Способ стабилизации жидких комплексных удобрений Советский патент 1992 года по МПК C05C9/02 

Техническое решение относится к химической промышленности, к способам получения минеральных удобрений, к совершенствованию технологии получения, транспортировки и хранения растворов минеральных удобрений, содержащих40 мас.% нитрата аммония и 30 мас.% карбамида, известных под техническим названием КАС. Изобретение может найти применение в сельском хозяйстве.

Использование жидких минеральных удобрений типа КАС по сравнению с твердыми имеет ряд преимуществ, заключающихся в равномерном распределении питательных веществ в почве, снижении загрязнения окружающей среды и возможности более эффективной организации процессов транспортировки и хранения удобрений (в частности, касающихся долговечности оборудования).

О сохранности удобрений можно судить, используя фактор неизменности их состава. При получении, транспортировке и особенно, хранении растворов КАС происходит взаимодействие металла емко- . стей (углеродистой стали) с наиболее агрессивными компонентами состава удобрений. Снижение скорости коррозии углеродистой стали неизбежно улучшает потребительские свойства КАС-растворов, т.к. состав их остается практически неизменным в течение длительного времени, отсутствует загрязнение продуктами коррозии.

Известны способы получения минеральных удобрений путем введения стабилизаторов в жидкую смесь удобрений, в качестве которых используется фосфо- гипс. Фосфогипс вводят в количестве 2-5 мас.%.

-4 00

Ю СО

Недостатком способа является низкая устойчивость стабилизированных удобрений при хранении (выпадение осадка).

Известен способ получения жидких азотсодержащих удобрений на основе карбамида и аммиачной селитры (КАС), содержащих микроэлементы. Способ включает введение в КАС фильтрата - отхода производства переработки цветных металлов. Цель данного решения - повышение качества удобрений за счет улучшения его физико- химических и эксплуатационных свойств путем вводимых микроэлементов. Температура кристаллизации минус 2-19°С, стабильность, устойчивость при хранении 3-4 мес.

Недостатками технического решения являются:

-низкая стабильность при хранении (3- 4 мес),

-сложность процесса за счет следующих операций: получение фильтрата путем обработки пыли 25%-ным водным аммиаком с дальнейшей декантацией и фильтрацией: нагревание раствора до 35-50°С для полного растворения.

Наиболее близким техническим решением является способ получения жидких удобрений путем рведения стабилизирующей добавки, в качестве которой используют надсернокислую соль аммония, натрия или калия (3). Это позволяет хранить удобрения без изменения из физико-химических свойств более 1 года, позволяет снизить их коррозионную активность,

Коэффициент торможения скорости коррозии,рассчитанный нами,колеблется в пределах от 30 до 80.

К недостаткам указанного способа необходимо отнести

-недостаточно длительный срок хранения удобрений (1-2 года),

-относительно низкие коэффициенты торможения скорости коррозии, величина которых равна 31,4, 39,0, 54 и 82 в зависимости от концентрации и природы вводимо- г о вещества, используемого в качестве стабилизатора.

В одном из случаев при использовании KaSaOe наблюдали даже рост скорости коррозии 0,58 мм/год против 0,32 мм/год в растворе без стабилизирующей добавки.

Целью технического решения является повышение стабильности удобрений при длительном хранении на основе нитрата аммония и карбамида, и снижение коррозионной активности среды.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом, который осуществляется путем введения стабилизирующей добавки

- 3(5)-метил пиразол а или диметилпиразо- ла или метилпиразолина, в количестве 0,5- 5% от массы удобрения.

Способ осуществляется следующим образом,

К 1000 г раствора КАС, содержащего 400 г NH4N03 и 300 г CO(NH2)2, добавляют 5-50 г 3(5)-метилпиразола или его производного. Получают прозрачный раствор

жидких удобрений, который хранится без изменений физико-химических свойств в течение 2-4 лет. Скорость коррозии углеродистой стали марки СТ.З в растворе нитрата аммония и карбамида находится в

пределах 10-13,4 мм/год, а в присутствии 3(5)-метилпиразола или его производного снижается в 53-292 раза при степени защиты 98Л-99,7%.

Присутствие 3(5)-метилпиразола или его производных в растворе удобрения способствует блокировке активных центров металлической поверхности, что приводит к существенному снижению скорости коррозии углеродистой стали. Установлено, что нитраты меди, цинка и кобальта образуют комплексы с 3(5)-метилпиразолом. С достаточно высокой степенью вероятности можно предположить, что нитрат железа,

металла, входящего в ту же группу элементов периодической системы им. Д.И.Менделеева, что и СО также образует пиразольные полихелзты, В дополнение к блокировке активных центров, по-видимому, имеет меего и образование разветвленных молекул, которые механически защищают поверхность.

