BR112017024858B1 - Processo para a produção de fertilizantes combinados - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE FERTILIZANTES COMBINADOS. A presente invenção se refere a um processo para fazer um fertilizante combinado compreendendo um primeiro fertilizante baseado em nitrogênio; tal como uréia ou nitrato de amônio; e um ou mais componentes adicionais escolhidos entre: fertilizantes baseados em nitrogênio, sendo diferentes a partir de referido primeiro fertilizante baseado em nitrogênio; e nutrientes. Em concordância com a presente invenção, o fertilizante combinado é feito por um processo de granulação em um leito fluido, o leito fluido estando preferivelmente em uma condição de vórtice.

Description

TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere para a fabricação de fertilizantes. A presente invenção se refere em mais detalhes para fertilizantes combinados. Um fertilizante combinado significa um fertilizante de múltiplos componentes incluindo um primeiro fertilizante à base de nitrogênio, tal como uréia ou nitrato de amônio, e um ou mais componentes adicionais escolhidos entre diferentes fertilizantes à base de nitrogênio e nutrientes. Referidos nutrientes podem ser, por exemplo, enxofre, potássio, fósforo ou outros.

PANORAMA TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO

[0002] Nutrientes essenciais para crescimento de plantas são nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). Referidos elementos são denominados “macro-nutrientes” na medida em que os mesmos são consumidos em uma grande quantidade, sendo profundamente envolvidos nas funções metabólicas da planta. Outros nutrientes requeridos em uma quantidade relativamente grande, tais como cálcio (Ca) e enxofre (S) são denominados macro-nutrientes secundários, enquanto elementos desempenhando um papel importante, mas requeridos em uma pequena quantidade, tais como zinco (Zn), cobre (Cu), manganês (Mn), cloro (Cl), molibdênio (Mo), etc., são denominados “micro-elementos”.

[0003] Em anos recentes, agricultura intensiva tem reivindicado por fertilizantes aperfeiçoados que têm capacidade para maximizar o rendimento. Em adição, umas espécies vegetais podem requerer uma mistura específica de nutrientes em termos de espécie e/ou de quantidade. Portanto, existe um progressivo e forte interesse em desenvolvimento de um processo industrial altamente flexível para produzir fertilizantes com uma mistura e/ou uma concentração variável de nutrientes. Em adição, é fortemente demandado se proporcionar fertilizantes combinados caracterizando uma fórmula todos em um, ao invés de alimentação de diferentes produtos químicos. Uma formulação compreensiva assegura que todos os nutrientes necessários para uma planta específica são administrados uniformemente e na proporção correta, enquanto separadamente alimentando o solo com diferentes produtos químicos pode conduzir para uma distribuição não uniforme de produtos e/ou desvio a partir da quantidade ideal de determinados nutrientes. Nitrogênio é o elemento o mais importante de um fertilizante. Até a presente data, as fontes de nitrogênio as mais comuns para utilização agrícola são uréia e nitrato de amônio. Uréia ou nitrato de amônio pode ser combinada/o com diferentes nutrientes, tais como enxofre, potássio, fósforo, cálcio, etc., para fazer formulações especiais. Fertilizante combinado pode ser produzido e comercializado em forma líquida ou, preferivelmente, em forma sólida.

[0004] Um exemplo de fertilizante líquido é o UAN [Urea Ammonium Nitrate] (Uréia Amônio Nitrato), que inclui duas fontes de nitrogênio sem nutrientes adicionais. UAN é produzido em forma líquida devido para o fato delimitações físicas da mistura sólida que tende a absorver a umidade ambiente até a liquefação.

[0005] Exemplos de fertilizantes combinados sólidos incluindo uma das fontes de nitrogênio anteriormente mencionadas e nutrientes adicionais são: UAS [Urea Ammonium Sulphate] (Uréia Amônio Sulfato), ASN [Ammonium Sulphate Nitrate] (Amônio Sulfato Nitrato), CAN [Calcium Ammonium Nitrate] (Cálcio Amônio Nitrato) e NPK [nitrogen, phosphorous, potassium] (nitrogênio, fósforo, potássio) que podem ser tanto uréia ou quanto amônio à base de nitrato. Os mesmos são usualmente comercializados em uma forma sólida de pelotas (glóbulos) ou grânulos e são produzidas através de processos de granulação.

[0006] Um processo conhecido para fabricação de referidos fertilizantes combinados é granulação em um tambor de rotação que, entretanto, tem revelado um número de desvantagens. Os grânulos possuem uma qualidade empobrecida em termos de distribuição de tamanho e de resistência mecânica, devido para o fato de alta porosidade. Adicionalmente, no processo para a preparação de uma mistura para ser finalizada como sólido, a combinação [blending] (mistura) de diferentes fertilizantes freqüentemente gera um sistema de duas fases onde um sólido se separa como uma pasta fluida para a fase líquida. Isto é devido para o fato da solubilidade não completa de um componente na mistura que freqüentemente gera um sistema não ideal exibindo um comportamento eutético. Sistemas de pasta fluida são difíceis para gerenciar em um processo de granulação ou de finalização (acabamento), conduzindo para fácil desengate do sólido e do líquido quando a pasta fluida é injetada para o sistema de granulação, tal como o granulador de tambor rotativo, o que pode negativamente afetar a qualidade do produto.

