BR112018071893B1

BR112018071893B1 - Processo para a produção de um fertilizante orgânico com caráter de substância húmica

Info

Publication number: BR112018071893B1
Application number: BR112018071893-9A
Authority: BR
Inventors: Horst NINNEMANN; Reinhard SORGE; Peter Langer
Original assignee: Novihum Technologies Gmbh
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2023-01-10
Also published as: EA036194B1; MX2018012972A; US11319258B2; BR112018071893A2; IL261939B; EP3239119A1; EP3448831B1; HRP20211733T1; HUE056283T2; US20190144351A1; EP3448831A1; AU2017255935A1; ZA201806441B; CL2018003023A1; PL3448831T3; EA201892388A1; ES2897888T3; CA3020383A1; WO2017186852A1; AU2017255935B2

Abstract

A presente invenção se refere a um processo para a produção de um fertilizante orgânico com caráter de substância húmica através de tratamento oxidante e de amonização de lignito, sendo que o fertilizante orgânico apresenta um teor de nitrogênio de até 8 % em peso, com base no peso seco do fertilizante e uma relação C/N de 7 a 15, que é caracterizado pelo fato de que o processo é realizado como processo contínuo e compreende as seguintes etapas: a) dispersão de lignito e solução aquosa de amoníaco em um circuito de dispersão com dispositivo de dispersão, recipiente de recirculação e bomba de circulação; b) oxidação da suspensão da etapa a) com um agente de oxidação contendo oxigênio a uma temperatura 100 oC em um reator de oxidação; c) secagem da suspensão do produto obtida na etapa b) a uma temperatura >50 oC; e d) resfriamento do produto seco obtido na etapa c).

Description

[0001] A presente invenção se refere a um processo para a produção de um fertilizante orgânico com caráter de substância húmica.

[0002] Devido à suas propriedades químicas e à sua disponibilidade, o lignito já há muito tempo encontrou interesse como material de partida para a produção de substâncias ou misturas de substâncias com efeito fertilizante.

[0003] O documento EP 1.144.342 publica um processo para a produção de um fertilizante orgânico com caráter de substância húmica através de tratamento oxidante e de amonização de lignito, que é caracterizado pelo fato de que o lignito é convertido em uma mistura aquoso-amoniacal de suspensão e solução com um valor de pH superior a 9 até 12 e, em seguida, é ativado alcalinicamente em um reator, inicialmente sem fornecimento de oxigênio ou ar e, neste caso, em um tempo regulável de até 0,5 hora, esse é levado para uma temperatura de oxidação inferior a 100 oC, em seguida, o gás de oxidação, a uma temperatura de reação inferior a 100 oC e com ar, o oxigênio como gás de oxidação a pressão normal e com misturas de ar/oxigênio como gás de oxidação a pressão normal com uma pressão parcial de oxigênio na faixa de 0,02 MPa a <0,1 MPa, é alimentado à mistura de reação respectivamente de acordo com o princípio do injetor e, finalmente, o fornecimento de gás de oxidação é fechado e a reação é interrompida e a mistura de reação sem fornecimento adicional de oxidação é resfriada a uma temperatura necessária para o processamento posterior, sendo que o tempo de resfriamento perfaz menos de 1 hora e o fertilizante orgânico é obtido como dispersão no meio aquoso através de espessamento ou secagem, sendo obtida uma relação C/N de 9 a 15.

[0004] Uma desvantagem do processo do documento EP 1.144.342 consiste, no entanto, em que a ativação alcalina do lignito com a solução aquosa de amoníaco e a subsequente oxidação são realizadas no mesmo recipiente de reação, o reator descrito acima. Isso requer, que a mistura de lignito aquoso-amoniacal seja levada dentro de um determinado tempo a uma temperatura vantajosa para a reação de oxidação e depois da conclusão da oxidação seja outra vez resfriada, a fim de permitir o processamento posterior. Neste caso, o fornecimento do gás de oxidação é interrompido e a reação é, dessa maneira, interrompida.

[0005] Os estudos dos inventores para otimizar o processo mostraram, que uma condução de processo contínuo, na qual os materiais de partido lignito e solução aquosa de amoníaco são continuamente alimentados no processo e a reação não precisa ser interrompida, não é facilmente possível com o processo descrito no documento EP 1.144.342. Uma condução de processo contínuo teria a vantagem, de que o produto poderia ser produzido com alto rendimento dos materiais de partida e baixa necessidade de energia.

[0006] Além disso, o processo do documento EP 1.144.342 tem a desvantagem, de que as propriedades do produto só podem ser modificadas em âmbito limitado. As propriedades do produto também são influenciadas, por exemplo, pela eficiência da reação de oxidação que, por seu lado, é influenciada pelo tamanho médio da partícula de lignito utilizada. Partículas de lignito particularmente pequenas têm uma superfície maior e aumentam, com isso, a superfície de ataque para a reação de oxidação. No documento EP 1.144.342 são usadas partículas de lignito com um tamanho de <0,4 mm. Isso compreende uma ampla faixa de diferentes tamanhos. Uma outra trituração das partículas de lignito ocorre no âmbito do processo do documento EP 1.144.342.

[0007] A utilização de tamanhos médios de partículas na faixa de < 10 μm com uma distribuição relativamente uniforme do tamanho de partícula seria vantajosa para o aumento da eficiência da reação de oxidação e permite um ajuste mais fácil das proporções das formas de ligação do nitrogênio hidrolisáveis de modo diferente no produto. Para obter tais tamanhos de partículas, o lignito disponível comercialmente, contudo, via de regra, deve ser triturado. Em relação a isso, seria vantajoso se uma tal trituração no âmbito de um processo contínuo para a produção de um fertilizante orgânico com caráter de substância húmica, poderia ser realizada através de tratamento oxidante e de amonização de lignito. Isso não é facilmente possível com o processo do documento EP 1.144.342.

[0008] O objetivo da presente invenção consiste, portanto, na disponibilização de um processo eficiente para a produção de um fertilizante orgânico com caráter de substância húmica através de tratamento oxidante e de amonização de lignito, sendo que o processo permite um alto rendimento de materiais de partida com baixo consumo de energia, assim como a influência específica das propriedades do produto.

