BR112014032176B1

BR112014032176B1 - Processo contínuo para a fabricação de um fertilizante de fósforo/potássio (p/k) ácido, sólido, livremente fluente e fertilizante

Info

Publication number: BR112014032176B1
Application number: BR112014032176-0A
Authority: BR
Inventors: Talia Aviv; Uri Sasson Cohen; Itsik Aroch; Doron Orgil
Original assignee: Rotem Amfert Negev Ltd.
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2021-07-27
Also published as: MX360093B; EP2867159A4; CA2876553C; JP2015525727A; IL220686A; BR112014032176A2; US9278890B2; PL2867159T3; WO2014002098A8; ZA201409267B; WO2014002098A1; US20150158778A1; AU2013282720A1; EP2867159A1; CN104507857A; IL220686A0; AU2013282720B2; MX2014015472A; EP2867159B1; ES2911233T3

Abstract

processo contínuo para a fabricação de um fertilizante de fósforo/potássio (p/k) ácido, sólido, livremente fluente e fertilizante. a invenção proporciona um processo contínuo para a fabricação de um fertilizante de fósforo / potássio de produtos químicos básicos. o fertilizante é um sólido livremente fluente, estável em armazenamento, que consiste principalmente de um fosfato de fórmula kh5(po4)2.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um método de fabricação de um fertilizante rico em fósforo e potássio, particulado ácido, que é fácil de armazenar e manusear, de produtos químicos básicos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] O crescimento da população mundial exige sempre crescente produção agrícola e mantém a demanda por fertilizantes em alta. Dois nutrientes principais, fósforo e potássio (P / K), podem vantajosamente ser fornecidos como fosfatos de potássio. Inúmeras aplicações agrícolas requerem fertilizantes ácidos, que produzem soluções aquosas concentradas sem formar precipitados em soluções de estoque, e que não deixam depósitos prejudiciais ou inúteis no solo, enquanto melhora a absorção dos nutrientes nas plantas. WO 2007/102159 proporciona uma composição à base de partículas de fosfato de potássio, que se dissolve facilmente em água para se obter uma solução ácida clara, a composição sendo fabricada a partir de ácido fosfórico e fosfato monopotássico. Idealmente, os fertilizantes devem estar disponíveis a partir de processos de baixo custo, e devem ter uma consistência adequada para fácil manuseio. A arte ainda não fornece fertilizantes suficientes com as características exigidas, adequados para todas as situações, e uma necessidade é sentida para novos processos em larga escala para a produção desses fertilizantes. É um objetivo de a presente invenção proporcionar um processo contínuo para a fabricação de um fertilizante de P/K granular ácido, fácil de manusear.

[0003] É também um objetivo da invenção proporcionar um processo contínuo para a fabricação de um fertilizante de P/K ácido sólido a partir de produtos químicos de base.

[0004] É um outro objetivo da invenção proporcionar um fertilizante sólido fornecendo fósforo e potássio, em quantidades essencialmente equiatômicas.

[0005] É ainda um outro objetivo da invenção proporcionar um fertilizante sólido fornecendo fósforo e potássio, sendo o fertilizante livremente fluente e com uma baixa tendência para empastar.

[0006] Constitui ainda um outro objetivo da presente invenção proporcionar um método contínuo para a fabricação de um fertilizante de P/K ácido, sólido, fácil de manusear, a partir de ácido fosfórico e hidróxido de potássio.