[0007] Um processo alternativo conhecido é a assim chamada pastilação onde uma pasta fluida é gotejada sobre uma correia de aço resfriada para solidificar na configuração de pastilhas. Entretanto, unidades de pastilação são bastante grandes e dispendiosas.

[0008] Uma outra desvantagem das técnicas convencionais anteriormente mencionadas é a de que unidades de pastilação, e bem como granuladores de tambor rotativo, são limitados em termos de capacidade máxima por unidade única. Por exemplo, a capacidade máxima de uma unidade de pastilação é de cerca de 100 MTD - 500 MTD (toneladas métricas por dia) enquanto o mercado atual requisita reivindicar por grandes plantas a partir de 500 MTD até 2.000 MTD de capacidade. Portanto, múltiplas unidades têm que ser instaladas em paralelo, aumentando tamanho e custos da seção de granulação ou de pastilação.

[0009] Uma desvantagem adicional afetando tanto granulação e quanto pastilação é a natureza puramente mecânica do processo. As máquinas requeridas possuem partes de movimentação complexas, tais como o tambor rotativo e a correia resfriada, respectivamente, que sofrem de problemas de confiabilidade.

RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO

[0010] O propósito da presente invenção é o de provisão de um processo para a produção de fertilizantes combinados em uma forma granular superando as desvantagens anteriormente mencionadas do estado da técnica.

[0011] Mais especificamente, a presente invenção tem como objetivo um processo que tem capacidade para produzir fertilizantes combinados de uma fórmula desejada, para satisfazer as demandas de mercado de fertilizantes específicos e de alto desempenho, e para entregar uma boa qualidade em termos de uniformidade do produto e distribuição de tamanho dos grânulos.

[0012] Objetivos adicionais da presente invenção são os de proporcionar um processo que pode ser implementado com um equipamento escalável, confiável e efetivo em custos.

[0013] Os objetivos anteriormente mencionados são alcançados com um processo para fabricação de um fertilizante combinado, em concordância com as reivindicações de patente em anexo, compreendendo granulação em um leito fluido.

[0014] O termo de fertilizante combinado significa um fertilizante compreendendo um primeiro fertilizante à base de nitrogênio e um ou mais componentes adicionais. Referidos componentes adicionais são escolhidos entre fertilizantes à base de nitrogênio outros do que referido primeiro fertilizante, e nutrientes. Os nutrientes podem ser, por exemplo, enxofre, potássio, fósforo ou outros.

[0015] Em concordância com isso, uma concretização da presente invenção é a de um processo para fabricação de um fertilizante combinado compreendendo referido primeiro fertilizante à base de nitrogênio e um segundo fertilizante à base de nitrogênio. Uma outra concretização da presente invenção é a de um processo para fabricação de um fertilizante combinado compreendendo referido primeiro fertilizante à base de nitrogênio e um ou mais nutrientes. Uma outra concretização da presente invenção é a de um processo para fabricação de um fertilizante combinado compreendendo referido primeiro fertilizante à base de nitrogênio e referido segundo fertilizante à base de nitrogênio, mais um ou mais nutrientes.

[0016] Por exemplo, o processo da presente invenção pode ser aplicado para a fabricação de UAS que é um fertilizante combinado incluindo uma fonte de nitrogênio (uréia) e sulfato de amônia como nutriente. O processo da presente invenção pode também ser aplicado para a fabricação de UAN que é um fertilizante combinado incluindo duas fontes de nitrogênio. Em concordância com a presente invenção, o fertilizante de UAN, previamente utilizado somente em forma líquida devido para o fato de sua alta higroscopicidade, pode ser produzido em forma sólida de grânulos.

[0017] O depositante descobriu que um processo de leito fluido é particularmente apropriado para a fabricação de tais fertilizantes combinados. As vantagens do processo de leito fluido incluem entre outras: não existe nenhuma parte de movimentação complexa, tais como tambores rotativos ou correias; escalabilidade até uma grande capacidade por unidade; maior capacidade do que aquelas alcançadas por métodos conhecidos; bons resultados em termos de tamanho uniforme e de composição dos grânulos.

[0018] O leito fluido pode ser gerado e mantido por alimentação de um ambiente de granulação com uma quantidade adequada de partículas sólidas, para atuar como pontos de partida do processo de granulação, e com uma alimentação de líquido. Um fluxo adequado de ar de fluidização, por exemplo, a partir do fundo do ambiente de granulação, é também proporcionado para manter a matéria sólida no estado de leito fluidizado.

[0019] Referidas partículas sólidas são também denominadas de sementes e podem incluir um ou mais fertilizantes à base de nitrogênio e/ou um ou mais nutrientes.

[0020] Em uma concretização preferida da presente invenção, a alimentação de líquido é obtida por dissolução de referidos um ou mais componentes adicionais no primeiro fertilizante à base de nitrogênio. Em algumas concretizações da presente invenção, referida alimentação de líquido ou uma parte da alimentação de líquido pode também conter uma fase de sólido de referidos um ou mais componentes adicionais. Por exemplo, em uma concretização da presente invenção, a alimentação de líquido ou uma parte da mesma possui a forma de uma pasta fluida micronizada onde a fase de líquido é uma solução de referidos um ou mais componentes adicionais no primeiro fertilizante, e a fase de sólido é determinada por pequenos cristais de referidos um ou mais componentes adicionais.

