример 21. Обработке аналогично примеру 1 подвергают гранулы нитрата аммония, используя 2 г водного раствора, содержащего 10% КФС и 40% ОАО, полученного из 1 моль С₁₂-С₁₄алканола, 2 моль этиленоксида и 1 моль пропиленоксида. Результаты испытаний по примерам 21-26 приведены в таблице 3.

Пример 22. Обработку проводят аналогично примеру 21 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 40% КФС и 10% ОАО.

Пример 23. Обработку проводят аналогично примеру 21 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 25% КФС и 25% ОАО.

Пример 24. Обработку проводят аналогично примеру 21 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 10% МФС и 30% полиалкиленоксида (ПАО), полученного из 1 моль C₇-C₁₂алканола, 10 моль пропиленоксида и 15 моль этиленоксида.

Пример 25. Обработку проводят аналогично примеру 24 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 30% МФС и 10% ПАО.

Пример 26. Обработку проводят аналогично примеру 24 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 20% МФС и 20% ПАО.

Пример 27. Обработке аналогично примеру 1 подвергают гранулы нитрофоски, используя 2 г водного раствора, содержащего 10% КФС и 30% гидрохлорида октадециламина. Результаты испытаний по примерам 27-32 приведены в таблице 4.

Пример 28. Обработку проводят аналогично примеру 27 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 30% КФС и 10% гидрохлорида октадециламина.

Пример 29. Обработку проводят аналогично примеру 27 с тем отличием, что для обработки используют 2 г водного раствора, содержащего 20% КФС и 20% гидрохлорида октадециламина.

Пример 30. Обработку проводят аналогично примеру 27 с тем отличием, что для обработки используют 2,5 г водного раствора, содержащего 10% МФС и 40% бромида додецил-триметиламмония.

Пример 31. Обработку проводят аналогично примеру 27 с тем отличием, что для обработки используют 2,5 г водного раствора, содержащего 40% МФС и 10% бромида додецил-триметиламмония.

Пример 32. Обработку проводят аналогично примеру 27 с тем отличием, что для обработки используют 2,5 г водного раствора, содержащего 25% МФС и 25% бромида додецил-триметиламмония.

Пример 33 (сравнительный). Гранулы карбамида (фракция размером от 1,5 до 2,5 мм) в количестве 2 кг помещают в фарфоровый барабан объемом 20 дм³ и диаметром 25 см, вращающийся со скоростью 0,5 сек^-1, и нагревают до заданной температуры, а затем охлаждают и определяют статическую прочность гранул по ГОСТ 21560.2-82*. Результаты испытания приведены в таблице 1.

Пример 34 (сравнительный). Гранулы хлорида аммония (фракция размером от 1,5 до 2,5 мм) в количестве 2 кг помещают в фарфоровый барабан объемом 20 дм³ и диаметром 25 см, вращающийся со скоростью 0,5 сек^-1, и нагревают до заданной температуры, а затем охлаждают и определяют статическую прочность гранул по ГОСТ 21560.2-82*. Результаты испытания приведены в таблице 2.

Пример 35 (сравнительный). Гранулы нитрата аммония (фракция размером от 1,5 до 2,5 мм) в количестве 2 кг помещают в фарфоровый барабан объемом 20 дм³ и диаметром 25 см, вращающийся со скоростью 0,5 сек^-1, и нагревают до заданной температуры, а затем охлаждают и определяют статическую прочность гранул по ГОСТ 21560.2-82*. Результаты испытания приведены в таблице 3.

Пример 36 (сравнительный). Гранулы нитрофоски (фракция размером от 1,5 до 2,5 мм) в количестве 2 кг помещают в фарфоровый барабан объемом 20 дм³ и диаметром 25 см, вращающийся со скоростью 0,5 сек^-1, и нагревают до заданной температуры, а затем охлаждают и определяют статическую прочность гранул по ГОСТ 21560.2-82*. Результаты испытания приведены в таблице 4.

Таблица 1
Обработка гранул карбамида№ примераСодержание добавки по отношению к карбамиду (в пересчете на сухой остаток), мас.%Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, после обработки при температуре, °С.304560759010010,01250,600,640,690,720,750,7520,01250,600,650,710,760,780,7730,01250,610,650,710,750,770,7840,01250,600,630,690,710,750,7450,01250,590,680,810,920,960,9460,01250,600,660,750,830,870,8770,01250,600,630,670,690,710,7280,01250,590,660,720,770,790,7990,01250,600,650,700,740,770,76100,01250,600,650,730,780,800,813300,600,590,600,600,590,60Таблица 2
Обработка гранул хлорида аммония№ примераСодержание добавки по отношению к хлориду аммония (в пересчете на сухой остаток), мас.%Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, после обработки при температуре, °С.3045607590100110,0250,700,750,790,820,840,84120,0250,690,810,910,981,011,00130,0250,700,790,860,930,960,97140,03750,710,740,760,780,810,81150,03750,700,780,990,960,990,98160,03750,700,760,810,860,890,87170,0150,710,730,760,780,810,82180,0150,690,750,810,840,870,86190,0150,700,740,780,800,840,84200,02580,700,760,820,870,900,893400,700,700,690,700,700,70

Таблица 3
Обработка гранул нитрата аммония№ примераСодержание добавки по отношению к нитрату аммония (в пересчете на сухой остаток), мас.%Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, после обработки при температуре, °С.3045607590100210,0250,680,700,730,740,760,75220,0250,680,750,850,910,940,94230,0250,690,730,790,820,860,87240,020,680,710,740,750,780,47250,020,670,750,840,920,950,95260,020,680,730,810,830,850,843500,690,680,680,680,690,68Таблица 4
Обработка гранул нитрофоски№примераСодержание добавки по отношению к нитрофоске (в пересчете на сухой остаток), мас.%Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, после обработки при температуре, °С.3045607590100260,020,820,840,880,900,910,90270,020,830,890,981,111,251,12280,020,820,870,940,981,011,01290,020,810,840,850,850,870,86300,020,810,880,941,101,121,11310,020,830,860,920,960,980,973600,820,830,820,820,820,82

Изобретение относится к производству удобрений, а именно к способам получения гранулированных удобрений, в частности азотных и сложных удобрений, и может быть использовано при получении гранулированных удобрений с улучшенными свойствами. Способ обработки гранулированных удобрений включает нанесение на поверхность гранул удобрения (например, карбамид, нитрат аммония, хлорид аммония, сложные NPK удобрения), имеющих температуру от 45 до 100°С, смеси поверхностно-активного вещества с пленкообразующим веществом в водной среде. Для нанесения могут быть использованы как ионогенные, так и неионогенные поверхностно-активные вещества. Пленкообразующее вещество может быть выбрано из группы, включающей аминоформальдегидные и эпоксидные смолы, поливинилацетат и животные клеи. Техническим результатом нанесения добавок при повышенной температуре является повышение прочности гранул. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ обработки гранулированных удобрений, включающий нанесение на поверхность гранул удобрения смеси поверхностно-активного вещества с пленкообразующим веществом в водной среде, отличающийся тем, что смесь в количестве 0,01-0,06% в пересчете на сухой остаток от массы удобрения наносят на поверхность гранул, имеющих температуру от 45 до 100°С.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пленкообразующее вещество выбрано из группы, включающей аминоформальдегидные и эпоксидные смолы, поливинилацетат и животные клеи.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что удобрение выбрано из группы, включающей карбамид, нитрат аммония, хлорид аммония, сложные NPK удобрения.