[0007] Outros objetivos e vantagens da presente invenção irão aparecer com a descrição que segue.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] A presente invenção proporciona um processo contínuo para a fabricação de um fertilizante de fósforo / potássio (P / K) ácido, sólido, livremente fluente, compreendendo as etapas de i) proporcionar ácido fosfórico agricolamente aceitável (PA) e parcialmente neutralizando-o com um neutralizador selecionado de fosfato monopotássico (MKP) e hidróxido de potássio (KOH), proporcionando assim uma mistura aquosa, a qual fornece um valor de pH menor do que 3,0 quando diluída dez vezes com água; ii) secar a referida mistura aquosa da etapa i) num secador a vácuo a uma temperatura entre 70 e 120 °C e uma pressão de 500 mbar no máximo, obtendo assim um material sólido que compreende menos do que 5% em peso de água; iii) resfriamento do referido material sólido da etapa ii) a temperatura ambiente; e iv) mistura do referido material sólido resfriado com uma fonte de magnésio sólido numa quantidade de 0,1 a 3% em peso, com base no referido material sólido resfriado; obter assim o fertilizante sólido livremente fluente sem tendência a empastar, compreendendo um fosfato ácido de fórmula KH5(PO4)2 e água numa quantidade de 5% ou menos em peso. A referida etapa de secagem compreende o contato de um fluxo líquido que compreende um fosfato de fórmula KH5(PO4)2 com uma superfície sólida que compreende o mesmo fosfato. A referida etapa de secagem compreende de preferência combinar continuamente um fluxo líquido que compreende um fosfato da fórmula KH5(PO4)2 com um sólido parcialmente seco que compreende o mesmo fosfato. O processo pode compreender o gotejamento do referido fluxo de líquido sobre o referido sólido parcialmente seco. O processo contínuo de acordo com a invenção compreende de preferência a etapa da preparação de uma solução concentrada de PA, e uma fase líquida que compreende um neutralizador selecionado de MKP e KOH. O referido PA e o neutralizador reagem num reator de preferência mantido a uma temperatura de 70 a 120 °C. A referida etapa de secagem é de preferência realizada numa unidade de secagem mantida a uma temperatura de 70 a 120 °C, a uma pressão de, no máximo, 500 mbar. A referida etapa de fazer reagir o referido PA com o referido neutralizador é de preferência separada no tempo e no espaço entre a referida etapa de secagem. A referida etapa de neutralização pode, num aspecto da invenção, compreender a reação de MKP com PA numa proporção em peso de 1,32 a 1,85. Numa forma de realização, a referida proporção em peso entre MKP e PA é 1,43 a 1,85. Em outro aspecto da invenção, a referida etapa de neutralização compreende a reação de KOH com PA numa proporção em peso de 0,28 a 0,33. Numa forma de realização, a proporção em peso de KOH e PA é de 0,29 a 0,33. A referida etapa de secagem, de preferência atinge o teor de água 1% em peso ou menos. Numa forma de realização preferida, a referida quantidade de água está entre 0,1 e 0,6% em peso. A referida fonte de magnésio no processo de acordo com a invenção é selecionada a partir de óxido de magnésio, hidróxido de magnésio e carbonato de magnésio.

[0009] Numa forma de realização preferida da invenção, o processo é realizado num aparelho que integra um reator em que ocorre a reação de neutralização e um secador a vácuo em que a água é removida, em que os produtos da reação entre o referido PA e o referido neutralizador se movem continuamente através do referido aparelho, convertendo assim continuamente os reagentes em fosfato de potássio ácido sólido livremente fluente. O referido aparelho compreende preferencialmente unidade de reator, unidade de secagem, unidade de resfriamento, transporte de meios para mover esses produtos entre as unidades, e meios de controle para checar a composição e umidade do produto e para a regulação da velocidade de movimentação do produto. Os reagentes, PA e o neutralizador, são continuamente alimentados para o aparelho, e a mistura move-se continuamente através do mesmo.