[0021] A alimentação de líquido (o líquido de crescimento) é alimentada preferivelmente ao longo da direção longitudinal do leito, de maneira tal a progressivamente formar os grânulos do tamanho desejado. Esta adição da alimentação de líquido pode ser realizada em postos discretos ou continuamente, em concordância com diferentes concretizações da presente invenção.

[0022] O processo anteriormente mencionado é preferivelmente realizado em um leito fluido sob uma assim chamada condição de vórtice. Este termo é utilizado para significar que pelo menos um vórtice com um eixo geométrico horizontal é estabelecido no leito fluido. O vórtice horizontal, em mais detalhes, é substancialmente cilíndrico e se estende ao longo de uma direção longitudinal do leito fluido, a partir de uma extremidade de entrada do leito. Mais preferivelmente, o leito fluido é uma condição de duplo vórtice incluindo dois vórtices substancialmente paralelos e de rotação contrária com um eixo geométrico horizontal. No interior do vórtice, os grânulos possuem um movimento rotativo e um movimento em avanço para frente a partir da entrada para a saída do leito fluido, conduzindo para um movimento substancialmente helicoidal.

[0023] Uma vantagem do leito fluido de vórtice é a de formação de uma zona de molhadura e de uma zona de evaporação. Os grânulos transportados pelo vórtice alternativamente se deslocam através da zona de molhadura onde os mesmos recebem uma fina camada de líquido, e através da zona de evaporação onde esta camada se solidifica fazendo com que os grânulos venham a crescer.

[0024] A condição de vórtice pode ser obtida com uma disposição adequada da alimentação de líquido. Por exemplo, em um ambiente de granulação substancialmente em paralelepípedo, alimentando o líquido ligeiramente abaixo da superfície livre do leito, e em uma direção perpendicular para o eixo geométrico longitudinal do leito, irá gerar um momento conduzindo para a formação do vórtice cilíndrico anteriormente mencionado.

[0025] Mais preferivelmente, o regime de vórtice do leito fluido da presente invenção é em concordância com a publicação de patente européia número EP 1 707 258, divulgando granulação de leito fluido na seção de finalização (de acabamento) de uma planta de uréia.

[0026] Algumas características preferidas da presente invenção são apresentadas nas reivindicações de patente dependentes acompanhantes.

[0027] Em uma concretização preferida da presente invenção, uma primeira alimentação de líquido é proporcionada para uma primeira região do ambiente de granulação, e uma segunda alimentação de líquido é proporcionada para uma segunda e diferente região de referido ambiente de granulação. As sementes são alimentadas para referida primeira seção do ambiente de granulação, e referida segunda região está à jusante referida primeira região.

[0028] A segunda alimentação de líquido pode possuir a mesma composição da primeira alimentação de líquido, ou uma diferente composição. Por exemplo, em algumas concretizações da presente invenção, a primeira alimentação de líquido é uma solução de referidos um ou mais componentes adicionais no primeiro fertilizante à base de nitrogênio, sem nenhuma fase de sólido (fundido límpido) enquanto a segunda alimentação de líquido contém uma maior quantidade de referidos um ou mais componentes adicionais, tipicamente acima da solubilidade máxima na temperatura de trabalho, conduzindo para formação de uma pasta fluida micronizada incluindo cristais dos um ou mais componentes adicionais anteriormente mencionados.

[0029] Mais preferivelmente, em algumas concretizações da presente invenção, referido fundido límpido é em primeiro lugar gerado por dissolução de referidos um ou mais componentes adicionais no fertilizante líquido; uma porção de referido fundido representa a primeira alimentação de líquido, e uma porção remanescente é adicionada com quantidade adicional de referidos um ou mais componentes adicionais de maneira tal a formar a segunda alimentação de líquido como uma pasta fluida micronizada.

[0030] Vantajosamente, na primeira região do ambiente de granulação, a primeira alimentação de líquido forma uma camada em torno das sementes sólidas, obtendo primeiros grânulos feitos das sementes cobertas por referida camada, e a pasta fluida micronizada é, então, pulverizada (sprayed) sobre referidos grânulos se deslocando através da segunda região do ambiente de granulação. O depositante descobriu que a camada formada na primeira região atua como uma camada aglutinante facilitando a deposição da pasta fluida micronizada nas subseqüentes etapas de granulação.

[0031] Referida camada aglutinante é preferivelmente uma camada fina. A espessura de referida camada aglutinante é preferivelmente não maior do que o tamanho médio das sementes. Preferivelmente, a espessura de referida camada aglutinante é entre 1 e 1/10 do tamanho médio das sementes e mais preferivelmente entre 1/2 e 1/10. Tipicamente, as sementes possuem um tamanho médio em torno de 0,7 mm, por exemplo, de 0,5 mm até 1,0 mm, e a espessura da camada aglutinante é de menos do que 500 microns, preferivelmente de 200 microns até 400 microns.