[0009] Esse objetivo é resolvido, de acordo com a invenção, por um processo para a produção de um fertilizante orgânico com caráter de substância húmica através de tratamento oxidante e de amonização de lignito, sendo que o fertilizante apresenta um teor de nitrogênio de até 8 % em peso, com base no peso seco do fertilizante e uma relação C/N de 7 a 15, sendo que o processo é caracterizado pelo fato de ser realizado como processo contínuo e compreender as seguintes etapas: a) fornecimento de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, assim como opcionalmente produto reciclado da etapa b) como materiais de partida em um circuito de dispersão com dispositivo de dispersão, recipiente de recirculação e bomba de circulação e dispersão dos materiais de partida com trituração simultânea das partículas de lignito até se formar uma suspensão de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, que é removida do circuito de dispersão e fornecida à etapa b); b) oxidação da suspensão obtida na etapa a) em um reator de oxidação com um agente de oxidação contendo oxigênio, a uma temperatura de <100 oC, sendo que se forma uma suspensão do produto, que é completamente fornecida à etapa c) ou parcialmente à etapa c) e parcialmente à etapa a) como material de partida; c) secagem da suspensão do produto obtida na etapa b) a uma temperatura >50 oC até um teor de umidade residual de no máximo 30 % em peso, com base no peso total do produto seco; d) resfriamento do produto seco obtido na etapa c).

[0010] No contexto da descrição da presente invenção, a etapa a) também pode ser designada como “etapa de dispersão”, a etapa b) também como “etapa de oxidação, a etapa c) também como “etapa de secagem” e a etapa d) também como “etapa de resfriamento”.

[0011] A vantagem do processo de acordo com a invenção em comparação com o processo do documento EP 1.144.342 consiste em que o processo não precisa ser interrompido em nenhum ponto, mas sim, pode ser realizado em operação de produção contínua durante 24 horas por dia, o que permite um alto rendimento dos materiais de partida com baixa necessidade de energia e, com isso, é vantajoso para a realização em escala industrial. Além disso, em cada etapa pode haver influência direta sobre as propriedades do produto, isto é, sobre as relações de ligação ao nitrogênio, por exemplo, através da trituração das partículas de lignito no âmbito da etapa de dispersão a), que influencia e favorece a reação de oxidação na etapa b) e, com isso, por fim, determina as relações de ligação do nitrogênio no produto ou através do ajuste da temperatura e duração da secagem na etapa c); ou através da possibilidade de adição de outros gases, tais como, por exemplo, CO2, em cada etapa individual do processo. Finalmente, a condução do processo pode ocorrer de tal modo, que a oxidação das partículas de lignito já se inicia com a primeira etapa do processo e avança até o resfriamento do produto na etapa d), o que, do mesmo modo, é economicamente vantajoso. Finalmente, o processo de acordo com a invenção permite o escalonamento fácil da reação do produto, o que não é possível, assim, com o processo do estado da técnica.

[0012] O termo “caráter de substância húmica” é um termo técnico, que é conhecido pelo especialista. De acordo com o texto, isso significa que um produto tem o caráter de substâncias húmicas. Nas substâncias húmicas são incluídos os fulvoácidos, os ácidos himatomelânicos, os ácidos humícos e as huminas (Fiedler, H.J. e Reissig, H.: “Lehrbuch der Bodenkunde”, Gustav Fischer Verlag Jena, 1964, página 174, ponto 4.423). Em uma forma de realização preferida da invenção, o termo “caráter de substância húmica” deve ser entendido, além disso, de tal modo, que o fertilizante orgânico designado dessa maneira consiste em grande parte em substâncias húmicas. Em grande parte, em relação à proporção de substância húmica, significa no presente caso, que as substâncias húmicas perfazem a maior proporção de peso do fertilizante orgânico produzido de acordo com a invenção, com base no peso seco do fertilizante. Por exemplo, dentre essas deve ser entendido, que as substâncias húmicas perfazem > 50 % em peso, preferivelmente > 60 % em peso, ainda mais preferivelmente, > 70 % em peso e, em particular, preferivelmente > 80 % em peso, do fertilizante orgânico produzido de acordo com a invenção, com base no peso seco do fertilizante.

[0013] Um “tratamento oxidante e de amonização” também é conhecido pelo especialista. Esse ocorre através do processo aqui descrito. Muitas vezes um “tratamento oxidante e de amonização” também é designado como “amonólise oxidativa”. A amonólise oxidativa já foi descrita por Flaig, et.al. (1959), por exemplo, em “Umwandlung von Lignin im Huminsauren bei der Verrotung von Weizenstroh” Chem. Ber., 92 8, 1973-1982.

[0014] O termo “processo contínuo” no contexto da invenção aqui descrita deve ser entendido de tal modo, que ao processo são fornecidos continuamente materiais de partida, no caso dos quais se trata presentemente, em particular, de lignito e de solução aquosa de amoníaco, assim como opcionalmente de produto reciclado da etapa b), os quais são convertidos através das etapas a) até d) para o produto seco e resfriado, sem a necessidade de uma interrupção do processo ou das etapas do processo, a fim de formar o produto e retirá-lo do processo.

[0015] O termo “circuito de dispersão”, tal como utilizado aqui, designa uma disposição, que compreende o dispositivo de dispersão, recipiente de recirculação e bomba de circulação. Neste caso, compreende-se também, que o dispositivo de dispersão e a bomba de circulação estão dispostos em um agregado.

[0016] Ao circuito de dispersão na etapa do processo a) são fornecidos, neste caso, continuamente tantos materiais de partida, como é removido produto de suspensão e fornecido à etapa b), de modo que o volume de material no circuito de dispersão permanece essencialmente constante. Do mesmo modo, ao reator de oxidação na etapa b) é fornecida continuamente tanta suspensão obtida na etapa a), como é removida suspensão do produto oxidado e fornecida completamente à etapa c) ou parcialmente à etapa c) e parcialmente à etapa a) como material de partida.