[0010] A invenção é direcionada a um fertilizante P/K ácido, livremente fluente, particulado, preparado a partir de PA, e MKP ou KOH, o fertilizante compreendendo partículas revestidas com fosfato de magnésio. O fertilizante livremente fluente, particulado compreende fosfato de potássio ácido da fórmula KH5(PO4)2 e contém no máximo 5% em peso de água. O fertilizante particulado, livremente fluente de acordo com a invenção exibe uma baixa tendência para a aglomeração e é estável durante o armazenamento. Numa forma de realização preferida da invenção, o fertilizante particulado, livremente fluente, consiste em pelo menos 85% em peso de fosfato de potássio da fórmula KH5(PO4)2, água numa quantidade inferior a 5% em peso, e magnésio em uma quantidade de no máximo 2% em peso.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0011] A invenção refere-se a um processo contínuo de fabricação de um fertilizante sólido livremente fluente que consiste essencialmente em fosfato de potássio ácido da fórmula KH5(PO4)2. O processo contínuo inclui as fases de i) reação de ácido fosfórico em fase líquida aquosa (PA) com fosfato monopotássico (MKP) ou com hidróxido de potássio (KOH); ii) a secagem da mistura aquosa da etapa i sob vácuo, obtendo assim um sólido; iii) resfriamento do sólido da etapa ii; e iv) misturar o sólido resfriado da etapa iii com uma fonte de magnésio sólido. A reação da etapa i) é realizada num reator com agitação com camisa aquecida. Os reagentes são aquecidos a uma temperatura entre 70 a 120 °C. O produto de reação é alimentado para o secador a vácuo aquecido a uma temperatura entre 70 a 120 °C. Após a secagem, o produto sólido é resfriado até à temperatura ambiente e misturado com cerca de 3% em peso ou menos, com base no referido produto sólido resfriado, de fonte de magnésio sólido. A referida fonte de magnésio pode ser selecionada, por exemplo, a partir de óxido de magnésio, hidróxido de magnésio e carbonato de magnésio.

[0012] Foi agora encontrado que o fosfato de potássio acído sólido exibindo qualidades de manipulação superiores pode ser obtido em qualquer escala, por um processo contínuo que compreende uma neutralização parcial de PA com MKP ou com KOH e secagem sob vácuo, seguida por uma etapa de mistura com uma fonte de magnésio sólido. O sólido livremente fluente compreende essencialmente material da fórmula KH5(PO4)2, tem uma baixa tendência para a aglomeração, e pode ser vantajosamente empregado diretamente como fertilizante, ou na preparação de soluções concentradas de vários nutrientes.

[0013] Geralmente, o processo da invenção inclui uma etapa de neutralizar parcialmente PA. Em um primeiro aspecto da invenção, PA é misturado com MKP numa quantidade de 1,32 a 1,85 em partes em peso de MKP por uma parte em peso de PA. Numa forma de realização da invenção, o montante é 1,43 a 1,85 partes em peso de MKP por uma parte em peso de PA. Em um segundo aspecto da invenção, PA é misturado com KOH em uma quantidade de 0,28 a 0,33 partes em peso de KOH por uma parte em peso de PA. Numa forma de realização da invenção, a quantidade de 0,29 a 0,33 em partes em peso de KOH por uma parte em peso de PA. Numa forma de realização, o processo contínuo de acordo com a invenção inclui a etapa de preparação da mistura aquosa de ácido fosfórico branco, e KOH em uma quantidade aproximadamente semimolar. Numa outra forma de realização, o processo contínuo de acordo com a invenção inclui a etapa de preparação da mistura aquosa de ácido fosfórico branco, MKP e em uma quantidade aproximadamente equimolar. Em ainda outra forma de realização, o processo contínuo de acordo com a invenção inclui a etapa de preparação da mistura aquosa de ácido fosfórico branco com KOH em um ligeiro excesso sobre a quantidade semimolar. Numa outra forma de realização, o processo contínuo de acordo com a invenção inclui a etapa de preparação da mistura aquosa de ácido fosfórico branco com MKP em um ligeiro excesso sobre a quantidade equimolar.

[0014] O processo contínuo da presente invenção compreende uma etapa de mistura de dois pós, um pó de fosfato de potássio ácido e uma fonte de magnésio alcalino, tais como hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio.

