Способ получения комплексного азотного удобрения пролонгированного действия Российский патент 2023 года по МПК C05C9/02 

Изобретение относится к способам получения комплексных азотных удобрений, содержащих микроэлементы, применяемых в различных почвенно-климатических условиях под разнообразные сельскохозяйственные культуры. В отличие от традиционных агрохимикатов, они дополнительно повышают урожайность, не вымываются из почвы атмосферными осадками и характеризуются замедленным выделением связанного азота, как сами по себе, так и в комбинации с другими продуктами. Благодаря этому предотвращается попадание нитратного азота в водоемы и существенно замедляется процесс цветения воды в жаркую летнюю погоду.

Согласно опубликованным результатам исследований [RU №2457666, МПК A01G 1/00, А01В 79/02, A23K 1/00, С05С 9/02, 2011 г.] замена мочевины на карбамидоформальдегидное удобрение пролонгированного действия способствует увеличению сбора кормов суданской травы на 12%, а проса на 6%. Существенный рост урожайности отмечен и для других сельскохозяйственных культур.

Известен способ получения медленно действующего комплексного карбамидоформальдегидного удобрения [RU №2619301, МПК С05С 9/02, 2017 г.], предусматривающий добавление ортофосфорной кислоты в сточные воды деревообрабатывающего предприятия, содержащие растворенный формальдегид и карбамидоформальдегидную смолу с целью снижения их рН до уровня 2,0, последующий ввод в них мочевины для установления мольного соотношения формальдегид: карбамид, равного 1,0÷1,5, выдерживание обработанных стоков в течение 3,5-4,0 часов, их фильтрацию и сушку образующегося осадка, его смешение с золой для достижения содержание оксида калия не ниже 10%, масс.

К недостаткам метода можно отнести его малую эффективность из-за низкого содержания формальдегида и карбамидоформальдегидной смолы в промышленных сточных водах, а также загрязнение получаемого удобрения нежелательными примесями.

Известен [SU №1047892, МПК С05С 9/02,1983 г.] способ получения гранулированного мочевиноформальдегидного удобрения, включающий смешение мочевины с формалином и катализатором, сушку, дробление и классификацию готового продукта с отделением пыли, которую в количестве 7÷17% масс, возвращают в исходную реакционную смесь с последующей экструзией в виде жгутов, измельчением в дезинтеграторе и классификацией дробленого продукта на грохоте.

Описанная технология энергозатратна и предусматривает использование в качестве кислотного катализатора коррозионно-активной серной кислоты, вызывающей разрушение используемого технологического оборудования. К этому следует добавить недостаточно высокое качество получаемого дробленого удобрения, и, прежде всего, широкий разброс его фракционного состава.

Наиболее близким по технической сущности может рассматриваться способ получения агрохимиката, описанный в [RU №2752942, МПК С05С 9/02, 2021 г.].

Он предусматривает конденсацию карбамида с метилолмочевинной композицией в водной среде в присутствии фосфорной кислоты при температуре (80±3)°С и рН 2,6÷3,3, нейтрализацией полученной суспензии до рН (7±0,3) добавлением мела, доломитовой пыли или аммиака водного, с последующей фильтрацией осадка и его сушкой, а также возвращением водного фильтрата для приготовления исходного раствора карбамида, причем в качестве метилолмочевинной композиции используется карбамидоформальдегидный концентрат КФК-85, а мольное соотношение карбамид: формальдегид в получаемом продукте составляет (2÷1):1.

Синтезируемый подобным способом агрохимикат является азотным удобрением пролонгированного действия с высоким содержанием аммонийного азота и дополнительно включает в качестве микроэлементов фосфор, кальций или магний. К его недостаткам следует отнести возможное присутствие в получаемой композиции небольших количеств свободного формальдегида, которое не превышает 0,1% масс.

Технической задачей изобретения является усовершенствование способа получения комплексного азотного удобрения, исключение из его состава остаточного формальдегида, с расширением областей его использования в сельском хозяйстве.

Указанная цель достигается путем обработки гранул приллированного карбамида неорганическими солями и смесью формальдегидсодержащего продукта и ортофосфорной кислоты с последующим прогревом композиции при (90±2)°С в течение 30 мин, причем в качестве солей применяются дека-гидрат тетрабората натрия, сульфат магния, доломитовая мука, сульфат цинка, внесение которых в почву стимулирует рост растений и повышение их урожайности.

В качестве формальдегидсодержащего продукта наиболее подходящим является карбамидоформальдегидный концентрат марки КФК-85 но ТУ 2223-009-00206492-98 с мольным соотношением формальдегид: карбамид равным 4,8+0,2, содержащий около 85 мас.% смеси моно-, ди- и триметилолмочевин, и формальдегида и примерно 15 масс. % воды [С.В. Афанасьев, С.В. Махлай. Карбамидоформальдегидный концентрат. Технология. Переработка. Монография под ред. д.т.н. Афанасьева С.В. - Самара. Изд. Самарского научного центра РАН. 2012. - 298 с.].

Важно подчеркнуть, что предлагаемый способ предусматривает использование упрощенного технологического устройства для осуществления процесса, и, как результат, сокращаются энергетические затраты и время синтеза агрохимикатов.

Таким образом, сущностью предлагаемого технического решения является способ получения комплексного азотного удобрения пролонгированного действия обработкой приллированного карбамида неорганическими солями и смесью формальдегидсодержащего продукта и ортофосфорной кислоты с последующим прогревом композиции при (90±2)°С в течение 30 мин, причем в качестве неорганических солей используются декагидрат тетрабората натрия, сульфат магния, сульфат цинка или их смесь, а формальдегидсодср-жащим продуктом является карбамидоформальдегидный концентрат КФК-85, при следующем массовом соотношении компонентов, масс.%: карбамид: неорганическая соль или смесь солей: карбамидоформальдегидный концентрат: ортофосфорная кислота=100:(3÷8):(3÷7):(1,4÷2,2).