[0017] O termo “suspensão” ou “suspensão de lignito”, tal como utilizado aqui, designa uma suspensão de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, a qual, tal como descrito aqui, é obtida através da dispersão ou mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, assim como opcionalmente produto reciclado da etapa b) no dispositivo de dispersão. O termo “suspensão”, tal como utilizado aqui, compreende também que uma parte do lignito entra em solução, que no caso da suspensão, tal como descrita acima, trata-se, portanto, de uma mistura de suspensão de lignito e solução de lignito em amoníaco aquoso. A mistura representa um sistema coloidal disperso.

[0018] O termo “tempo de permanência médio”, tal como utilizado no contexto do relatório descritivo do processo de acordo com a invenção, designa um intervalo de tempo, no qual é obtido um determinado resultado, por exemplo, a formação da suspensão na etapa a) ou a oxidação da suspensão na etapa b), a secagem do produto de oxidação na etapa c), o resfriamento do produto seco na etapa d) ou a formação do produto do processo final, iniciando com a produção da suspensão a partir de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco na etapa a) até a obtenção do produto resfriado na etapa d). O termo no contexto do processo de acordo com a invenção não implica em que depois ou dentro de um tal intervalo de tempo ocorra uma interrupção do processo ou uma etapa do processo.

[0019] A abreviação “% em peso”, tal como utilizada aqui, representa “porcento em peso” e designa o peso de uma proporção com base no peso total. Em qual proporção se trata e a qual peso total essa se refere, é especificado no contexto do presente relatório descritivo da invenção no local correspondente.

[0020] No caso do produto resfriado, que é obtido na etapa d), trata-se de um “fertilizante com caráter de substância húmica”. Um fertilizante com caráter de substância húmica no contexto da presente invenção, é uma substância ou mistura de substâncias com efeito fertilizante para plantas e solo, que apresenta um teor de nitrogênio de até 8 % em peso, com base no peso seco do fertilizante e uma relação C/N de 7 a 15.

[0021] A solução aquosa de amoníaco, que é utilizada na etapa a), é obtida dissolvendo o amoníaco em água. A solução aquosa de amoníaco ou seus materiais de partida água e amoníaco também podem ser recuperados do processo de reação, em particular, das etapas b) e etapa c) e postos outra vez à disposição do processo, o que contribui para a economia do processo.

[0022] A solução aquosa de amoníaco apresenta preferivelmente uma concentração de até 10 % em peso, sendo que a concentração perfaz preferivelmente pelo menos 2 % em peso, respectivamente com base no peso total da solução aquosa de amoníaco. Mais preferida é uma concentração de 3 a 8 % em peso e, em particular, é preferida uma concentração de 4 a 6 % em peso, respectivamente com base no peso total da solução aquosa de amoníaco.

[0023] O valor de pH da solução aquosa de amoníaco situa- se preferivelmente entre 9 e 12.

[0024] O presente processo permite a utilização de partículas de lignito como produto de partida, cujo tamanho não tem qualquer papel decisivo, visto que durante o processo ocorre uma trituração das partículas de lignito. A partir de considerações práticas, no contexto do processo de acordo com a invenção, utilizam-se preferivelmente partículas de lignito com tamanhos médios de partículas de >10 μm, sendo que também podem ser usadas partículas de lignito com tamanhos de partículas, por exemplo, de até 10 mm. Mais preferidas são partículas de lignito com tamanhos de partículas de até 5 mm, ainda mais preferidas de até 2 mm, ainda mais preferidas de até 1 mm, ainda mais preferidas de até 500 μm, em particular, preferivelmente de até 100 μm. No caso das partículas de lignito trata-se preferivelmente de pó de lignito com tamanhos médios típicos de partículas na faixa de >10 a 600 μm, em particular, na faixa de 200 a 300 μm, portanto, de pó de lignito comercial atualmente usual. Mas no contexto do processo de acordo com a invenção, por exemplo, também é possível utilizar lignito bruto com tamanhos de partículas de até 10 mm, sendo que o lignito bruto é triturado no circuito de dispersão, em particular, no dispositivo de dispersão. Isso amplia mais uma vez o espectro de aplicação do processo de acordo com a invenção. Opcionalmente partes de lignito muito grandes podem ser trituradas antes da alimentação no circuito de dispersão, por exemplo, através de moagem.

[0025] Lignitos de diferentes locais (origem) podem ser usados como material de partida. Além disso, o lignito pode ser utilizado na mistura com ligninas técnicas da indústria de celulose, assim como da hidrólise de madeira, lignito na mistura com lignina, assim como material de lignocelulose da desintegração por explosão a vapor para a produção de fibras e lignino na mistura com material de lignocelulose, tal como madeira e partículas de casca. As misturas citadas podem ser usadas previamente misturadas no processo de acordo com a invenção ou podem ser obtidas misturando os componentes individuais e a solução aquosa de amoníaco no dispositivo de dispersão.

[0026] No caso do dispositivo de dispersão utilizado na etapa a) trata-se simultaneamente de um dispositivo de mistura e de um dispositivo de trituração, sendo que a mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, assim como opcionalmente produto reciclado da etapa b) é misturada por tanto tempo no dispositivo de dispersão com trituração simultânea das partículas de lignito, até se formar uma suspensão de partículas de lignito triturado e solução aquosa de amoníaco. Através da trituração das partículas de lignito no dispositivo de dispersão podem ser obtidas partículas de lignito com uma distribuição do tamanho de partícula relativamente uniforme, o que permite a formação de uma suspensão particularmente homogênea, que é fornecida à etapa b) da oxidação.

[0027] P referivelmente, as partículas de lignito no dispositivo de dispersão são trituradas para um tamanho médio de partícula de <10 μm, mais preferivelmente para tamanhos médios de partículas de <8 μm, ainda mais preferivelmente para tamanhos médios de partículas de <6 μm e, em particular, para tamanhos médios de partículas de <4 μm. A trituração das partículas de lignito tem a vantagem, de que as superfícies de reação são significativamente aumentadas e a distribuição de tamanho médio é relativamente uniforme, o que favorece a reação de oxidação realizada na etapa b).

