BR112016015872B1

BR112016015872B1 - Uso de um composto de lignina

Info

Publication number: BR112016015872B1
Application number: BR112016015872-5A
Authority: BR
Inventors: Rafael Alberto Garcia Martinez; Cyrille Paul Allais; Dawid John D'melo; Chithra MANIKANDAN
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2022-01-04
Also published as: PL3092209T3; AU2015205603A1; EP3092209B1; US10077215B2; EP3092209A1; AU2015205603B2; SA516371463B1; IN2014CH00114A; WO2015104293A1; CN105980335A; MX2016008491A; BR112016015872A2; CA2936029A1; US20160332924A1; CA2936029C; HUE042031T2; AR099051A1

Abstract

uso de um composto de liginina. a presente invenção descreve o uso de um composto de lignina para preparar um fertilizante de ureia tendo teor de biureto reduzido.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção provê um fertilizante tendo teor de biureto reduzido.

Fundamentos da Invenção

[002] Ureia é comumente usada como um fertilizante, fornecendo nitrogênio para plantas. Biureto é uma fitotoxina (um material que é tóxico para plantas) e é formado como uma impureza durante a produção de fertilizantes de ureia. O biureto interfere no metabolismo de nitrogênio e síntese de proteínas em plantas.

[003] É desejável reduzir a quantidade de biureto nos fertilizantes. US 2009 019906 descreve um processo para produzir fertilizantes de ureia em que uma bomba centrífuga é empregada. O uso da bomba permite o uso de tubulações mais curtas, diminuindo assim o tempo de residência e reduzindo a formação de biureto durante a síntese da ureia.

[004] Os presentes inventores buscaram preparar um fertilizante de ureia tendo concentração de biureto reduzida.

Sumário da Invenção

[005] Por conseguinte, a presente invenção provê o uso de um composto de lignina para preparar um fertilizante de ureia tendo teor de biureto reduzido.

[006] É conhecido incorporar compostos de lignina em fertilizantes de ureia para melhorar as propriedades físicas do fertilizante, por exemplo, como descrito em US 4.676.821. No entanto, os presentes inventores reconheceram vantajosamente que compostos de lignina podem ser usados para reduzir teor de biureto em fertilizantes de ureia. Os inventores acreditam que a presença de um composto de lignina durante a produção de fertilizantes de ureia pode reduzir a formação de biureto, particularmente quando os componentes estão presentes em uma quantidade de 50 a 99,9% de ureia e 0,01 a 0,25% em peso de um composto de lignina.

Descrição Detalhada da Invenção

[007] Na presente invenção, um composto de lignina é incorporado em um fertilizante de ureia. O composto de lignina é adequadamente um lignossulfonato. Exemplos de lignossulfonatos incluem lignossulfonato de amônio, lignossulfonato de sódio, lignossulfonato de cálcio e lignossulfonato de potássio. Preferivelmente, o lignossulfonato é lignossulfonato de cálcio.

[008] Compostos de lignina são derivados de lignina, que é encontrada no material celular de plantas, por exemplo, árvores.

[009] Ligninas compreendem porções substituídas com propilfenol polimérico que são interconectadas em várias posições na cadeia de carbono através de um grupo fenóxi. O lignossulfonato pode ser produzido a partir de lignina por um processo de sulfito, em que carga de alimentação adequada como madeira é digerida a 140-170°C com uma solução aquosa de bissulfito de cálcio em condições ácidas. Um cátion benzílico é formado sob as condições apresentadas, que é resfriado bruscamente pelo íon sulfito para produzir um derivado sulfonado que é separado.

[0010] Detalhes desse processo são descritos, por exemplo, em Monomers, Polymers and Composites from Renewable Resources; M. N. Belgacem, A. Gandini; Elsevier, 2008, 225-241.

[0011] Dependendo da natureza das condições de reação, o lignossulfonato produzido pode conter componentes de carboidrato que são quimicamente ligados à estrutura molecular do lignossulfonato. Esse material encontra aplicações comerciais como lignossulfonato com açúcar, que pode, por exemplo, ter um teor de carboidratos tão alto quanto 35% em peso dependendo das condições de fabricação. Fermentação alcoólica de uma mistura de lignossulfonato com açúcar ou tratamento químico seletivo por ultrafiltração pode ser usado para remover teor de açúcar para produzir um lignossulfonato de cálcio sem açúcar.

[0012] Lignossulfonatos úteis como na presente invenção podem ser lignossulfonatos com açúcar ou lignossulfonatos sem açúcar e podem ser derivados de cargas de alimentação de madeira macia ou madeira dura.

[0013] Por exemplo, verificou-se que lignossulfonatos com açúcar derivados de madeira dura e lignossulfonatos sem açúcar derivados de madeira macia são de uso particular.

[0014] Preferivelmente, o teor de carboidratos dos lignossulfonatos, como determinado pelo método de teste TAPPI T 249 cm-85 (envolve um tratamento ácido seguido de análise por cromatografia de gás), pode ser no máximo 35% em peso, mais preferivelmente no máximo 15% em peso, ainda mais preferivelmente no máximo 5% em peso.

