BRPI1007551B1

BRPI1007551B1 - processo para a fabricação de composições de fertilizante contendo enxofre, e, composição de fertilizante contendo enxofre

Info

Publication number: BRPI1007551B1
Application number: BRPI1007551-8A
Authority: BR
Inventors: Jany Birgitta Maria Antens; Rafael Alberto Garcia Martinez; Reginald Lambert; Jason Trevor O'brien; Marinus Johannes Reynhout; Guy Lode Magda Maria Verbist; John Woodruffe
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2020-10-13
Also published as: US20110302975A1; EP2382171B1; NZ593960A; CN104774041A; CA2749800C; PL2382171T3; IL213856A0; BRPI1007551A2; WO2010086396A1; CN102300834A; EG26786A; UA104450C2; US8702834B2; EP2382171A1; ZA201104895B; IL213856A; ES2533224T3; EA019208B1; EA201101127A1; MX2011007539A

Abstract

PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE COMPOSIÇÕES DE FERTIOLIZANTE CONTENDO ENXOFRE, E, COMPOSIÇÃO DE FERTILIZANTE De acordo com a presente invenção, é fornecido um processo para a fabricação de composições de fertilizante contendo enxofre, dito processo compreendendo as etapas de: a) obter uma lama de pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato selecionado do grupo consistindo de fosfatos de amónio, comspotos de nitrogênio - fósfoto - potássio (NPK) baseados em fosfato de amónio, superfosfato e rochas de fosfato parcialmente acuduladas; b) contatar a dita lama com pelo menos um tensoativo e enxofre elementar; e c) introduzir a msitura obtida em etapa b) em uma unidade de granulador com o objetivo de obter grânulos da composição de fertilizantes, sendo que o enxofre está presente em uma quantidade dentro da faixa de 1 a 25% em peso, baseada no peso total da composição de fertilizante. A presente invenção também obtém uma composição de fertilizante.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção diz a respeito dos fertilizantes que contêm enxofre e a um processo para a preparação deles.

Fundamentos da Invenção

[002] Uma grande quantidade de trabalho tem sido realizada nos tempos passados para a fabricação de fertilizantes contendo enxofre. A demanda mundial crescente por fertilizantes contendo enxofre provém da descoberta de que baixos rendimentos de plantações em certos casos podem estar relacionados com deficiências em enxofre no solo. Um exemplo de uma espécie com altas exigências de enxofre é Canola. Canola é uma plantação comercial em Alberta, Canadá, e tem altas exigências de enxofre em qualquer estágio de crescimento. Uma carência de enxofre pode causar sérias reduções em qualidade e rendimento da plantação.

[003] Processos de fabricação de fertilizantes contendo enxofre do tipo fosfato de amónio frequentemente envolvem o uso ou a incorporação de sulfatos, veja e.g. US 4.377.406, ou US 4.762.546. Uma desvantagem dos sulfatos é que são muito móveis no solo e facilmente lixiviados da zona de raízes, tornando efetivamente o nutriente sulfato indisponível para as plantas.

[004] Enxofre elementar não é lixiviado do solo, como o são os sulfatos. Ao contrário, partículas de enxofre elementar de tamanho micrométrico são oxidadas ao enxofre de sulfato, que é a forma utilizada pelas plantas, pelas bactérias do solo durante a estação de plantio. Enxofre elementar é, portanto, considerado uma forma de liberação lenta de nutriente enxofre de planta que é menos propenso à lixiviação nas zonas de raízes das plantações. Por conseguinte, é vantajoso se ter uma proporção grande de enxofre em fertilizantes presente como enxofre elementar presente como partículas pequenas. Ademais, enxofre elementar oferece alguns benefícios adicionais em agricultura, incluindo atuação como um fungicida contra certos microorganismos, atuando como um pesticida contra certas pestes de planta e de solo, auxiliando na decomposição de resíduos de planta e na melhoria da utilização de nutrientes fósforo e nitrogênio e reduzindo o pH de solos alcalinos ou de solos de calcário.

[005] Assim, é vantajosa a incorporação de enxofre em fertilizantes contendo enxofre como enxofre elementar.

[006] Processos para a fabricação de fertilizantes contendo enxofre, nos quais é usado enxofre elementar, são conhecidos na arte. Os métodos envolvem em sua maioria a incorporação de enxofre fundido no fertilizante.