[0028] No caso do tamanho médio de partícula trata-se, no contexto do processo de acordo com a invenção, do tamanho de partícula de volume médio. Esse é medido, no contexto do presente processo, por meio de difração de raios laser, desde que não seja indicado de outro modo ou evidente para o especialista. Na difração de raios laser, as distribuições do tamanho de partícula são determinadas medindo a dependência angular da intensidade de luz dispersa de um raio laser, que penetra uma amostra dispersa. O tamanho de partícula é indicado como diâmetro de esferas de volume igual. Caso, por motivos técnicos, não seja possível uma determinação do tamanho médio de partícula por meio de difração de raios laser, a determinação do tamanho de partícula ocorre microscopicamente através da determinação do diâmetro mais longo e opcionalmente divisão dos valores obtidos.

[0029] A medição do tamanho de partícula de volume médio no contexto da presente invenção, pode ocorrer de acordo com a seguinte metodologia.

[0030] Uma amostra da suspensão de lignito (100 ml) é removida do sistema de circuito, agitada durante 15 minutos em um béquer em um agitador magnético e, em seguida, essa é tratada durante 10 segundos no ultrassom. A determinação do tamanho médio de partícula na amostra assim tratada através de difração de raios laser ocorre, por exemplo, com um LS200 da empresa Beckmann Coulter.

[0031] O dispositivo de dispersão, que é usado no processo de acordo com a invenção, contém pelo menos uma câmara de dispersão, assim como uma entrada de líquido para introduzir uma solução aquosa de amoníaco, assim como opcionalmente produto reciclado da etapa b) na câmara de dispersão. Além disso, esse contém pelo menos uma entrada de material para introduzir as partículas de lignito na câmara de dispersão. Além disso, esse contém pelo menos uma saída para descarregar a mistura de partículas de lignito e a solução aquosa de amoníaco.

[0032] A trituração das partículas de lignito ocorre no dispositivo de dispersão preferivelmente por meio de um sistema de uma coroa de roda dentada de rotor-estator, que pode apresentar vários tamanhos de fenda, de modo que o grau da trituração pode ser determinado selecionando o correspondente sistema de coroa de roda dentada de rotor- estator. Tais sistemas são conhecidos no estado da técnica e estão disponíveis comercialmente.

[0033] No caso do dispositivo de dispersão, que é usado no processo de acordo com a invenção, trata-se preferivelmente de um sistema fechado, de modo que uma troca de gás com o meio ambiente é evitada.

[0034] No caso do dispositivo de dispersão pode tratar-se, por exemplo, de uma série dos modelos MT-VP. No caso dos dispositivos da série MT-VP trata-se de sistemas, que são descritos no documento EP 1.674.151 A1 ou no documento EP 1.674.151 B1, que são aqui expressamente considerados. Os dispositivos da série MT-VP permitem rendimentos de 1000 l/h até 70000 l/h. As partículas de lignito são aspiradas, neste caso, para a câmara de dispersão por meio de baixa pressão, tal como descrito em detalhes no documento EP 1.674.151 B1, onde essas são misturadas com solução aquosa de amoníaco. Os dispositivos da série MT-VP permitem, que por hora 70 kg a 3500 kg de partículas de lignito podem ser aspirados na câmara de dispersão.

[0035] Alternativamente aos dispositivos da série MT-VP também podem ser utilizados, por exemplo, dispositivos da empresa YTRON como dispositivo de dispersão, por exemplo, um dispositivo com a designação YTRON-ZC.

[0036] Na câmara de dispersão o líquido é posto em movimento de maneira adequada, de modo que ocorre uma mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, assim como opcionalmente produto reciclado da etapa b) com trituração simultânea das partículas de lignito. A câmara de dispersão, neste caso, é projetada de tal modo, que as relações de fluxo são, via de regra, turbulentas e favorece uma distribuição fina do material no líquido. No decorrer da intensa misturação realiza-se uma intensa umidificação das partículas de lignito com a solução aquosa de amoníaco. Com isso, em particular, quando é utilizado pó de lignito, o perigo de formar grumos é quase impossível. Preferivelmente, a saída da câmara de dispersão com a entrada de líquido está ligada de maneira que permite conduzir o líquido várias vezes através da câmara de dispersão. Através dessa recirculação é possível concentrar a solução aquosa de amoníaco sucessivamente com partículas de lignito e/ou obter uma distribuição particularmente homogênea das partículas de lignito na solução aquosa de amoníaco.

[0037] Opcionalmente já no dispositivo de dispersão, em particular, na câmara de dispersão do dispositivo de dispersão e depois diretamente no fluxo do líquido, pode ser acrescentado um agente de oxidação. No caso do agente de oxidação pode tratar-se, por exemplo, de um gás contendo oxigênio (O2), que é selecionado a partir de oxigênio, ar enriquecido de oxigênio ou ar. Além disso, no caso do agente de oxidação pode tratar-se, por exemplo, de ozônio ou peróxido de hidrogênio, preferivelmente de solução aquosa de peróxido de hidrogênio. Prefere-se a adição de um gás contendo oxigênio (O2), em particular, ar.

[0038] A bomba de circulação do circuito de dispersão bombeia a mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco através do circuito de dispersão. Tal como já foi anotado acima, a bomba de circulação já pode ser parte do dispositivo de dispersão. A bomba de circulação suga, neste caso, a suspensão do recipiente de recirculação e a empurra para dentro do dispositivo de dispersão.

[0039] Depois de passar pelo dispositivo de dispersão, a suspensão de lignito chega outra vez no recipiente de recirculação. A partir desse, a suspensão de lignito obtida no dispositivo de dispersão é continuamente removida do circuito e posta à disposição da etapa b). Para evitar a sedimentação, o recipiente de recirculação é preferivelmente equipado com outros agitadores. No caso desses agitadores pode tratar-se também de agitadores de gaseificação, que permitem a adição de gases, por exemplo, ar, oxigênio ou CO2.

