RU2225854C1

RU2225854C1 - Composition of fertilizer and method for obtaining fertilizer

Info

Publication number: RU2225854C1
Application number: RU2003111490/15A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Сергеев; Е.Н. Бойцов; А.В. Солдатов; А.П. Фокеев; И.В. Гусев; Н.В. Чеблаков; А.А. Прокопьев; Н.М. Кузнецов; В.Ф. Перепечко; А.М. Новоселов; П.И. Никипелов
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-03-20

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: the present innovation deals with carbamide-based fertilizer. Composition of fertilizer includes carbamide as foundation and contains 0.1-1.0 weight% carbamidoformaldehyde compound and, also, 0.05-0.15 weight% solid inert inorganic substance. The mentioned substance could be chosen out of the group including calcium carbonate, calcium sulfate, aluminum oxide, silicon dioxide or their mixtures, moreover, carbamidoformaldehyde compound contains 2.5 M formaldehyde and more/M carbamide. The method for obtaining fertilizer deals with obtaining carbamide fusion to supplement it with carbamidoformaldehyde compound followed by fusion granulating, moreover, one should predisperse solid inert inorganic substance in carbamidoformaldehyde compound at the quantity of 5- 100% against the weight of carbamidoformaldehyde compound. Granules have high strength being stable along the whole mass of the product suggested. EFFECT: higher efficiency. 7 cl, 13 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству азотных удобрений, а именно к составу и способу получения удобрений на основе карбамида, и может быть использовано при получении гранулированного карбамида с улучшенными свойствами.The invention relates to the production of nitrogen fertilizers, and in particular to the composition and method of producing fertilizers based on urea, and can be used to obtain granular urea with improved properties.

Карбамид для сельскохозяйственных целей получают в виде гранул. В связи с широким использованием способов перевозки насыпью, потребители удобрений предъявляют особые требования к таким свойствам гранулированного карбамида, как прочность гранул, их слеживаемость и гранулометрический состав. Особенно остро проблема обеспечения потребительских свойств карбамида стоит для удобрений, гранулируемых путем разбрызгивания расплава в охлаждающей газовой (воздушной) или жидкой среде. Этот способ гранулирования, называемый также приллированием, используется в производстве большей части выпускаемого в мире карбамида, однако, получаемые 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.).Urea for agricultural purposes is obtained in the form of granules. Due to the widespread use of bulk transportation methods, fertilizer consumers have special requirements for granular urea properties such as granule strength, caking and particle size distribution. The problem of providing consumer properties of urea is especially acute for fertilizers granulated by spraying the melt in a cooling gas (air) or liquid medium. This granulation method, also called prilling, is used in the production of most of the carbamide produced in the world, however, the obtained granules have lower strength compared to granules obtained by granulation with agglomeration and subsequent rolling with stirring (in a fluidized bed, in rotating drums and etc.).

Известны составы удобрений, включающие карбамид и карбамидоформальдегидное соединение (SU 698967, С 05 С 9/00, 1/02, 1979; SU 1214655, С 07 С 127/01, 1986; SU 1773257, С 05 С 9/02,1992).Fertilizer compositions are known, including urea and urea-formaldehyde compound (SU 698967, C 05 C 9/00, 1/02, 1979; SU 1214655, C 07 C 127/01, 1986; SU 1773257, C 05 C 9 / 02.1992) .

Наиболее близким к предложенному составу по технической сущности является известный состав удобрения, включающий карбамид и карбамидоформальдегидное соединение (КФС), содержащее 2,5 моль формальдегида и более на 1 моль карбамида, в количестве 0,1-0,5% по отношению к массе карбамида (SU 1263688, С 05 С 9/02, 1986). Удовлетворительно решая задачу получения свободно сыпучего продукта с достаточно однородными размерами гранул, этот состав не обеспечивает высокой прочности гранул (прочность составляет 0,6-0,65 кгс/гранулу).Closest to the proposed composition in technical essence is the known composition of the fertilizer, including urea and urea-formaldehyde compound (CFS), containing 2.5 mol of formaldehyde or more per 1 mol of urea, in an amount of 0.1-0.5% relative to the mass of urea (SU 1263688, C 05 C 9/02, 1986). Satisfactorily solving the problem of obtaining a free-flowing product with fairly uniform granule sizes, this composition does not provide high granule strength (strength is 0.6-0.65 kgf / granule).