Его реализация осуществляется следующим образом.

Пример №1

В лабораторный реактор емкостью 0,5 л, снабженный мешалкой и обогревом, загружали 200 г приллированного карбамида по ГОСТ 2081 2010 и 14.4 г декагидрата тетрабората натрия. Содержимое тщательно перемешивали, нагревали до 40°С и вносили 12,0 г карбамидоформальдегидного концентрата КФК-85 с добавкой к нему 3,8 г ортофосфорной кислоты концентрации 77,5% масс. При непрерывном перемешивании температуру реакционной массы поднимали до (90±2)°С и выдерживали при этих условиях в течение 30 минут. Продукт выгружали из реактора, охлаждали до комнатной температуры и измельчали до необходимого размера частиц.

Состав полученного удобрения и его свойства приведены в таблице.

Пример №2

Условия проведения синтеза по примеру 1.

Вместо декагидрата тетрабората натрия взят безводный сульфат магния в количестве 15,0 г.

Состав и свойства полученного комплексного азотного удобрения приведены в таблице.

Пример №3

Условия проведения по примеру 1. Вместо декагидрата тетрабората натрия взято 8 г ZnSO₄, а навески карбамидоформальдегидного концентрата и ортофосфорной кислоты снижены до 10 г и 3,2 г, соответственно. Состав и свойства полученного удобрения изложены в таблице.

Пример №4

Условия синтеза по примеру 1. Вместо декагидрата тетрабората натрия взята смесь, состоящая из 8 г MgSO₄ и 6 г ZnSO₄. Свойства комплексного азотного удобрения приведены в таблице.

Пример №5

Условия синтеза по примеру 1. Вместо 14,4 г декагидрата тетрабората натрия взята смесь неорганических солей, состоящая из 8 г декагидрата тетрабората натрия, 4 г сульфата магния и 3,4 г сульфата цинка.

Состав и свойства синтезированного удобрений по примерам №1-5 изложены в таблице.

Из нее следует, что получаемые составы обладают эффектом пролонгации, так как время их растворения в воде при 25°С примерно в 5-6 раз выше, чем у карбамида.

По сравнению с прототипом, предложенный способ получения комплексных азотных удобрений имеет ряд других существенных преимуществ:

- отсутствие свободного формальдегида в получаемых продуктах, так как мольное соотношение карбамид: формальдегид при их получении свыше 10;

- наличие в их составе микроэлементов (В, Mg, Zn. Р и S), повышающих урожайность различных сельскохозяйственных культур и расширяющих область использования карбамида;

- отсутствие нерастворимых смолосодержащих осадков при растворении синтезированных удобрений в воде.

Применение ортофосфорной кислоты играет позитивную роль, ибо в се присутствии декагидрат тетрабората натрия превращается в борную кислоту и фосфат натрия, которые лучше усваиваются сельскохозяйственными культурами.

И наконец, обработка гранул приллированного карбамида добавкой карбамидоформальдегидного концентрата КФК-85, подавляет слеживаемость при хранении получаемых комплексных удобрений.

Изобретение относится к способам получения комплексных азотных удобрений, содержащих микроэлементы, применяемых в различных почвенно-климатических условиях под разнообразные сельскохозяйственные культуры. Предложен способ получения комплексного азотного удобрения пролонгированного действия, который предусматривает перемешивание приллированного карбамида с неорганической солью в виде тетрабората натрия, или сульфата магния, или сульфата цинка, или их смеси с нагревом до 40°С, затем в смесь вносят карбамидоформальдегидный концентрат КФК-85 с добавкой к нему ортофосфорной кислоты, осуществляют непрерывное перемешивание реакционной массы с прогревом до 90±2°С и выдерживание при этих условиях в течение 30 мин с последующим охлаждением продукта до комнатной температуры и измельчением, при этом массовое соотношение исходных компонентов составляет: приллированный карбамид : неорганическая соль : карбамидоформальдегидный концентрат КФК-85 : ортофосфорная кислота - 100 : (3-8) : (3-7) : (1,4-2,2). Изобретение направлено на усовершенствование способа получения комплексного азотного удобрения, исключение из его состава остаточного формальдегида с расширением областей его использования в сельском хозяйстве, при этом разработанные комплексные удобрения более эффективно повышают урожайность, не вымываются из почвы атмосферными осадками и характеризуются замедленным выделением связанного азота как сами по себе, так и в комбинации с другими продуктами. 1 табл., 5 пр.

Способ получения комплексного азотного удобрения пролонгированного действия, характеризующийся тем, что предусматривает перемешивание приллированного карбамида с неорганической солью в виде тетрабората натрия, или сульфата магния, или сульфата цинка, или их смеси с нагревом до 40°С, затем в смесь вносят карбамидоформальдегидный концентрат КФК-85 с добавкой к нему ортофосфорной кислоты, осуществляют непрерывное перемешивание реакционной массы с прогревом до 90±2°С и выдерживание при этих условиях в течение 30 мин с последующим охлаждением продукта до комнатной температуры и измельчением, при этом массовое соотношение исходных компонентов составляет: приллированный карбамид : неорганическая соль : карбамидоформальдегидный концентрат КФК-85 : ортофосфорная кислота - 100 : (3-8) : (3-7) : (1,4-2,2).