[0032] A pasta fluida micronizada pode ser considerada como uma matéria sólida dispersada em uma matriz de líquido e se comporta substancialmente como uma fase líquida. Referida pasta fluida micronizada é preferivelmente pulverizada na forma de gotículas possuindo um tamanho médio significativamente maior do que o tamanho das partículas sólidas da pasta fluida micronizada, preferivelmente de pelo menos 5 vezes maior e mais preferivelmente de pelo menos 10 vezes maior. Preferivelmente, as partículas sólidas contidas na pasta fluida micronizada possuem um tamanho não maior do que 100 microns e mais preferivelmente na faixa de 1 micron até 50 microns. Uma vantagem de um tamanho pequeno das partículas sólidas e da relação anteriormente mencionada entre o tamanho de partículas e o tamanho de gotículas da pasta fluida micronizada é a de que separação indesejada da matéria sólida a partir da matriz líquida no fluxo pulverizado, devido para o fato de efeitos inerciais, é mantida em um mínimo.

[0033] O tamanho médio de gotículas é, por exemplo, o diâmetro de gotículas substancialmente esféricas.

[0034] Em algumas concretizações da presente invenção, um fluxo de fundido de líquido é utilizado para gerar tanto a primeira alimentação de líquido e quanto a segunda alimentação de líquido. Referido fundido de líquido pode ser obtido, por exemplo, por dissolução de referidos um ou mais componentes adicionais em um fluxo de líquido de referido primeiro fertilizante à base de nitrogênio.

[0035] Mais preferivelmente, uma concretização da presente invenção proporciona as etapas de: - dissolução de referidos um ou mais componentes em um fluxo de líquido do primeiro fertilizante à base de nitrogênio, a relação entre referidos um ou mais componentes adicionais e o fertilizante sendo preferivelmente abaixo do ponto eutético e a temperatura depois da dissolução adiabática sendo controlada por pré- aquecimento dos componentes, de maneira tal que nenhuma fase de sólido está presente no fundido de líquido obtido; - uma primeira porção de referido fundido de líquido formando a primeira alimentação de líquido, e uma segunda porção de referido fundido de líquido sendo adicionalmente adicionada com referidos um ou mais componentes adicionais de maneira tal a formar a pasta fluida micronizada. Referida segunda porção do fundido de líquido é preferivelmente maior do que a primeira porção do fundido de líquido, por exemplo, a primeira porção é preferivelmente de 5% até 30% do fluxo total e a segunda porção é preferivelmente de 70% até 95%.

[0036] As sementes sólidas podem ser geradas com várias técnicas, tais como trituração de uma porção dos grânulos produzidos, ou tomada de uma porção de referido fundido de líquido para gerar as sementes, por exemplo, por pastilação. As desvantagens anteriormente mencionadas de pastilação, em um tal caso, são menos relevantes na medida em que pastilação é somente utilizada para criar pequenas sementes (tipicamente em torno de 1 mm) ao invés dos grânulos maiores (tipicamente maiores do que 2 mm). Em algumas concretizações da presente invenção, pequenos cristais de referidos um ou mais componentes adicionais podem também ser utilizados como sementes.

[0037] O processo da presente invenção pode compreender a adição de aditivos adequados. Aditivos podem ser adicionados para qualquer alimentação de líquido ou de sólido ou pulverizados para o ambiente de granulação. Em algumas concretizações da presente invenção, um ou mais aditivos formam uma camada de proteção dos grânulos. Referida camada de proteção possui preferivelmente uma espessura de 50 microns até 300 microns, preferivelmente de 100 microns até 200 microns. Em algumas concretizações da presente invenção, um aditivo hidrofóbico é adicionado para proporcionar proteção contra a umidade.

[0038] Um aditivo preferido adequado para trabalhar como agente anti-aglutinação e fortalecimento mecânico compreende um ou mais de: combinação (mistura) [blending] de carbonatos, sais de sulfato ou de fosfato, óxidos de metal. Referido aditivo pode ser opcionalmente combinado com uma matéria orgânica, tal como uma formulação de cera, uma solução à base de óleo ou uma suspensão à base de celulose.

[0039] Por exemplo, uma solução aquosa contendo 5 g/l até 100 g/l de fosfato de potássio pode ser adicionada para a primeira alimentação de líquido para conseguir uma concentração de 0,05% até 0,15% no produto final e um pó sólido de sulfato de cálcio pode ser dispersado na fase de pasta fluida para conseguir uma concentração final de 0,05% até 0,15% no produto final.

[0040] A presente invenção pode ser aplicada para vários fertilizantes combinados. Uma aplicação preferida é a produção de um fertilizante combinado onde: - referidos fertilizantes à base de nitrogênio contêm uréia ou nitrato de amônia ou ambos em algumas formulações; - referidos nutrientes compreendem quaisquer de: enxofre, potássio, fósforo, cálcio e compósitos dos mesmos, e possivelmente adicionalmente compreendem um ou mais micro-elementos, tais como zinco, cobre, manganês, cloro, molibdênio.

[0041] A produção de UAS e a produção de UAN estão entre as aplicações preferidas da presente invenção. UAN é caracterizado por alta tendência para absorver umidade ambiente resultando na formação de um líquido ou de uma pasta fluida de uréia e nitrato de amônio. Absorção de umidade pode também provocar uma depleção (um esgotamento) da qualidade de produto em termos de propriedades mecânicas, especialmente falando acerca de resistência à trituração. Aditivo/s apropriado/s pode/m ser adicionado/s para uma alimentação de líquido ou pulverizado/s no estágio final para cobrir o granulo com uma concha “ovo” de proteção contra a unidade. Conseqüentemente, o processo da presente invenção possibilita produzir UAN em uma forma sólida, que foi previamente produzida somente em uma forma líquida como já mencionada anteriormente.