[007] Tem sido descrito em US 5.653.782, um processo para a fabricação de fertilizantes contendo enxofre, no qual um substrato contendo partículas de fertilizante é aquecido para uma temperatura acima do ponto de fusão do enxofre e misturado com enxofre. De acordo com US 5.653.782, o enxofre é fundido pelo calor fornecido pelas partículas de fertilizante preaquecidas, produzindo deste modo um revestimento homogêneo sobre as partículas de fertilizante.

[008] US 3.333.939, descreve o revestimento de grânulos de fosfato de amónio com enxofre fundido. Os grânulos são revestidos em uma unidade de revestimento separada na qual o enxofre é alimentado, pelo contato dos grânulos com enxofre fundido ou com uma solução de polissulfeto de amónio. Subsequentemente, os grânulos revestidos são secos.

[009] Alternativamente, US 3.333.939 ensina um processo para preparar partículas de fertilizante contendo enxofre nas quais o enxofre está dispersado em todas as partículas. Neste processo amónia e ácido fosfórico são permitidos reagir para formarem fosfato de amónio. O fosfato de amónio formado é alimentado a um granulador no qual ele é misturado com uréia e enxofre seco. Os grânulos obtidos são secos em um secador.

[0010] A desvantagem do primeiro processo de US 3.333.939 é que o revestimento evita uma distribuição uniforme de sulfato de amónio e de enxofre para dentro do solo. O segundo processo tem a desvantagem de que ele exige o manuseio de enxofre sólido. O manuseio e a moagem de enxofre elementar sólido são elevadamente perigosos devido à geração de poeira de enxofre e aos riscos de ignição da poeira de enxofre e de explosões. Como mencionado em uma revisão de H. P. Rothbaum et al. (New Zealand Journal of Science, 1980, vol. 23, 377), perigos de explosão são sempre devido à poeira de enxofre que é inflamável. Portanto um projeto de processo complexo é necessário para garantir a segurança do processo.

[0011] US 5.571.303 revela um processo para a fabricação de fertilizantes no qual primeiro amónia, água e ácido fosfórico são reagidos para formar fosfato de amónio. Subsequentemente, a mistura de fosfato de amónio / água é misturada com enxofre fundido. A mistura assim obtida é mantida em temperaturas de 120-150°C até granulação. Uma desvantagem deste processo é a segurança, isto é concentrações altas de enxofre em poeiras de processo podem acarretar misturas de ar - poeira potencialmente explosivas.

[0012] EP 1560801 Al revela um processo para a fabricação de fertilizantes de fosfato de amónio contendo enxofre compreendendo combinar enxofre elementar, na forma líquida, com amónia, ácido fosfórico e água.

[0013] WO 2008/084495 refere-se a uma composição agrícola compreendendo uma quantidade eficaz de ingrediente ativo enxofre e pelo menos um agente dispersante. As composições reveladas em WO 2008/084496 tipicamente têm um teor alto de enxofre a saber dentro da faixa de cerca de 40% a cerca de 98% em peso (p/p).

[0014] WO 90/03350 revela um agente químico corretor do solo baseado em enxofre na forma de pelotas para uso agrícola, dito produto compreendendo pó de enxofre transportável pelo ar, pelo menos 3% em peso de um produto inerte selecionado do grupo consistindo de argila, bentonita, caulim e suas misturas, e pelo menos 0,5% em peso de um agente umectante, ditos componentes sendo misturados uns com os outros e submetidos à extrusão úmida e à subsequente secagem para obter ditas pelotas. Como WO 90/03350 refere-se ao manuseio de pó de enxofre que é submetido à extrusão (em vez de granulação como usada de acordo com a presente invenção) os ensinamentos da mesma não são relevantes para o processo de acordo com a presente invenção.

[0015] Vários documentos da arte anterior, e.g. GB 1312314, WO 97/16396, WO 02/090295, US 5.423.897 e US 3.926.841 têm revelado o uso de agentes de revestimento, incorporação de tensoativos, na redução de formação de poeira e de empedramento durante o uso e o manuseio de fertilizantes do tipo-NPK.

[0016] Independentemente dos aperfeiçoamentos revelados na arte, continuam a existir problemas com a fabricação de fertilizantes baseados em fosfato contendo enxofre elementar. Em particular, perigos de poeira e de explosão envolvendo poeira de enxofre elementar continuam a ser de grande preocupação. Portanto, ainda permanece uma necessidade de fertilizantes e de processos de fabricação de tais fertilizantes que diminua ou mesmo previna os problemas de segurança experimentados na arte.