[0040] A intensa mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, assim como opcionalmente de produto reciclado da etapa b), que ocorre na etapa a), permite, que na etapa a), por exemplo, possam ser usados até 30 % em peso, de partículas de lignito para 70 % em peso, de solução aquosa de amoníaco, respectivamente com base no peso total da mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco. Preferivelmente, são usados pelo menos 10 % em peso, de partículas de lignito para 90 % em peso, da solução aquosa de amoníaco, mais preferivelmente pelo menos 12 % em peso, de partículas de lignito para 88 % em peso, da solução aquosa de amoníaco, ainda mais preferivelmente pelo menos 14 % em peso, de partículas de lignito para 86 % em peso, da solução aquosa de amoníaco, ainda mais preferivelmente pelo menos 16 % em peso, de partículas de lignito para 84 % em peso, da solução aquosa de amoníaco, ainda mais preferivelmente, 18 % em peso, de partículas de lignito para 82 % em peso, da solução aquosa de amoníaco, ainda mais preferivelmente 20 % em peso de partículas de lignito para 80 % em peso, de solução aquosa de amoníaco, ainda mais preferivelmente pelo menos 25 % em peso, de partículas de lignito para 75 % em peso, da solução aquosa de amoníaco, respectivamente com base no peso total da mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco.

[0041] O tempo de permanência médio da mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, assim como opcionalmente de produto reciclado da etapa b) no dispositivo de dispersão, pode perfazer, por exemplo, até 6 horas. Com isso, realiza-se uma intensa umidificação e trituração das partículas de lignito. Preferivelmente, o tempo de permanência médio da mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, assim como opcionalmente de produto reciclado da etapa b) no dispositivo de dispersão perfaz 30 a 300 minutos, mais preferivelmente 45 a 240 minutos, em particular, preferivelmente 60 a 180 minutos, antes da suspensão resultante ser removida do circuito de dispersão e fornecida à etapa b). O tempo de permanência médio é calculado, tal como na condução de processo contínuo, geralmente a partir do volume total do dispositivo de dispersão e dos volumes fornecidos ou descarregados (por exemplo, com um volume do dispositivo de dispersão de 100 litros e um fornecimento ou descarga de 25 l/h, o tempo de permanência médio seria de 4 horas).

[0042] A suspensão de lignito obtida na etapa a) é fornecida à etapa b), via de regra, através do recipiente de recirculação do circuito de dispersão. Na etapa b), a suspensão, que foi obtida na etapa a), é misturada em um reator de oxidação com um agente de oxidação contendo oxigênio, a uma temperatura de <100 oC.

[0043] P referivelmente, a temperatura, na qual a suspensão obtida na etapa a) é oxidada no reator de oxicação, situa- se em pelo menos 50 oC, mais preferivelmente entre 60 e 90 oC, em particular, preferivelmente entre 70 e 80 oC.

[0044] No caso do agente de oxidação contendo oxigênio utilizado na etapa b), trata-se preferivelmente de um gás contendo oxigênio (O2), que é selecionado a partir de oxigênio, ar enriquecido de oxigênio ou ar. Alternativamente, no caso do agente de oxidação contendo oxigênio, pode tratar-se também de ozônio ou de peróxido de hidrogênio. Preferivelmente, o agente de oxidação contendo oxigênio pode ser inserido diretamente na suspensão, por exemplo, no caso de um agente de oxidação gasoso através da introdução do gás na mistura de reação com sobrepressão, tal como descrito a seguir em mais detalhes.

[0045] Se como agente de oxidação contendo oxigênio é utilizado um gás, portanto, por exemplo, oxigênio, ar enriquecido de oxigênio, ar ou ozônio, então esse é preferivelmente introduzido diretamente na suspensão com uma sobrepressão de até 0,8 MPa (8 bar) por meio de um dispositivo de dosagem de gás. “Sobrepressão” significa, no contexto da presente invenção, que a pressão, com a qual o gás de oxidação contendo oxigênio é fornecido, situa-se acima da pressão normal. A pressão normal corresponde a uma pressão de 101325 Pa = 1,01325 bar. Em consequência disso, no contexto do processo de acordo com a invenção, o gás contendo oxigênio é fornecido com uma pressão de >0,101325 MPa (>1,01325 bar), sendo que o gás contendo oxigênio pode ser fornecido com uma sobrepressão de até 0,8 MPa (8 bar). Preferivelmente, o gás contendo oxigênio é fornecido com uma sobrepressão de pelo menos 0,15 MPa (1,5 bar). Mais preferida é uma sobrepressão de 0,2 a 0,8 MPa (2 a 8 bar), ainda mais preferida é uma sobrepressão de 0,3 a 0,7 MPa (3 a 7 bar) e, em particular, é preferida uma sobrepressão de 0,4 a 0,6 MPa (4 a 6 bar).

[0046] No caso do dispositivo de dosagem de gás pode tratar-se, por exemplo, de uma lança de bocal, de um anel de gaseificação ou um agitador de gaseificação, que se encontram no reator e estão em contato com a suspensão ou são imersos nessa. Preferivelmente, no caso do dispositivo de dosagem de gás trata-se de um agitador de gaseificação, com o qual a suspensão pode ser agitada simultaneamente no reator, o que favorece a introdução do gás de oxidação contendo oxigênio na suspensão e, com isso, a reação de oxidação.

[0047] Alternativamente, o agente de oxidação contendo oxigênio também pode ser acrescentado em solução, por exemplo, em forma de uma solução aquosa de peróxido de hidrogênio. Além disso, agentes de oxidação gasosos podem ser acrescentados em solução, preferivelmente em solução aquosa.

[0048] O reator de oxidação trabalha, via de regra, também com sobrepressão, que é um pouco mais baixa do que a pressão com a qual o gás contendo oxigênio é introduzido (desde que um desses seja introduzido). Preferivelmente, o reator de oxidação trabalha com uma pressão superior a 0,101325 MPa (1,01325 bar) (pressão normal) a 0,7 MPa (7 bar), mais preferivelmente até 0,6 MPa (6 bar).