Известны способы получения удобрений, включающие получение расплава карбамида, введение в расплав КФС и последующее гранулирование расплава (SU 698967, С 05 С 9/00,1/02,1979; SU 1773257, С 05 С 9/02,1992).Known methods for producing fertilizers, including obtaining a urea melt, introducing KFS into the melt and subsequent granulation of the melt (SU 698967, C 05 C 9 / 00.1 / 02.1979; SU 1773257, C 05 C 9 / 02.1992).

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности является известный способ получения удобрения, включающий получение расплава карбамида, введение в расплав КФС, содержащего 2,5 моль формальдегида и более на 1 моль карбамида, в количестве 0,1-0,5% по отношению к массе карбамида и последующее гранулирование расплава (SU 1263688, С 05 С 9/02, 1986). Как указано выше, этот способ не обеспечивает высокой прочности гранул.Closest to the proposed method according to the technical essence is a known method for producing fertilizer, which includes producing a urea melt, introducing into the melt KFS containing 2.5 mol of formaldehyde and more per 1 mol of urea, in an amount of 0.1-0.5% with respect to the mass of urea and subsequent granulation of the melt (SU 1263688, C 05 C 9/02, 1986). As indicated above, this method does not provide high strength granules.

Для повышения прочности гранул удобрения на основе карбамида предложен состав удобрения, включающий карбамид и карбамидоформальдегидное соединение, отличающийся тем, что он дополнительно содержит твердое инертное неорганическое вещество при следующем соотношении компонентов, мас.%:To increase the strength of urea-based fertilizer granules, a fertilizer composition is proposed that includes urea and a urea-formaldehyde compound, characterized in that it additionally contains a solid inert inorganic substance in the following ratio, wt.%:

Инертное неорганическое вещество 0,05-0,15Inert inorganic substance 0.05-0.15

Карбамидоформальдегидное соединение 0,1-1,0Urea-formaldehyde compound 0.1-1.0

Карбамид ОстальноеUrea Else

Для получения указанного технического результата предложен также способ получения удобрения, включающий получение расплава карбамида, введение в расплав карбамидоформальдегидного соединения и последующее гранулирование расплава, отличающийся тем, что в карбамидоформальдегидном соединении предварительно диспергируют твердое инертное неорганическое вещество.To obtain the technical result, a method for producing fertilizer is also proposed, which includes producing a urea melt, introducing a urea-formaldehyde compound into the melt and then granulating the melt, characterized in that a solid inert inorganic substance is pre-dispersed in the urea-formaldehyde compound.

При осуществлении предложенного изобретения твердое инертное неорганическое вещество может быть выбрано из группы, включающей карбонат кальция, сульфат кальция, оксид алюминия, диоксид кремния или их смеси. КФС, содержащее 2,5 моль формальдегида и более на 1 моль карбамида, может содержать, например, 3,5-5 моль формальдегида на 1 моль карбамида. КФС получают любым известным способом (например: SU 1214655, С 07 С 127/01, 1986; SU 1263688, С 05 С 9/02,1986).In the implementation of the proposed invention, a solid inert inorganic substance can be selected from the group comprising calcium carbonate, calcium sulfate, alumina, silicon dioxide, or mixtures thereof. CFS containing 2.5 mol of formaldehyde or more per 1 mol of urea may contain, for example, 3.5-5 mol of formaldehyde per 1 mol of urea. CFS is obtained by any known method (for example: SU 1214655, C 07 C 127/01, 1986; SU 1263688, C 05 C 9 / 02.1986).

Указанные инертные твердые неорганические вещества могут вводиться в предложенный состав как в виде химических реагентов, так и в виде природных минералов или промышленных продуктов, например, сульфат кальция в виде природного гипса или фосфогипса (промышленного отхода), карбонат кальция в виде мела, диоксид кремния в виде диатомита, оксид алюминия в виде глинозема и т.п.These inert solid inorganic substances can be introduced into the proposed composition in the form of chemicals or in the form of natural minerals or industrial products, for example, calcium sulfate in the form of natural gypsum or phosphogypsum (industrial waste), calcium carbonate in the form of chalk, silicon dioxide in the form of diatomite, alumina in the form of alumina, etc.

При осуществлении предложенного способа порошкообразное твердое инертное неорганическое вещество вводят в КФС в количестве 5-100% от массы КФС для того, чтобы соблюдались массовые соотношения ингредиентов предложенного состава.When implementing the proposed method, a powdered solid inert inorganic substance is introduced into CFS in the amount of 5-100% by weight of CFS in order to observe the mass ratios of the ingredients of the proposed composition.