Sumário da Invenção

[0017] De acordo com a presente invenção, é fornecido um processo para a fabricação de composições de fertilizante contendo enxofre, dito processo compreendendo as etapas de: a) obter uma lama de pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato selecionado do grupo consistindo de fosfatos de amónio, compostos de nitrogênio - fósforo - potássio (NPK) baseados em fosfato de amónio, superfosfatos e rochas de fosfato parcialmente aciduladas; b) contatar dita lama com pelo menos um tensoativo e (preferivelmente uma fase líquida de) enxofre elementar; e c) introduzir a mistura obtida em etapa b) em uma unidade de granulador com o objetivo de obter grânulos da composição de fertilizante, sendo que o enxofre elementar está presente em uma quantidade dentro da faixa de 1 a 25% em peso, baseada no peso total da composição de fertilizante.

[0018] A presente invenção também obtém uma composição de fertilizante compreendendo: a) enxofre elementar em uma quantidade dentro da faixa de 1 a 25% em peso, baseada no peso total da composição de fertilizante; b) pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato selecionado do grupo consistindo de fosfatos de amónio, compostos de nitrogênio - fósforo - potássio (NPK) baseados em fosfato de amónio, superfosfatos e rochas de fosfato parcialmente aciduladas; e c) pelo menos um tensoativo, sendo que o tensoativo é dispersado em toda a composição de fertilizante.

Descrição Detalhada da Invenção

[0019] Agora tem sido verificado de modo surpreendente que uma redução da concentração de enxofre elementar em poeiras geradas durante a fabricação e o manuseio de fertilizantes contendo enxofre, e de seus perigos associados (e.g. riscos respiratório e de explosão) pode ser alcançada durante a produção de fertilizantes baseados em fosfato contendo enxofre, se pelo menos um tensoativo for adicionado e dispersado em toda a composição de fertilizante durante a produção.

[0020] O enxofre elementar usado na composição de fertilizante e no processo da presente invenção pode ser obtido de qualquer fonte adequada. Em uma modalidade da presente invenção, o enxofre elementar é obtido de um processo industrial, tal como a remoção de componentes de enxofre indesejados de gás natural.

[0021] O enxofre elementar usado pode ser enxofre químico de pureza alta (> 99,9% de S) conforme obtido do processo Claus. Contudo, o processo da presente invenção pode usar enxofre elementar significativamente menos puro do que este. Exemplos de tais materiais contendo enxofre elementar são torta de filtro de enxofre conforme obtido de operações de fusão e de filtração de enxofre e enxofre obtido de variados processos de remoção química e biológica de gás H2S. Tipicamente, tais fontes de enxofre podem conter qualquer valor dentro da faixa de 30 a 99,9% em peso, preferivelmente de 50 a 99,5% em peso, mais preferivelmente de 60 a 99,0% em peso, de enxofre.

[0022] O enxofre elementar está presente na composição de fertilizante em uma quantidade dentro da faixa de 1 a 25% em peso, baseada no peso total da composição de fertilizante, preferivelmente dentro da faixa de 2 a 18% em peso, mais preferivelmente dentro da faixa de 5 a 15% em peso.

[0023] A distribuição mais homogênea de enxofre dentro e em todos os grânulos é alcançada quando o teor de enxofre elementar está dentro da faixa de 5 a 15% em peso, baseado na composição de fertilizante total.

[0024] O material fertilizante baseado em fosfato usado na composição e no processo da presente invenção é selecionado do grupo consistindo de fosfatos de amónio, compostos de nitrogênio - fósforo - potássio (NPK) baseados em fosfato de amónio, superfosfatos e rochas de fosfato parcialmente aciduladas. Exemplos de fosfatos de amónio adequados são mono-fosfatos de amónio e di-fosfatos de amónio. Exemplos de superfosfatos adequados, incluem, mas não são limitados a, superfosfatos normais e superfosfatos triplos.

[0025] Será evidente para a pessoa experiente que a escolha de material fertilizante baseado em fosfato dependerá do uso final da composição de fertilizante.

[0026] Em uma modalidade preferida da presente invenção, o pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato compreende pelo menos um fosfato de amónio.