[0015] Assim, um processo contínuo para a fabricação de um fertilizante P/K ácido particulado não aglomerante anti-aglomeração de produtos químicos básicos, foi agora fornecido, compreendendo, numa forma de realização, as etapas simples de i) proporcionar uma solução aquosa concentrada de ácido fosfórico (PA), e neutralizador aquoso (Neut) selecionado a partir de hidróxido de potássio (KOH) e fosfato monopotássico (MKP), ii) fazer reagir os referidos dois componentes aquosas a uma proporção em peso de PA / Neut proporcionando fosfato de potássio ácido, essencialmente da fórmula KH5(PO4)2, em uma fase líquida, iii) secagem da fase líquida por contato sob condições de vácuo, com a superfície sólida compreendendo fosfato ácido obtendo assim um sólido granular, iv) resfria o pó e mistura com uma fonte de magnésio sólido, em que a obtenção de fertilizante final livremente fluente, em que as referidas etapas ocorrem gradualmente em locais adjacentes separados no tempo e espaço, permitindo uma transformação contínua de líquido PA e neutralizador em fertilizante P/K granular superior.

[0016] A invenção refere-se a um processo contínuo rentável para fabricar um fertilizante sólido livremente fluente, de preferência branco, consistindo em fosfato de potássio ácido. Numa forma de realização, o fosfato ácido está presente essencialmente como um composto da fórmula KH5(PO4)2. Em outra forma de realização, o fosfato ácido está presente essencialmente como uma mistura homogênea de KH5(PO4)2, com uma pequena quantidade de excesso de PA. As matérias-primas são continuamente incorporadas na fase líquida. Os reagentes, PA, KOH, ou, eventualmente, MKP, assim incluem substâncias químicas comuns, que podem ser fornecidas em quaisquer níveis de pureza, tanto quanto em agricultura materiais inaceitáveis são excluídos. Num arranjo preferido do processo, duas matérias- primas aquosas formam dois fluxos de reagente que fluem para um reator provido de controle de temperatura e pressão. O reator é capaz de manter a mistura de reação, de preferência a temperaturas de entre 70 °C a 120 °C. O produto líquido da reação continua para um secador a vácuo com capacidade para manter os materiais de preferência a uma temperatura de 70 °C a 120 °C e a uma pressão de 500 mbar ou menos. O líquido a partir do reator é levado para o secador, possivelmente bombeado ou injetada na superfície do secador coberto por uma camada de fosfato de potássio sólido ácido. A velocidade de alimentação é controlada de acordo com a capacidade do secador a vácuo para remover continuamente o vapor. Os ditos reagentes, ao entrar no processo, compreendem água em quantidades que não interfiram com a velocidade de reação necessária. Pó ou grânulos compreendendo KH5(PO4)2 são inicialmente localizados no secador a vácuo, antes de começar o regime contínuo. Numa forma de realização preferida, uma camada de KH5(PO4)2, seco abrange as paredes do secador, por exemplo, do transportador de parafuso. O material é geralmente raspado das paredes do secador, deixando uma parte do sólido para o contato da solução fresca. O material sólido, secado parcialmente, assim, move-se lentamente ao longo da unidade do secador a vácuo e é descarregado para o refrigerador. O fosfato seco é misturado com uma fonte de magnésio, tal como o óxido de magnésio. Surpreendentemente, este etapa melhora ainda mais o carácter não aglomerante do fertilizante, o qual pode ser armazenado por tempo prolongado e, em seguida, pode ser facilmente manuseado. A referida fonte de magnésio é misturada depois de referida etapa de secagem. Numa forma de realização preferida, a referida fonte de magnésio é misturada após a referida etapa de resfriamento. Acredita- se pelos inventores que a mistura do fosfato ácido de partículas com um sal de magnésio ou óxido básico leva a uma reação de neutralização sobre a superfície de partículas de fosfato, proporcionando assim uma camada de fosfato de magnésio e estabilizando a partícula.