[0015] O peso molecular do lignossulfonato pode variar consideravelmente e pode ser, por exemplo, na faixa de 7.000 a 35.000 Daltons, preferivelmente 12.000 a 28.000 Daltons.

[0016] O termo lignossulfonato também engloba sais mistos de diferentes íons, como lignossulfonato de potássio/sódio ou lignossulfonato de potássio/cálcio.

[0017] A quantidade de composto de lignina no fertilizante é adequadamente pelo menos 0,01% em peso com base no peso da composição de fertilizante de ureia. A quantidade de composto de lignina é adequadamente menos que 1% em peso, mais preferivelmente menos que 0,5% em peso e mais preferivelmente menos que 0,25% em peso.

[0018] A quantidade de ureia no fertilizante é adequadamente pelo menos 50% em peso com base no peso da composição de fertilizante de ureia. A quantidade de ureia é adequadamente menos que 99,9% em peso.

[0019] Em uma modalidade preferida, o fertilizante de ureia é um fertilizante de ureia-enxofre, compreendendo tanto ureia quanto enxofre elementar. O enxofre elementar no fertilizante de ureia-enxofre pode ser enxofre químico de alta pureza (> 99,9% de S) conforme obtido a partir do processo de Claus. No entanto, enxofre elementar de pureza significativamente menor também pode ser usado. Exemplos de tal enxofre elementar são torta de filtração de enxofre conforme obtida a partir de fusão de enxofre e operações de filtração e enxofre obtido a partir de vários processos químicos e biológicos de remoção de gás H2S. Tipicamente, tais fontes de enxofre podem conter qualquer lugar na faixa de 30 a 99,9% em peso, preferivelmente de 50 a 99,5% em peso, mais preferivelmente de 60 a 99,0% em peso de enxofre, com o equilíbrio compreendendo cal, gesso, sílica, ferro e outros materiais vestigiais.

[0020] A quantidade de enxofre elementar no fertilizante é adequadamente pelo menos 5% em peso com base no peso da composição de fertilizante de ureia-enxofre. A quantidade de enxofre é adequadamente menos que 60% em peso, mais preferivelmente menos que 50% em peso e mais preferivelmente menos que 40% em peso.

[0021] A quantidade preferida de composto de lignina é um equilíbrio entre minimizar custos (e, portanto, minimizar a quantidade de composto de lignina) e alcançar redução suficiente do teor de biureto.

[0022] Quando o fertilizante compreende tanto ureia quanto enxofre, a ureia e o enxofre são adequadamente dispersos de modo homogêneo por todo o fertilizante. Não é desejável que o enxofre seja revestido sobre a superfície da ureia. O composto de lignina é adequadamente disperso de modo homogêneo por todo o fertilizante de ureia.

[0023] O fertilizante de ureia pode compreende nutrientes de planta adicionais. Tais nutrientes de planta podem ser selecionados, mas não limitados a potássio, fósforo, nitrogênio, boro, selênio, sódio, zinco, manganês, ferro, cobre, molibdênio, cobalto, cálcio, magnésio e combinações dos mesmos. Esses nutrientes podem ser fornecidos em forma elementar ou na forma de sais como óxidos, hidróxidos, sulfatos, nitratos, haletos ou fosfatos. A quantidade de micronutrientes de planta adicionais depende do tipo de fertilizante necessário e está tipicamente na faixa de 0,1 a 30% em peso, com base no peso total do fertilizante, preferivelmente na faixa de 0,5 a 20% em peso.

[0024] O fertilizante de ureia pode ser feito por um processo em que uma corrente que compreende ureia líquida é misturada com um composto de lignina, e o líquido é formado em partículas de fertilizante.

[0025] Na modalidade preferida em que o fertilizante é um fertilizante de ureia-enxofre, o fertilizante pode ser feito por um processo compreendendo etapas de: (a) prover uma primeira corrente que compreende ureia líquida; (b) prover uma segunda corrente compreendendo enxofre elementar líquido; (c) misturar a primeira corrente e a segunda corrente em um dispositivo misturador na presença de um composto de lignina para formar uma emulsão compreendendo partículas de enxofre elementar microencapsuladas que são revestidas com uma camada do composto de lignina, por onde é aplicada uma temperatura de mais de 135°C que mantém o enxofre elementar e a ureia substancialmente na forma líquida no dispositivo misturador; e (d) submeter a emulsão como obtida na etapa (c) a uma ou mais etapas de processamento adicionais para obter o fertilizante de ureia- enxofre.

[0026] Na etapa (c), é feito uso de um dispositivo misturador. O dispositivo misturador a ser usado na etapa (c) pode adequadamente ser um moinho de dispersão em que um rotor gira dentro de um estator fendilhado ou um misturador estático. Preferivelmente, o dispositivo misturador é um moinho de dispersão.

[0027] Na etapa (c), uma ou mais nutrientes de planta pode ser adicionado e/ou um antiespumante pode ser adicionado.