Хотя известны составы удобрений на основе карбамида, содержащие твердые инертные неорганические вещества, в частности, соединения кальция и кремния (Revista de chimie, 1987, v.38, №5, р.402), алюмосиликат, содержащий или не содержащий кобальт (SU 1611900, С 05 С 1/02, С 05 D 9/02,1990), и получаемые путем введения твердого инертного неорганического вещества в расплав карбамида и последующего гранулирования, использование этих составов и способов обеспечивает повышение прочности гранул, удовлетворяющее современным требованиям, лишь при введении добавки в значительном количестве (в основном, около 0,5% и выше). Введение таких количеств этих добавок и равномерное распределение их в массе карбамида, во-первых, затруднительно в промышленных условиях в связи с низкой вязкостью расплава карбамида и большой скоростью осаждения твердых частиц, и, во-вторых, чревато опасностью снижения основного качественного показателя карбамида - содержания азота - ниже конкурентоспособного уровня.Although carbamide-based fertilizer compositions are known that contain solid inert inorganic substances, in particular calcium and silicon compounds (Revista de chimie, 1987, v.38, No. 5, p. 422), aluminosilicate containing or not containing cobalt (SU 1611900 , С 05 С 1/02, С 05 D 9 / 02,1990), and obtained by introducing a solid inert inorganic substance into a urea melt and subsequent granulation, the use of these compositions and methods provides an increase in the strength of granules that meets modern requirements only when introduced additives in significant amount (mainly about 0.5% and higher). The introduction of such amounts of these additives and their uniform distribution in the mass of urea is, firstly, difficult in industrial conditions due to the low viscosity of the urea melt and the high rate of deposition of solid particles, and, secondly, is fraught with the danger of lowering the main quality indicator of urea - content nitrogen - below a competitive level.

В предложенном составе ранее не известное совместное использование КФС и твердого инертного неорганического вещества, вводимого в незначительных количествах, обеспечивает высокую прочность гранул (1,2-1,5 кгс/гранулу). Предварительное введение твердого инертного неорганического вещества в КФС по предложенному способу повышает стабильность дисперсии, равномерность ее распределения в расплаве карбамида и, следовательно, постоянство высокой прочности гранул по всей массе произведенного удобрения, с незначительными отклонениями от средних величин.In the proposed composition, the previously unknown joint use of KFS and a solid inert inorganic substance, introduced in small quantities, provides high strength granules (1.2-1.5 kgf / granule). The preliminary introduction of a solid inert inorganic substance in KFS by the proposed method improves the stability of the dispersion, the uniformity of its distribution in the urea melt and, therefore, the constancy of the high strength of the granules throughout the fertilizer produced, with slight deviations from the average values.

Сущность изобретения иллюстрируется приведенными ниже примерами. Примеры 1-11 иллюстрируют конкретное воплощение предложенного состава удобрения, примеры 1, 3-11 - также способа его получения. Примеры 12 и 13 являются сравнительными: пример 12 иллюстрирует получение состава, соответствующего прототипу, пример 13 - состава, содержащего твердое неорганическое вещество, но не содержащего КФС.The invention is illustrated by the following examples. Examples 1-11 illustrate a specific embodiment of the proposed composition of the fertilizer, examples 1, 3-11 are also methods for its preparation. Examples 12 and 13 are comparative: example 12 illustrates the preparation of a composition corresponding to the prototype, example 13 - a composition containing a solid inorganic substance, but not containing CFS.

ПРИМЕР 1. К 60 мас. ч. карбамидоформальдегидного соединения (КФС), полученного взаимодействием карбамида с формальдегидом при мольном отношении 1:4,5, добавляют 10 мас. ч. порошкообразного мела и тщательно перемешивают до образования устойчивой дисперсии. 0,35 мас. ч. полученной дисперсии добавляют к 100 мас. ч. расплавленного карбамида, тщательно перемешивают, отбирают расплав с помощью капилляра и выпускают расплав из капилляра в резервуар с инертной высококипящей органической жидкостью, имеющей комнатную температуру. При падении в слое жидкости капли расплава затвердевают с образованием гранул. После окончательного охлаждения гранулы отделяют от жидкости, высушивают в токе воздуха, отбирают просеиванием фракцию с размером гранул в пределах 2,5-3,0 мм и определяют их статическую прочность по ГОСТ 2081-92, как среднее из 20 измерений. Состав, условия его получения и свойства по этому и последующим примерам приведены в таблице.EXAMPLE 1. To 60 wt. including urea-formaldehyde compounds (CFS), obtained by the interaction of urea with formaldehyde at a molar ratio of 1: 4.5, add 10 wt. including powdered chalk and mix thoroughly until a stable dispersion is formed. 0.35 wt. including the resulting dispersion is added to 100 wt. including molten urea, mix thoroughly, select the melt using a capillary and release the melt from the capillary into a tank with an inert high-boiling organic liquid at room temperature. When falling in the liquid layer, the melt drops solidify with the formation of granules. After the final cooling, the granules are separated from the liquid, dried in a stream of air, a fraction with a granule size in the range of 2.5-3.0 mm is selected by sieving and their static strength is determined according to GOST 2081-92 as the average of 20 measurements. The composition, conditions for its preparation and properties for this and subsequent examples are given in the table.