[0017] A invenção proporciona um processo contínuo para a conversão de produtos químicos básicos, PA e KOH, ou PA e MKP, em um fertilizante de P/K, livremente fluente, granular, concentrado, proporcionando pH ácido, por exemplo, um pH inferior a 3, quando diluído para uma solução aquosa a 1% solução.

[0018] A capacidade de escoamento de um produto fertilizante é determinada medindo o tempo necessário para que 300 g de fertilizante fluam através de um cone truncado feito de aço inoxidável, sendo o vértice cortado para se obter um orifício de 1 cm de diâmetro. O tempo, t tomado por 300 g de produto, após a abertura do furo, é comparado com o tempo necessário para que 300 g de MPK padrão fluam bem (ou outro fertilizante de fluxo livre), ts, e a fluidez relativa em %, f, é calculado de acordo com a fórmula: f = 100 * tg / t

[0019] A fluidez relativa do fertilizante de acordo com a invenção é, de preferência, pelo menos 50%, tal como pelo menos 60% ou pelo menos 70%, por exemplo, pelo menos 80% ou pelo menos 85%.

[0020] A invenção refere-se a um método contínuo para fornecer um fertilizante não aglomerante, granular, livremente fluente, ácido, solúvel, sólido, rico em P/K, fácil de manusear e pronto para misturar com nutrientes adicionais. O fertilizante da invenção consiste essencialmente de fosfato de potássio da fórmula KH5(PO4)2. Isso significa que o fertilizante contém principalmente o fosfato ácido da fórmula, por exemplo, entre 85% em peso e 95% em peso de fosfato de potássio da referida fórmula, preferencialmente pelo menos 90% em peso, compreendendo o restante PA, água, e magnésio. Outros componentes agricolamente aceitáveis podem estar presentes. Numa forma de realização, o fertilizante em partículas é constituído por, pelo menos, 90% em peso de fosfato de potássio da fórmula KH5(PO4)2, água numa quantidade inferior a 1% em peso, e de magnésio numa quantidade de menos do que 3% em peso.

[0021] A invenção proporciona um fertilizante P/K superior particulado e um método contínuo para a sua preparação, o fertilizante fornecendo fósforo e potássio, em quantidades essencialmente equiatomicas.

[0022] A invenção será adicionalmente descrita e ilustrada nos exemplos seguintes.

EXEMPLOS Exemplo 1

[0023] O processo contínuo foi realizado em um aparelho que tem três seções: reator, secador a vácuo e resfriador. No reator, uma mistura de alimentação foi preparada por mistura de 291 g de MKP e 264,2 g de PA (79,4% de H3PO4). A reação foi exotérmica e a temperatura da solução aumentou para 65-80 °C; a temperatura foi mantida pelo revestimento de aquecimento. A mistura foi alimentada ao secador a vácuo por rolo alimentador aquecido com uma velocidade de 8 g / min. O secador a vácuo operado a uma temperatura entre 85 e 105 °C, e o vácuo entre 500-250 mbar. No início, KH5(PO4)2 seco foi colocado no secador a vácuo, para cobrir a sua superfície da parede. O produto vertido para uma unidade refrigeradora com revestimento refrigerada, que resfriou o material a 45 °C, durante a rotação do produto. No final do processo, MgO foi disperso através do produto.

Exemplo 2

[0024] O processo contínuo ocorreu em um aparelho que tem três seções: reator, secador a vácuo e resfriador. Uma mistura de alimentação foi preparada no reator através da mistura de 529 g de PA (79,4% H3PO4) e 240 g de KOH (50% de KOH). A reação exotérmica foi acompanhada por aumento da temperatura da solução a 65-80 °C; a temperatura foi mantida pelo revestimento de aquecimento. A mistura foi alimentada ao secador a vácuo por meio de bomba peristáltica, de 6 g / min através da linha aquecida. O secador a vácuo operado entre 85 e 105 °C e vácuo entre 500-250 mbar. No início, KH5(PO4)2 seco 2 foi colocado no secador a vácuo, para cobrir a sua superfície da parede. O produto fluiu para a unidade refrigeradora fornecida com o revestimento refrigerado, que resfriou o material até 45 °C, enquanto que o girava. No final do processo, MgO pó foi misturado com o produto.