[0028] Na etapa (d), a emulsão como obtida na etapa (c) é submetida a uma ou mais etapas de processamento adicionais para obter o fertilizante de ureia-enxofre. As uma ou mais etapas de processamento adicionais compreendem submeter a emulsão a um processo de formação para obter o fertilizante de ureia-enxofre. O processo de formação pode adequadamente ser um processo de granulação, um processo de peletização, um processo de compactação, um processo de formação de comprimidos, ou um processo de compressão.

[0029] A emulsão de partículas de enxofre elementar como obtida (c) pode ser combinada com um ou mais componentes adicionais para obter uma mistura da emulsão e dos um ou mais componentes adicionais, e esta pode ser submetida a um processo de formação na etapa (d). Os um ou mais componentes adicionais podem ser outros produtos fertilizantes. Por exemplo, rocha de fosfato poderia ser adicionada à emulsão de partículas de enxofre elementar antes de ser fornecida ao processo de formação na etapa (d), provendo assim um fertilizante de ureia-enxofre-rocha de fosfato. Alternativamente, cloreto de potássio poderia ser adicionado à emulsão de partículas de enxofre elementar antes de ser fornecida ao processo de formação na etapa (d), provendo assim um fertilizante de ureia-enxofre-KCl. Em uma modalidade, ácido fosfórico poderia ser adicionado à emulsão de partículas de enxofre elementar enquanto ainda está quente e antes de ser fornecida ao processo de formação na etapa (d). O ácido fosfórico reagiria com a ureia, provendo assim um fertilizante de ureia-fosfato-enxofre. Em uma outra modalidade, a emulsão de ureia-enxofre ou o fertilizante de ureia- enxofre formado pode ser combinado com fertilizantes de NPK, seja por adição da emulsão de ureia-enxofre ao processo de produção do fertilizante de NPK (antes da formação do fertilizante) ou por mescla de grânulos de fertilizante de ureia-enxofre com grânulos de fertilizante de NPK.

[0030] Um outro material que poderia ser incorporado ao fertilizante de ureia-enxofre é uma argila como bentonita. Adequadamente a argila poderia ser adicionada à emulsão de partículas de enxofre elementar antes de ser fornecida ao processo de formação na etapa (d).

[0031] Adequadamente a quantidade de biureto no fertilizante de ureia é menor que 1,5% em peso, com base no peso do fertilizante de ureia, mais preferivelmente menor que 1% em peso e ainda mais preferivelmente menor que 0,75% em peso.

[0032] A presente invenção permite que a pessoa versada prepare um fertilizante de ureia tendo teor de biureto reduzido, isto é, a pessoa versada pode preparar um fertilizante que tem um teor de biureto menor que um fertilizante que é, de outro modo, o mesmo, mas não compreende o composto de lignina. O teor de biureto pode ser medido usando o método IFDC: Espectrometria de Biureto TSU-AL AP-1002, 2002.

[0033] Um experimento foi realizado para demonstrar que um composto de lignina pode ser usado para reduzir teor de biureto em ureia.

Experimento

[0034] Três misturas de ureia fundida e enxofre fundido foram mantidas a temperaturas de 135 a 145°C por períodos estendidos de tempo até que concentração de biureto significativa se desenvolvesse. O teor de biureto das misturas foi medido e lignossulfonato de cálcio comercial (50% p/p) foi adicionado à mistura para render uma concentração final de 0,1% p/p de lignossulfonato de cálcio no peso total. Medições do teor de biureto da mistura antes e depois da adição do lignossulfonato de cálcio foram feitas e são mostradas na Tabela 1.

[0035] Para as misturas 1 e 2, a adição de lignossulfonato de cálcio levou a uma redução na concentração de biureto. Para a mistura 3, esse não foi o caso.

Claims

1. Uso de um composto de lignina, caracterizadopelo fato de que é para preparar um fertilizante de ureia tendo teor de biureto reduzido, em que o composto de lignina é um lignossulfonato sem açúcar; em que o fertilizante de ureia compreende de 5 a 60% em peso de enxofre elementar, com base no peso do fertilizante de ureia; e em que a ureia, enxofre e o composto de lignina são dispersos de modo homogêneo por todo o fertilizante.

2. Uso de um composto de lignina de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o teor de biureto do fertilizante é menos de 1,5% em peso, com base no peso do fertilizante de ureia.

3. Uso de um composto de lignina de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que o composto de lignina é lignossulfonato de cálcio sem açúcar.

4. Uso de um composto de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que o composto de lignina está presente em uma quantidade de pelo menos 0,01% em peso com base no peso do fertilizante de ureia.

5. Uso de um composto de lignina de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o composto de lignina está presente em uma quantidade de menos de 1% em peso com base no peso do fertilizante de ureia.

6. Uso de um composto de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que o fertilizante de ureia compreende um componente fertilizante adicional escolhido de potássio, fósforo, nitrogênio, boro, selênio, sódio, zinco, manganês, ferro, cobre, molibdênio, cobalto, cálcio, magnésio e combinações dos mesmos.