ПРИМЕР 2. Состав получают и испытывают аналогично примеру 1, с тем отличием, что КФС и мел раздельно добавляют к расплаву карбамида.EXAMPLE 2. The composition is obtained and tested analogously to example 1, with the difference that CFS and chalk are separately added to the urea melt.

ПРИМЕРЫ 3-10. Состав получают и испытывают аналогично примеру 1, меняя количество и/или характер добавок.EXAMPLES 3-10 The composition is obtained and tested analogously to example 1, changing the amount and / or nature of the additives.

ПРИМЕР 11. К 485 кг КФС, полученного взаимодействием карбамида с формальдегидом при мольном отношении 1:4,5, добавляют 74 кг измельченного технического мела с размером частиц 0,05-0,1 мм и тщательно перемешивают. Полученную дисперсию, продолжая ее постоянное перемешивание, вводят со скоростью 200 кг/ч в поток расплава карбамида (45600 кг/ч), полученный на установке карбамида путем выпаривания его водного раствора и поступающий в грануляционную башню. При разбрызгивании расплава во встречном потоке воздуха, подаваемого в башню, капли расплава затвердевают с образованием гранул, которые охлаждают в нижней части башни. Прочность гранул определяют так же, как в примере 1.EXAMPLE 11. To 485 kg of CFS obtained by the interaction of urea with formaldehyde at a molar ratio of 1: 4.5, add 74 kg of ground technical chalk with a particle size of 0.05-0.1 mm and mix thoroughly. The resulting dispersion, while continuing its constant mixing, is introduced at a rate of 200 kg / h into the urea melt stream (45600 kg / h) obtained at the urea plant by evaporation of its aqueous solution and entering the granulation tower. When the melt is sprayed in the oncoming air stream supplied to the tower, the melt drops solidify with the formation of granules, which are cooled in the lower part of the tower. The strength of the granules is determined in the same way as in example 1.

ПРИМЕР 12 (сравнительный). Состав получают и испытывают аналогично примеру 1, с тем отличием, что к расплаву карбамида добавляют только КФС, без мела.EXAMPLE 12 (comparative). The composition is obtained and tested analogously to example 1, with the difference that only CFS is added to the urea melt, without chalk.

ПРИМЕР 13 (сравнительный). Состав получают и испытывают аналогично примеру 1, с тем отличием, что к расплаву карбамида добавляют только мел, без КФС.EXAMPLE 13 (comparative). The composition is obtained and tested analogously to example 1, with the difference that only chalk is added to the urea melt, without CFS.

Claims

1. The composition of the fertilizer, including urea and urea-formaldehyde compound, characterized in that it additionally contains a solid inert inorganic substance in the following ratio of components, wt.%:

Inert inorganic substance 0.05 - 0.15

Urea-formaldehyde compound 0.1 - 1.0

Urea Else

2. The composition according to claim 1, characterized in that the solid inert inorganic substance is selected from the group comprising calcium carbonate, calcium sulfate, aluminum oxide, silicon dioxide, or mixtures thereof.

3. The composition according to claim 1 or 2, characterized in that the urea-formaldehyde compound contains 2.5 mol of formaldehyde or more per 1 mol of urea.

4. A method of producing fertilizer, comprising obtaining a urea melt, introducing a urea-formaldehyde compound into the melt and then granulating the melt, characterized in that a solid inert inorganic substance is pre-dispersed in the urea-formaldehyde compound.

5. The method according to claim 4, characterized in that the solid inert inorganic substance is selected from the group comprising calcium carbonate, calcium sulfate, alumina, silicon dioxide or mixtures thereof.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the urea-formaldehyde compound contains 2.5 mol of formaldehyde or more per 1 mol of urea.

7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the solid inert inorganic substance is introduced in an amount of 5-100% by weight of the urea-formaldehyde compound.