П р и м е р 1. В раствор, состоящий из 400 г NH4N03 и 300 г СО (NN2)2 остальное до

1000 г вода, помещают образцы стали Ст.З. После выдержки их в указанном растворе в термостатируемом стеклянном сосуде гравиметрическим методом определяют скорость разрушения образцов и изменение

цвета и состава раствора. Скорость коррозии металла составляет 11,7 мм/год. На дне , сосуда образуется осадок уже через 100 часов и снижается концентрация азота.

Пример 2. К 1000 г раствора КАС,

содержащего 400 г ЫЖМОз и 300 г CQ(NH2)2 добавляют 5 г стабилизирующей добавки 3(5)-метилпиразола. Образовавшийся прозрачный раствор удобрения хранится без изменений физико-химических свойств,

без о ;ззования осадка 4,2 года. Агрессивно- о раствора по отношению к углеродистой стали Ст.З определяют по убыли массы металла после испытаний при температуре 40°С. Степень защиты характеризующая полноту подавления коррозии

составляется 99,7%, коэффициент торможения скорости коррозии - 292.

Пример 3, К 1000 г раствора КАС, содержащего 400 г МЩМОз и 300 г CO(NHa)2, добавляют 5 г диметилпиразола. Образовавшийся прозрачный раствор удобрения хранится без изменений его физико- химических свойств 4 года. Степень защиты составляет 98,3%, а коэффициент торможения-90.

Пример А. К 1000 г раствора КАС, содержащего 400 г МН4МОз и 300 г CO(NH2)2, добавляют 5 г метилпиразолина, Образовавшийся прозрачный раствор удобрения хранится без изменений его физико-химических свойств 3,8 года. Степень защиты составляет 98,9%, коэффициент торможения 58,5.

Пример 5. К 1000 г раствора КАС, содержащего 400 г МНММОз и 300 г CO(NH2)2, добавляют 50 г 3(5)-метилпиразола. Образовавшийся прозрачный раствор удобрения хранится без изменений физико- химических свойств 4,2 года. Стабилизирующий эффект равен 98,1%, а коэффициент торможения - 53,2.

Пример 6. К 1000 г раствора КАС, содержащего 400 г и 300 г CO(NH2)2, добавляют 75 г 3(5)-метилпиразо- ла. Степень защиты составляет 81,2%, коэф- фициент торможения - 5,3, сохранность 2 года 10 мес.

Пример. К 1000 г раствора КАС, содержащего 400 г и 300 г СО ( ), добавляют 4 г 3(5)-метилпиразола. Степень защиты со- ставляет 80,4% коэффициент торможения - 5,1, сохранность 3 года.

Предложенный способ позволит по сравнению с прототипом:

увеличить срок хранения удобрения как минимум в 2 раза.

существенно уменьшить коррозионную активность агрессивной среды, что позволит снизить в 1,7-3,5 раза скорость коррозии углеродистой стали, а тем самым увеличить срок использования сельскохозяйственного оборудования.

Преимущества предлагаемого способа проявляются при использовании получаемого удобрения на открытых полях. Многочисленные данные по урожайности растений и длительности использования удобрения свидетельствуют об ощутимых преимуществах добавки 3(5)-метилпиразо- . ла или его производных.

Использование 3(5)-метилпиразола или его производных в качестве стабилизатора позволит исключить необходимость создания технологии получения медленнодействующих удобрений, способствует снижению загрязнения природных вод нитратами.

При введении ниже 0,5% вводимого вещества не обеспечивается ни стабильность удобрения, ни оптимальная степень коррозионной защиты. При концентрации выше 5% сказывается экономическая нецелесообразность и не наблюдается повышения стабильности при хранении,

Формула изобретения Способ стабилизации жидких комплексных удобрений, включающий введение в раствор стабилизирующей добавки, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности при длительном хранении удобрений на основе нитрата аммония и карбамида, а также снижения коррозионной активности, в качестве добавки используют 3(5)метилпиразол, или диметил- пиразол или метилпиразолин, взятых в количестве 0,5-5,0% от массы удобрения.

Назначение: к области химической технологии для получения, транспортировки и хранения растворов( минералйных удобрений, содержащих 40 мас.% нитрата аммония и 30 мас.% карбамида. Сущность: для повышения стабильности удобрения при длительном хранении на оснбве нитрата, аммония и карбоната и енмжеьия коррозионной актив 1осш в качесгёе стаби- лизирунзщей добавки используют 3(5)-ме- тилпмраэол или дмметилпиразол. или мети лпиразолин, взятый в количестве 0,5- 5,0% о массы удобрения.