[0042] Um aspecto da presente invenção é também o de uma planta para realização de quaisquer das concretizações anteriormente descritas do processo.

[0043] Estas e outras vantagens da presente invenção irão se tornar claras a partir da descrição detalhada a seguir, com referência para os Desenhos das Figuras em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO

[0044] A presente invenção irá ser descrita, e em maiores detalhes, por intermédio de concretizações preferidas, e com referência para os Desenhos das Figuras acompanhantes. Nos Desenhos das Figuras acompanhantes:

[0045] A Figura 1 é um esquema do processo para fabricação de UAS [Urea Ammonium Sulphate] (Uréia Amônio Sulfato) em concordância com uma concretização da presente invenção;

[0046] A Figura 2 e a Figura 3 são seções transversais esquemáticas do granulador da Figura 1;

[0047] A Figura 4 é uma seção de um grânulo obtenível como processo da Figura 1;

[0048] A Figura 5 é um esquema mais detalhado de uma outra concretização da presente invenção; e:

[0049] A Figura 6 é um diagrama experimental das temperaturas de fusão de UAS.

[0050] Os Desenhos das Figuras acompanhantes são unicamente representações esquemáticas / diagramáticas e a presente invenção não está limitada para as concretizações exemplificativas preferidas neles representadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

[0051] A Figura 1 é um esquema de uma concretização da presente invenção onde o pelo menos um fertilizante à base de nitrogênio é uréia e o pelo menos um nutriente é sulfato de amônio [ammonium sulphate (AS)].

[0052] A referência (1) denomina um fundido de uréia possuindo alta pureza, preferivelmente de 95% ou mais. Em algumas concretizações da presente invenção, por exemplo, quando o fundido de uréia (1) é entregue por uma unidade de evaporação de dois estágios, a pureza pode ser maior do que 99%, por exemplo, 99,7%.

[0053] A corrente (2) contém sulfato de amônio sólido que é dissolvido no fundido de uréia (1) por um dispositivo de misturação (3). A quantidade de AS relativamente para a uréia é preferivelmente abaixo do ponto eutético e a temperatura depois da misturação é acima da temperatura de solidificação de uréia pura de maneira tal que o fundido resultante (4) é um líquido puro sem uma fase de sólido (fundido límpido).

[0054] O processo de granulação acontece em um granulador (5). Referido granulador (5) neste exemplo possui basicamente uma primeira zona (5A), uma segunda zona (5B) e uma terceira zona (5C) nesta ordem a partir de uma extremidade de entrada para uma extremidade de saída.

[0055] Uma primeira porção (6) de referido fundido (4) é diretamente alimentado para o granulador (5), em mais detalhes para a primeira zona (5A), por recursos adequados, tais como pulverizadores ou os assemelhados. Nesta zona (5A), a fundido é contactado com as sementes sólidas (12) como irá ser adicionalmente explanado aqui abaixo.

[0056] Uma segunda porção (7) do fundido (4) é adicionalmente processada e adicionada com uma outra corrente contendo AS (8) em uma seção de trituração úmida (9). Por adição da corrente adicional (8), o sulfato de amônio excede o ponto eutético conduzindo para a formação de uma pasta fluida (10) contendo cristais sólidos de AS na fase de líquido. A pasta fluida (10) é basicamente uma dispersão micronizada de cristais de AS em um líquido contendo tanto uréia e quanto AS.

[0057] Preferivelmente, os cristais de AS na pasta fluida (10) possuem um tamanho na faixa a partir de 10 microns até 100 microns, mais preferivelmente até ainda menor, por exemplo, na faixa a partir de 1 micron até 50 microns. Em algumas concretizações da presente invenção, a seção de trituração úmida (9) pode incluir múltiplos estágios de trituração úmida de maneira tal a alcançar um pequeno tamanho requerido dos sólidos dispersados no fluxo de líquido.

[0058] Referida pasta fluida (10) é pulverizada na segunda zona (5B) do granulador (5), por intermédio de pulverizadores adequados (11).

[0059] Entradas adicionais do granulador (5) incluem sementes sólidas (12) e ar de fluidização (13).

[0060] As sementes sólidas (12) podem ser, por exemplo, pequenos cristais de AS de pequenas partículas de uréia e de AS. As sementes sólidas (12), por exemplo, podem ser cristais de AS tomados a partir da alimentação (2) ou pequenas partículas de uréia e de AS obtidas por trituração (moagem) de alguns dos grânulos (14) entregues pelo granulador (5) ou por solidificação de uma pequena porção dedicada do fundido de uréia (4).

[0061] O granulador opera como se segue. Na primeira zona (5A), as sementes sólidas (12) são contactadas com o fundido (6) que forma uma primeira camada fina em torno das sementes sólidas (12). Os grânulos assim obtidos são contactados com a pasta fluida (10) na subseqüente zona (5B), conduzindo para a formação progressiva de grânulos maiores. A zona (5C) é uma zona de resfriamento onde a estrutura dos grânulos é estabilizada.

[0062] A corrente (14) de grânulos é o produto final do granulador (5). Como mencionado anteriormente, uma porção de referidos grânulos (14) pode ser internamente recirculada e triturada para gerar as sementes sólidas (12), em algumas concretizações da presente invenção. A trituração de grânulos pode gerar alguma matéria sólida sob o tamanho mínimo das sementes sólidas (12): esta matéria sólida (finos) é utilizada no dispositivo de misturação (3) onde a mesma é dissolvida na uréia (1). Precedentemente para o dispositivo de misturação (3), os finos podem ser adicionalmente reduzidos em tamanho, por exemplo, triturados (moídos), se necessário.