[0025] Embora esta invenção tenha sido descrita em termos de alguns exemplos específicos, muitas modificações e variações são possíveis. Fica entendido que dentro do âmbito das reivindicações anexas, a invenção pode ser realizada de outro modo que não o especificamente descrito.

Claims

1. Processo contínuo para a fabricação de um fertilizante de fósforo/potássio (P/K) ácido, sólido, livremente fluente, caracterizado por compreender as etapas de: i) proporcionar ácido fosfórico agricolamente aceitável (PA) e parcialmente neutralizando o referido PA com um neutralizador selecionado de fosfato monopotássico (MKP) e hidróxido de potássio (KOH) em um reator mantido a uma temperatura de 70 a 120°C, em que o referido MKP e o referido KOH estão em uma quantidade de 1,32 a 1,85 e de 0,28 a 0,33, respectivamente, partes em peso por uma parte em peso de PA, para obter uma mistura aquosa; ii) secar a referida mistura aquosa da etapa i) num secador a vácuo assegurando uma temperatura de reação entre 70 e 120°C e uma pressão de no máximo 500 mbar, para obter um material sólido que compreende menos do que 5% em peso de água; iii) resfriamento do referido material sólido da etapa ii) a temperatura ambiente; e iv) mistura do referido material sólido resfriado com uma fonte de magnésio sólido selecionado a partir de óxido de magnésio, hidróxido de magnésio e carbonato de magnésio numa quantidade de 0,1 a 3% em peso, com base no referido material sólido resfriado; obtendo-se assim o fertilizante sólido livremente fluente sem tendência a empastar, compreendendo um fosfato ácido da fórmula KH5(PO4)2 e água numa quantidade de 5% ou menos em peso.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela referida etapa de secagem compreender o contato de um fluxo líquida que compreende o referido fosfato de fórmula KH5(PO4)2 com uma superfície sólida que compreende o mesmo fosfato.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela referida etapa de secagem compreender continuamente combinar um fluxo líquida que compreende fosfato de fórmula KH5(PO4)2 com um sólido parcialmente seco que compreende o mesmo fosfato.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender o gotejamento do referido fluxo de líquido sobre o referido sólido parcialmente seco.

5. Processo, contínuo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda a etapa de preparação de uma solução concentrada de PA, e uma fase líquida que compreende um neutralizador selecionado do grupo que consiste em MKP e KOH.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela referida etapa de fazer reagir o referido PA com o referido neutralizador é separada no tempo e no espaço da etapa de secagem.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela referida quantidade de água é de 1% ou menos em peso.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela referida quantidade de água situar-se entre 0,1 e 0,6% em peso.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo referido reator e o referido secador a vácuo estarem integrados em um aparelho por meio do qual os produtos da reação entre o referido PA e o neutralizador continuamente se movem, assim, continuamente convertendo os reagentes em que fosfato de potássio ácido sólido livremente fluente.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo referido aparelho compreender uma unidade do reator, uma unidade de secador, uma unidade de resfriamento, meios de transporte para mover os referidos produtos entre as unidades, e meios de controle para o controle da composição do produto e da umidade e para a regulagem da velocidade de movimentação do produto.

11. Fertilizante P/K ácido, livremente fluente, particulado, caracterizado por compreender um fosfato ácido da fórmula KH5(PO4)2 contendo um teor entre 85% e 95% em peso, uma fonte sólida de magnésio selecionada a partir de óxido de magnésio, hidróxido de magnésio e carbonato de magnésio em uma quantidade de 0,1 a 3% em peso e água em uma quantidade de no máximo 5% em peso.

12. Fertilizante livremente fluente, particulado, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por exibir uma baixa tendência para a aglomeração e sendo estável durante a armazenagem.