[0049] Além disso, no âmbito da etapa de oxidação b) podem ser utilizados catalisadores, que aumentam a atividade do agente de oxidação.

[0050] P referivelmente, a oxidação na etapa b) ocorre com um gás contendo oxigênio (O2), que é selecionado a partir de oxigênio, ar contendo oxigênio ou ar. Em particular, prefere-se a oxidação com ar (comprimido), o que contribui para a economia do processo.

[0051] O tempo de permanência médio da suspensão no reator de oxidação perfaz preferivelmente 15 a 300 minutos, mais preferivelmente 30 a 240 minutos, em particular, preferivelmente 45 a 120 minutos. Através da oxidação da suspensão obtida da etapa a) nesse intervalo de tempo com o agente de oxidação contendo oxigênio, forma-se uma suspensão, que compreende o produto de oxidação da suspensão obtida da etapa a). A suspensão resultante da etapa b) é designada no contexto do processo de acordo com a invenção, como “suspensão do produto”, que contém o produto de oxidação.

[0052] A misturação da mistura de reação no reator de oxidação ocorre agitando a mistura de reação, por exemplo, através de um agitador de gaseificação já citado ou através de outras instalações de agitação usuais no reator de oxidação. A agitação da mistura de reação garante um avanço uniforme do reator de oxidação e evita a sedimentação no recipiente de oxidação.

[0053] Opcionalmente, o reator de oxidação utilizado na etapa b) também pode estar ligado com um outro circuito de dispersão, no qual a suspensão de lignito é introduzida e dali pode ser recirculada outra vez para o reator de oxidação. A misturação e trituração adicional das partículas de lignito no outro circuito de dispersão garante uma homogeneização adicional da suspensão, o que influencia e favorece outra vez a reação de oxidação, com o que, por fim, pode ter influência sobre as relações de ligação do nitrogênio no produto. No caso desse outro circuito de dispersão pode tratar-se de um circuito de dispersão, tal como foi descrito acima em conexão com a etapa a) do processo de acordo com a invenção, de modo que é possível dispensar um novo esclarecimento.

[0054] O gás em excesso (gás de oxidação contendo oxigênio e/ou amoníaco) é fornecido preferivelmente diretamente outra vez à suspensão. O gás em excesso também pode ser removido do reator de forma regulamentada e ser fornecido à purificação do gás ou à recuperação de amoníaco. O amoníaco recuperado pode ser utilizado para a produção da solução aquosa de amoníaco, que é usada na etapa a). Essas medidas contribuem para a economia do processo de acordo com a invenção.

[0055] Tal como já foi esclarecido acima, a etapa b) caracteriza-se pelo fato de que ao reator é continuamente fornecido um determinado volume de suspensão da etapa a) e do reator é continuamente descarregado um determinado volume de suspensão do produto e essa suspensão ou é fornecida à secagem na etapa c) ou é outra vez posta à disposição da etapa a). Visto que ao reator, com isso, é continuamente fornecido material não oxidado, isto é, suspensão não oxidada de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, o fornecimento de gás de oxidação no processo de acordo com a invenção não precisa ser fechado e a reação de oxidação pode ser realizada continuamente sem interrupção da reação.

[0056] Complementando, o reator pode ser equipado com um ou mais dispositivos de agitação, que continuam a misturar a suspensão de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco durante a gaseificação, o que favorece o avanço da reação de oxidação e evita a sedimentação.

[0057] A suspensão do produto oxidado, por exemplo, é continuamente removida do reator através de um recipiente de armazenamento. O recipiente de armazenamento está sob pressão normal. Para evitar a sedimentação, o recipiente de recirculação é preferivelmente equipado com outros agitadores. No caso desses agitadores pode tratar-se também de mecanismos de agitação de gaseificação, que permitem a adição de outros gases, por exemplo, CO2.

[0058] A suspensão do produto obtida da etapa b) pode ser completamente fornecida à etapa c). Alternativamente, a suspensão do produto também pode ser parcialmente outra vez fornecida à etapa a), onde essa é misturada com os materiais de partida partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco e parcialmente à etapa c). Em uma forma de realização preferida, a suspensão do produto removida da etapa b) é completamente fornecida à etapa c). Não se prefere o retorno parcial da suspensão do produto para a etapa a).

[0059] No caso da etapa c) trata-se de uma etapa de secagem. A secagem é realizada a uma temperatura de >50 oC, preferivelmente >60 oC, em particular, preferivelmente a >70 oC, sendo que a temperatura mais elevada perfaz preferivelmente 120 oC.

[0060] O tempo de permanência médio para a secagem situa- se, via de regra, abaixo de 20 horas, preferivelmente abaixo de 10 horas, mais preferivelmente abaixo de 8 horas.

[0061] A secagem pode ocorrer com pressão normal ou baixa pressão, sendo que a secagem ocorre preferivelmente a pressão normal. Naturalmente, uma secagem de multietapas com várias pressões em várias etapas também é possível.

[0062] Durante a secagem, forma-se um produto, que apresenta um teor de umidade residual de no máximo 30 % em peso, com base no peso total do produto seco. Preferivelmente, o produto seco apresenta um teor de umidade residual de 25 % em peso, com base no peso total do produto seco e, em particular, é preferido um teor de umidade residual de no máximo 20 % em peso, com base no peso total do produto seco.

[0063] O vapor de exaustão de amoníaco e vapor de água resultante durante a secagem é preferivelmente purificado por meio de destilação, sendo obtidos água purificada e amoníaco, que podem ser utilizados para produzir uma solução aquosa de amoníaco, que pode ser fornecido outra vez ao processo, em particular, à etapa a). Esse contribui para a economia do processo.

[0064] Através do ajuste de duração da secagem e da temperatura de secagem durante a secagem, as propriedades do produto podem ser modificadas com respeito às relações de ligação de nitrogênio.

[0065] Em uma forma de realização preferida, a secagem da suspensão do produto ocorre em um secador de fluido combinado. Através do ajuste do número de rotações do secador de fluido combinado, as propriedades do produto podem ser ulteriormente modificadas com respeito às relações de ligação de nitrogênio.