[0063] Características preferidas e parâmetros do processo da Figura 1 estão a seguir.

[0064] O fundido de uréia (1) possui uma temperatura em torno de 130 0C - 140 0C dependendo da concentração; sulfato de amônio na corrente (2) corresponde para a quantidade de 7% até 9% (massa) da uréia, que é abaixo do ponto eutético de cerca de 10%. Portanto, o fundido (4) é um líquido puro, sendo a temperatura depois da misturação em torno de 125 0C - 135 0C. A corrente contendo AS (2) está preferivelmente em temperatura ambiente, por exemplo, de 25 0C. O sulfato de amônia sendo mais frio do que a uréia é uma vantagem na medida em que resfriamento no dispositivo de misturação (3) reduz a formação sensível à temperatura de subprodutos indesejados, tal como biureto.

[0065] A temperatura da corrente de pasta fluida (10) é preferivelmente controlada em torno de 125 0C - 135 0C, por exemplo, por pré-aquecimento do sólido (8) em um pré-aquecedor adequado. Os pulverizadores de pasta fluida (11) são preferivelmente projetados para produzir gotículas possuindo um tamanho médio de 100 microns até 300 microns, por conseqüência, sendo significativamente maior do que o tamanho dos cristais na pasta fluida (10).

[0066] Em concordância com isso, na região (5A) as sementes de 500 microns - 1.000 microns são cobertas com uma camada de 200 microns - 400 microns de uréia e de sulfato de amônia; então, na região (5B), as partículas são pulverizadas com as gotículas de 100 microns - 300 microns de pasta fluida quente até que um tamanho desejado de grânulos (tipicamente de 2 mm até 4 mm) é alcançado. Então, na região (5C), os grânulos são resfriados para em torno de 70 0C. Os grânulos deixando o granulador (5) são adicionalmente resfriados para 40 0C - 50 0C antes do armazenamento.

[0067] A Figura 2 e a Figura 3 são seções transversais exemplificativas do granulador (5). Em ambos os casos, um movimento de rodopio é estabelecido por uma disposição adequada dos pulverizadores (11). A Figura 2 se refere para uma concretização de vórtice único e a Figura 3 para uma concretização de duplo vórtice.

[0068] A disposição de vórtice ou de duplo vórtice cria uma zona de molhadura superior, onde os grânulos são contactados com líquido ou com pasta fluida a partir dos pulverizadores (11) (que também proporcionam o momento para manter o estado rotacional do vórtice) e uma zona inferior de solidificação da camada de líquido depositada sobre os grânulos.

[0069] A Figura 4 apresenta a estrutura de grânulos obtenível com o processo anteriormente mencionado, mostrando um núcleo (16) [correspondendo para sementes (12)], uma camada interna (17) em torno do núcleo (16), formada na região (5A) (camada aglutinante) e uma camada (18) formada na região (5B) e feita de pasta fluida sólida. Em algumas concretizações da presente invenção, uma camada externa adicional incluindo um aditivo (por exemplo, aditivo hidrofóbico) é também obtida.

[0070] Detalhes adicionais de uma concretização preferida da presente invenção são apresentados na Figura 5, onde itens e linhas de fluxo correspondendo para a Figura 1 são denominados com os mesmos numerais de referência por simplicidade.

[0071] O fundido de uréia (1) é bombeado através de uma bomba de fundido (20) para uma pressão de alimentação que está preferivelmente na faixa de 8 bar até 15 bar. A corrente contendo sulfato de amônio (2) é obtida por alimentação de sulfato de amônio (21) a partir de uma tremonha (22), possivelmente misturado com finos (23) recirculados a partir de um circuito (loop) de geração de semente (24). O fluxo granular misturado, contendo sulfato de amônio sólido (21) e finos (23), pode ser triturado (moído) em uma unidade de trituração a seco (25), se apropriado, para reduzir adicionalmente o tamanho de partícula e facilitar a dissolução.

[0072] O sulfato de amônio (21) pode estar em uma forma cristalina ou em uma forma mais grosseira. O termo de forma cristalina é utilizado para denominar um tamanho médio de partícula de cerca de 1 mm. Uma forma cristalina é geralmente adequada para alimentação direta para o misturador (3), isto é, sem redução adicional na unidade de trituração a seco (25); quando sulfato de amônio (21) está disponível em uma forma mais grosseira, por exemplo, com um tamanho médio de partícula de 2 mm ou mais, a trituração (moagem) adicional na unidade de trituração a seco (25) é preferida.

[0073] Conforme o equilíbrio térmico no misturador (3), a misturação de uréia (1) e de corrente contendo AS (2) resulta em uma queda de temperatura. Esta queda de temperatura é uma característica positiva quando trabalhando com uréia na medida em que a mesma reduz a formação de biureto.

[0074] O misturador (3) é preferivelmente uma máquina de baixa resistência e de alto cisalhamento para induzir suficiente turbulência possibilitando fácil dissolução. Preferivelmente, os cristais de AS são adicionalmente pulverizados durante a operação de misturação de maneira tal que a área de contato entre o solvente e o soluto é aumentada para o benefício de uma completa dissolução.

[0075] O fundido límpido (4) é dividido em uma corrente principal (6), direcionada para o granulador (5), e uma corrente lateral (7) para a formação de uma pasta fluida. Usualmente, a corrente lateral (7) é maior do que a corrente principal (6), isto é, a corrente lateral (7) é de 70% até 95% da corrente (fundido límpido) (4) entregue pelo misturador (3).

[0076] O sulfato de amônio adicional (8) para ser misturado com a corrente lateral (7) é proporcionado, nesta concretização da presente invenção, por uma segunda tremonha (26). A matéria sólida a partir de referida tremonha (26) é pré-aquecida em um aquecedor de placa (27), por exemplo, para uma temperatura de 60 0C até 120 0C, e então, é direcionada para a seção de trituração úmida (9).

[0077] Referida seção de trituração úmida (9) compreende um primeiro moleiro (moedor) úmido (28), uma bomba de pasta fluida (29) e um segundo moleiro úmido (30).

[0078] O sulfato de amônio pré-aquecido é contactado com a corrente lateral (7) de fundido límpido no primeiro moleiro úmido (28), que é projetado para dispersar e triturar o sulfato de amônia no fundido líquido e para gerar cristais com um primeiro tamanho médio, por exemplo, de 100 microns até 500 microns. A bomba de pasta fluida (29) é proporcionada para empurrar a pasta fluida através do segundo moleiro úmido (30) que é tipicamente projetado para dispersar adicionalmente o cristal sólido para o fundido líquido conduzindo para um segundo tamanho médio que é mais fino do que o primeiro tamanho médio, por exemplo, de 10 microns até 100 microns. Em uma concretização adicional da presente invenção, o segundo moleiro úmido (30) pode incluir uma unidade dupla em série para alcançar um tamanho médio ainda mesmo menor dos cristais, preferivelmente, de 1 micron até 50 microns. O segundo moleiro úmido (30) produz a pasta fluida (10) que é alimentada para a zona (5B) de granulador (5).

[0079] As sementes (12) são produzidas pelo circuito (loop) (24) utilizando grânulos (31) tomados a partir da saída (14) do granulador (5). Referidos grânulos (31) são triturados (moídos) em um triturador (moedor) (32) e grânulos triturados passam através de uma peneira (33) para selecionar partículas dentro de uma faixa de tamanho desejada (por exemplo, de 500 microns até 1.000 microns) que formam a corrente de semente (12). Partículas fora desta faixa são enviadas para linhas (34) e (23). Partículas maiores (por exemplo, > 1.000 microns) são enviadas de volta para o triturador por intermédio da linha (34); partículas menores (por exemplo, < 500 microns), também denominadas finos, são enviadas por intermédio da linha (23) para a alimentação da unidade de trituração (25) (se proporcionada) ou para o misturador de uréia/AS (3).

[0080] Somente uma pequena porção de grânulos é internamente utilizada para a geração de sementes; o resto de saída de grânulo (14) [linha (35)] é, por exemplo, resfriada em um resfriador adequado (36) para formar um fertilizante de compósito granular (37).

Exemplo

[0081] A Figura 6 proporciona um exemplo das transformações acontecendo no processo da Figura 5.

[0082] O ponto (A) do diagrama da Figura 6 denomina um fundido de uréia (1) possuindo uma temperatura de em torno de 140 0C. Referido fundido de uréia (1) é misturado com uma corrente contendo sulfato de amônio (2) em temperatura ambiente, proporcionando um fundido límpido (4).

[0083] O ponto (B) simboliza referido fundido límpido (4), possuindo uma temperatura de 128 0C e contendo 9% de sulfato de amônio.

[0084] Uma corrente (6) separada a partir de referido fundido límpido (4) é injetada na primeira seção (5A) do granulador (5), onde a mesma contacta as sementes (12) e em que a temperatura é controlada na faixa de 95 0C até 105 0C, resultando em um processo de solidificação. Referido processo de solidificação é evidenciado a partir do ponto (B) para o ponto (C). O ponto (C) simboliza as sementes (12) que são cobertas por uma fina camada de sólido possuindo composição uniforme.

[0085] Referido fundido límpido (4) contendo 9% de sulfato de amônio [ponto (B)] é adicionalmente adicionado com sulfato de amônio de maneira tal a conseguir uma concentração de sulfato de amônio de cerca de 30% e de maneira tal a obter uma pasta fluida (10), que é identificada pelo ponto (D).

[0086] Referida pasta fluida (10) é pulverizada na seção (5B) do granulador (5), onde a mesma contacta os grânulos simbolizados pelo ponto (C) e em que a temperatura é controlada na faixa de 95 0C até 105 0C, resultando na formação progressiva de grânulos maiores cobertos por uma camada externa sólida e identificados com o ponto (E).

[0087] Portanto, enquanto a presente invenção tenha sido descrita em concordância com exemplificações específicas e concretizações preferidas, aqueles especializados no estado da técnica irão apreciar que a presente invenção pode ser concretizada com um número de mudanças, de modificações e de variações sendo conceptível sem afastamento a partir do espírito inventivo da presente invenção, que é unicamente limitada no que se refere pra o escopo de proteção conforme estabelecido pelas reivindicações de patente subseqüentemente.