[0066] Além disso, é possível, durante o processo de secagem na etapa c) e/ou na etapa d), realizar dopagens específicas da suspensão do produto com macro-, micronutrientes, bactérias, fungos e acumuladores de água à base mineral ou sintética, tal como, por exemplo, bentonita e, assim, influenciar as propriedades do produto.

[0067] Macro- e micronutrientes em relação aos nutrientes de plantas são termos técnicos conhecidos de modo geral e descritos em detalhes, por exemplo, em Fiedler, H J und Reissig, H: “Lehrbuch der Bodenkunde”, Gustav Fischer Verlag Jena, 1964, página 234 em “Pflanzennahrstoffe des Bodens”. Dessa maneira, no caso dos macronutrientes, também mencionados de macroelementos ou principais elementos nutrientes, trata-se de nutrientes, que participam da formação da substância corporal das plantas e, neste caso, perfazem a maior proporção de massa. Nos macronutrientes são incluídos, entre outros, o nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). Por micronutrientes, também mencionados de microelementos ou oligoelementos, devem ser entendidos principalmente elementos químicos que, com respeito à nutrição vegetal e metabolismo, são essenciais, mas que ao contrário dos macronutrientes, são necessários apenas em pequenas quantidades, tais como, por exemplo, ferro (Fe), manganês (Mn) ou boro (B).

[0068] Opcionalmente, na etapa de secagem c) também pode ser acrescentado um agente de aglomeração. O agente de aglomeração garante que o produto seja aglomerado durante a secagem e se forme um produto de grãos finos, livre de pó. Um tal produto é particularmente vantajoso para a aplicação como fertilizante.

[0069] Na última etapa do processo de acordo com a invenção, portanto, na etapa d), o produto obtido na etapa c) é resfriado. Preferivelmente, o resfriamento do produto na etapa d) ocorre em um tambor rotativo. Esse tem, por exemplo, um diâmetro na faixa de 0,5 a 1,5 m e um comprimento de 2 a 5 m e gira com uma velocidade de até 20 rotações/minuto.

[0070] Opcionalmente, também durante o resfriamento na etapa d), pode ser acrescentado um agente de aglomeração, que influencia as propriedades do produto com respeito à granulação. Por esse meio, a estabilidade mecânica do produto também pode ser aumentada.

[0071] P referivelmente, por isso, um agente de aglomeração é acrescentado na etapa c) e adicionalmente também na etapa d).

[0072] P referivelmente, o resfriamento do produto seco ocorre a uma temperatura inferior a 50 oC, em particular, preferivelmente à temperatura ambiente (20 a 30 oC). A duração do resfriamento perfaz geralmente de 10 a 240 minutos, preferivelmente 20 a 180 minutos, em particular, preferivelmente 30 a 120 minutos.

[0073] O tempo de permanência médio no sistema (no qual as etapas do processo a) até d) são realizadas) pode ser controlado de forma variável. Partindo da mistura dos produtos de partida partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco na etapa a) até a obtenção do produto seco e resfriado na etapa d), o tempo de permanência médio perfaz geralmente 90 minutos a 30 horas, preferivelmente 2 a 24 horas, em particular, preferivelmente 3 a 12 horas.

[0074] Além disso, o tempo de permanência médio em cada etapa pode ser controlado de forma variável, o que permite uma influência específica sobre as propriedades do produto com respeito ao teor de nitrogênio total, relações de ligação do nitrogênio e dopagem.

[0075] Além disso, em cada etapa do processo de acordo com a invenção, é possível o fornecimento de outros gases, por exemplo, CO2, para influenciar as relações de ligação do nitrogênio no produto.

[0076] Ao todo, o processo de acordo com a invenção permite, dessa maneira, um controle específico das etapas do processo ao que se refere ao rendimento dos materiais de partida e necessidade de energia, assim como um controle específico das propriedades do produto.

[0077] Os produtos produzidos com o processo de acordo com a invenção (fertilizantes orgânicos com caráter de substância húmica) apresentam um teor de nitrogênio de até 8 % em peso, com base no peso seco do fertilizante e uma relação C/N de 7 a 15, preferivelmente 8 a 15, mais preferivelmente 9 a 15. Preferivelmente, o teor de nitrogênio dos produtos produzidos com o processo de acordo com a invenção perfaz pelo menos 4 % em peso, mais preferivelmente pelo menos 5 % em peso e, em particular, preferivelmente pelo menos 6 % em peso, respectivamente com base no peso seco do fertilizante.

[0078] O nitrogênio está presente no produto nas mais diversas formas de ligações químicas. Uma parte do nitrogênio está presente ligado na forma de amônio, que está disponível para as plantas a curto prazo (10 a 41 % em peso, com base no teor total de nitrogênio do produto). Uma outra parte está presente ligada em formas de ligações organicamente fortemente ligadas, que apresentam uma disponibilidade para plantas a longo prazo (4 a 73 % em peso, com base no teor total de nitrogênio do produto). Uma outra parte está presente na forma de amido, que está disponível para as plantas a médio prazo (14 a 21 % em peso, com base no teor total de nitrogênio do produto).

[0079] As formas de ligações químicas distinguem-se com respeito à sua capacidade de hidrólise. O nitrogênio ligado na forma de amônio pode ser facilmente dissociado como amoníaco com MgO suspenso em água, enquanto as formas de ligações orgânicas são mais difíceis de hidrolisar. A parte, que está presente na forma de amida, pode ser hidrolisada de maneira normal com soda cáustica diluída nas condições da destilação do vapor de água. A parte não hidrolisável nessas condições experimentais representa o nitrogênio sólido, organicamente ligado.

Exemplo de realização

[0080] A partir de um recipiente de armazenamento, são continuamente removidos 100 kg/h de pó de lignito e fornecidos a um dispositivo de dispersão (modelo Ytron ZC), que é parte de um sistema de circuito, que consiste, além disso, em um recipiente de recirculação, assim como em uma bomba de circulação.

[0081] Através do recipiente de recirculação, uma solução aquosa de amoníaco a 5 % é continuamente alimentada no sistema de circulação, de modo que se forma uma mistura de 20 % em peso, de pó de lignito e 80 % em peso, de solução de amoníaco, com base no peso total da mistura. A mistura é bombeada durante um tempo de permanência médio de 180 minutos através do sistema de circuito, sendo que ocorre uma intensa misturação e trituração das partículas de lignito.

[0082] A suspensão de lignito resultante é continuamente removida azeotropicamente do recipiente de recirculação e fornecida ao reator de oxidação.

[0083] O reator de oxidação consiste em um recipiente com um volume útil de 2,5 m3 e compreende, além disso, um agitador de gaseificação. Nessa disposição, a suspensão de lignito é gaseificada durante um tempo de permanência médio de 120 minutos a 0,3 MPa (3 bar) e a uma temperatura de 70 oC com agitação com ar comprimido. A suspensão do produto oxidado é continuamente removida azeotropicamente do reator através de um recipiente de armazenamento, sendo que o recipiente de armazenamento está sob pressão normal.

[0084] A partir do recipiente de armazenamento a suspensão do produto é continuamente transferida para um secador de fluido combinado e secada a uma temperatura média de 100 oC durante um tempo de permanência médio de 10 horas para uma umidade residual de 25 % em peso, com base no peso total do produto seco. O tempo de permanência médio resulta do volume do secador (3000 l) e da quantidade de produto seco removido (300 l/h). O vapor de exaustão resultante, neste caso, é purificado por meio de lavagem e destilação. A solução aquosa de amoníaco resultante é reconduzida para o processo. Durante a secagem, acrescenta-se ao produto um agente de aglomeração para produzir um aglomerado.

[0085] Depois da secagem, o produto aglomerado é resfriado em um tambor de baixa velocidade e, neste caso, conforme a necessidade, pode ser ulteriormente aglomerado através da adição de mais agente de aglomeração. A temperatura do produto situa-se, então, à temperatura ambiente (20 a 30 oC).

[0086] O rendimento de nitrogênio do produto assim obtido foi determinado analiticamente.

[0087] Análise elementar: C: 58,8 % H: 5,1 % N: 5,5 % S: 0,7 %.

[0088] Formas de ligações do nitrogênio (em % em peso, com base no teor total de nitrogênio): amônio-N: 32,7 % em peso, ligado organicamente: 54,5 % em peso, amida-N: 12,7 % em peso.

Claims

1. Processo para a produção de um fertilizante orgânico com caráter de substância húmica através de tratamento oxidante e de amonização de lignito, sendo que o fertilizante orgânico apresenta um teor de nitrogênio de até 8 % em peso, com base no peso seco do fertilizante e uma relação C/N de 7 a 15, caracterizado pelo fato de que o processo é realizado como processo contínuo e compreende as seguintes etapas: a) fornecimento de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, assim como opcionalmente produto reciclado da etapa b) como materiais de partida a um circuito de dispersão com dispositivo de dispersão, recipiente de recirculação e bomba de circulação e dispersão dos materiais de partida com trituração simultânea das partículas de lignito até se formar uma suspensão de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco, que é removida do circuito de dispersão e fornecida à etapa b); b) oxidação da suspensão obtida na etapa a) em um reator de oxidação com um agente de oxidação contendo oxigênio, a uma temperatura de <100 oC, sendo que se forma uma suspensão do produto, que é completamente fornecida à etapa c) ou parcialmente à etapa c) e parcialmente à etapa a) como material de partida; c) secagem da suspensão do produto obtida na etapa b) a uma temperatura >50 oC até um teor de umidade residual de no máximo 30 % em peso, com base no peso total do produto seco; d) resfriamento do produto seco obtido na etapa c).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa a) as partículas de lignito são usadas com tamanhos de partículas >10 μm, que são trituradas no dispositivo de dispersão para tamanhos de partículas de <10 μm.

3. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a concentração da solução aquosa de amoníaco utilizada na etapa a) perfaz até 10 % em peso, com base no peso total da solução aquosa de amoníaco.

4. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que na etapa a) são usados até 30 % em peso, de partículas de lignito para 70 % em peso, da solução aquosa de amoníaco, em cada caso com base no peso total da mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco.

5. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tempo de permanência médio da mistura de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco no dispositivo de dispersão da etapa a) perfaz 30 a 300 minutos.

6. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que de alimentar à suspensão de partículas de lignito e solução aquosa de amoníaco na etapa a) adicionalmente um agente de oxidação contendo oxigênio, que é selecionado a partir de oxigênio, ar enriquecido com oxigênio, ar, ozônio ou peróxido de hidrogênio.

7. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que no caso do agente de oxidação contendo oxigênio utilizado na etapa b), trata-se de um gás contendo oxigênio(O2), que é selecionado a partir de oxigênio, ar enriquecido com oxigênio ou ar ou de ozônio ou peróxido de hidrogênio.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que no caso do agente de oxidação contendo oxigênio utilizado na etapa b), trata-se de um gás contendo oxigênio(O2) ou de ozônio, que é alimentado à suspensão com uma sobrepressão de até 0,8 MPa por meio de um dispositivo de dosagem de gás.

9. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tempo de permanência médio da suspensão obtida na etapa a) no reator de oxidação perfaz 15 a 300 minutos.

10. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o reator de oxidação está ligado com um outro dispositivo de dispersão.

11. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o reator de oxidação trabalha a uma sobrepressão de até 0,7 MPa.

12. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a suspensão do produto obtida na etapa b) é completamente alimentada à etapa c).

13. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os vapores de exaustão de amoníaco e vapor de água que se formam na etapa c) são purificados por meio de destilação.

14. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que na etapa c) e/ou na etapa d) é acrescentado um agente de aglomeração.

15. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a suspensão do produto durante a secagem na etapa c) e/ou na etapa d) é dotada de macro-, micronutrientes, bactérias, fungos ou acumuladores de água.

16. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a secagem da suspensão do produto na etapa c) ocorre em um secador de leito fluido misto e/ou o resfriamento do produto seco na etapa d) ocorre em um tambor giratório.