Claims (19)

1. Processo para fazer um fertilizante combinado compreendendo: i) um primeiro fertilizante à base de nitrogênio; ii) um ou mais segundo(s) fertilizante(s) à base de nitrogênio diferente(s) do referido primeiro fertilizante baseado em nitrogênio, e/ou um ou mais nutriente(s), coletivamente denominados um ou mais componentes adicionais; caracterizado pelo fato de que o referido fertilizante combinado é feito por um processo de granulação em um leito fluido, compreendendo as etapas de: iii) fornecer uma primeira alimentação de líquido (6) para uma primeira região (5A) de um ambiente de granulação (5); iv) fornecer uma segunda alimentação de líquido (10) para uma segunda região (5B) de referido ambiente de granulação (5); em que partículas sólidas (12) atuando como pontos de partida para o processo de granulação são alimentadas para referida primeira região (5A) de ambiente de granulação (5), e a referida segunda região (5B) é à jusante da referida primeira região (5A); e em que na primeira região (5A) do ambiente de granulação (5), a primeira alimentação de líquido (6) solidifica sobre as sementes sólidas (12) formando uma camada aglutinante em torno das sementes sólidas (12); e a segunda alimentação de líquido (10) possui a forma de uma pasta fluida micronizada dos referidos um ou mais componentes adicionais no primeiro fertilizante à base de nitrogênio, pulverizando a segunda alimentação de líquido sobre os grânulos previamente formados na primeira região (5A); em que a pasta fluida micronizada contém cristais sólidos dos referidos um ou mais componentes adicionais, e é pulverizada na forma de gotículas possuindo um tamanho médio de pelo menos 5 vezes o tamanho médio dos referidos cristais; e em que as sementes (12) possuem um tamanho médio de 500 microns a 1.000 microns; a camada aglutinante possui uma espessura de 200 microns até 400 microns e os referidos cristais possuem um tamanho não maior do que 100 microns.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as referidas sementes sólidas (12) e as referidas primeira e segunda alimentação de líquido (6, 10) incluem o referido fertilizante à base de nitrogênio e os referidos um ou mais componentes adicionais.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreende ainda: - dissolver os referidos um ou mais componentes adicionais em um fluxo de líquido do primeiro fertilizante à base de nitrogênio, obtendo um fundido de líquido (4); - dividir o referido fundido de líquido (4) em uma primeira porção (6) e em uma segunda porção (7); - utilizar a referida primeira porção (6) de fundido de líquido (4) para fornecer a referida primeira alimentação de líquido (6) do ambiente de granulação (5); e - utilizar a referida segunda porção (7) de fundido de líquido (4) para fornecer a referida segunda alimentação de líquido (10) como uma pasta fluida micronizada.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que: a referida etapa de dissolução é realizada com uma razão entre os referidos um ou mais componentes adicionais e o primeiro fertilizante que é abaixo do ponto eutético e a temperatura é controlada de maneira tal que nenhuma fase sólida está presente no fundido de líquido (4) obtido; uma quantidade adicional (8) dos referidos um ou mais componentes adicionais é adicionada à referida segunda porção (7) de fundido de líquido (4), para formar a referida pasta fluida micronizada (10).

5. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a referida segunda porção (7) do fundido de líquido (4) é maior do que a primeira porção (6).

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as sementes sólidas (12) são geradas com qualquer uma das seguintes técnicas: trituração de uma porção (31) dos grânulos entregues pelo referido processo de granulação de leito fluido; ou secagem ou pastilação de um líquido.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o leito fluido de granulação possui uma condição de vórtice, onde pelo menos um vórtice com um eixo geométrico horizontal é estabelecido no leito fluidizado.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: pelo menos um dos referidos primeiro e segundo fertilizantes à base de nitrogênio contém ureia ou nitrato de amônio; os referidos nutrientes compreendem qualquer um de: enxofre, potássio, fósforo, cálcio e seus compósitos.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um fundido de líquido (4) obtido por dissolução dos referidos um ou mais componentes adicionais em um fluxo de líquido do referido primeiro fertilizante à base de nitrogênio possui uma temperatura mais baixa do que a temperatura do primeiro fertilizante à base de nitrogênio líquido, reduzindo a formação sensível à temperatura de subprodutos indesejados.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um aditivo é adicionado a uma alimentação de líquido ou de sólido ou é injetado no interior do ambiente de granulação para formar uma camada de proteção do grânulo, a referida camada de proteção possuindo uma espessura de 50 microns até 300 microns.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que um aditivo hidrofóbico é adicionado para proporcionar proteção contra a umidade.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o referido aditivo compreende um ou mais de: mistura de carbonatos, sais de sulfato ou de fosfato e óxidos de metal.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a referida primeira porção (6) é de 5% até 30% do fluxo total.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a referida segunda porção (7) é de 70% até 95% do fluxo total.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a referida camada de proteção possui uma espessura de 100 microns até 200 microns.

16. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os referidos nutrientes adicionalmente compreendem um ou mais microelementos.

17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os um ou mais microelementos compreendem zinco, cobre, manganês, cloro e/ou molibdênio.

18. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o leito fluido possui uma condição de duplo vórtice incluindo dois vórtices girando substancialmente paralelos e de rotação contrária com um eixo geométrico horizontal.

19. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que referido aditivo é combinado com uma matéria orgânica compreendendo uma formulação de cera, uma solução à base de óleo ou uma suspensão à base de celulose.

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