[0027] Tipicamente, o material fertilizante baseado em fosfato está presente em uma quantidade de pelo menos 50% em peso, preferivelmente em uma faixa de 50 a 99% em peso, com base no peso total da composição de fertilizante.

[0028] Preferivelmente, o pelo menos um tensoativo usado na presente invenção é um tensoativo catiônico ou um tensoativo anfotérico. Como aqui usados, os termos 'tensoativo catiônico' e 'tensoativo anfotérico' referem-se aos compostos presentes em sua forma catiônica ou anfotérica bem como àqueles que serão convertidos em sua forma catiônica ou anfotérica (e.g. por protonação ou alquilação) in situ.

[0029] Tensoativos catiônicos adequados incluem, mas não são limitados a, tensoativos catiônicos contendo nitrogênio. Tensoativos catiônicos contendo nitrogênio geralmente serão selecionados do grupo de nitrilas alifáticas (RCN), amidas alifáticas (RCONH2), aminas alifáticas (e.g. RNH2, RRNH, R(CH3)2N, R(CH3)3N+, RR(CH3)N, R3N), poliaminas alifáticas ((RNHR')nNH2), beta-aminas alifáticas primárias (e.g. RCH(NH2)CH3), beta-poliaminas alifáticas aminas aril-alifáticas (e.g. R(C6HS)NH2 incluem os derivados benzilados e.g. RN(CH3)2CH2C6Hs), eteraminas (e.g. ROR'NH2) ou aminas cíclicas não-aromáticas (e.g. alquil- imidazolinas e alquil-morfolinas), ou derivados de qualquer um dos compostos listados acima, tais como seus sais, adutos de óxido de etileno ou de óxido de propileno ou sais de amónio quaternário.

[0030] Tensoativos catiônicos especialmente preferidos são alcoxilatos de amina graxa representados pela fórmula geral R!NR2R3, na qual R1 é um grupo alifático contendo de 12 a 20 átomos de carbono e R2 e R3 são cada um independentemente grupos alifáticos contendo de 2 a 25 unidades etoxila / propoxila. Preferivelmente R2 e R3 são idênticos. Tensoativos anfotéricos adequados incluem, mas não são limitados a, tensoativos anfotéricos contendo nitrogênio. Estes podem ser selecionados do grupo consistindo de óxidos de amina (RNH2O, RNH(CH30, RNCCHshO), derivados de betaína (e.g. RNH(CH2CO2)RNCH3)(CH2CO2) ou RN(CH3)2(CH2CO2)) alquil-amido-propil-betaínas (e.g. RCONHR’N(CH3)2(CH2CO2)), sultaínas (e.g. RN(CH3)2R’SO3 ou RCONHR'N(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3)), Lecitinas (e.g. (CH3)3NR'OP(O)2OCH2CH(OCO2R)CH2OCO2R ou seus derivados parcialmente hidrolisados) ou derivados de qualquer um dos compostos listados acima, tais como seus sais, adutos de óxido de etileno ou óxido de propileno ou sais de amónio quaternário.

[0031] Como aqui usado, R representa radicais alifáticos substituídos ou não-substituídos de 8 a 22, preferivelmente 12 a 20, mais preferivelmente 16 a 20, átomos de carbono, R' representa um radical alquila de 2 a 4 átomos de carbono e n representa um número inteiro de 1 a 3.

[0032] Preferivelmente, o pelo menos um tensoativo é selecionado de aminas alifáticas (e.g. RNH2, RRNH, R(CH3)2N, R(CH3)3N+, RR(CH3)N, R3N) e seus adutos de óxido de etileno ou óxido de propileno. Em uma modalidade particularmente preferida da presente invenção, o pelo menos um tensoativo é um aduto de óxido de etileno ou óxido de propileno de uma amina alifática, sendo que R é um radical alifático contendo dentro da faixa de 12 a 20 átomos de carbono, mais preferivelmente de 16 a 20 átomos de carbono. Nesta modalidade o aduto de óxido de etileno ou óxido de propileno de uma amina alifática é mais preferivelmente o aduto de óxido de etileno ou óxido de propileno de amina de sebo.

[0033] Adequadamente, o pelo menos um tensoativo está presente em uma quantidade de pelo menos 0,0001% em peso, preferivelmente pelo menos 0.001% em peso, mais preferivelmente pelo menos 0,005% em peso, ainda mais preferivelmente pelo menos 0.008% em peso, ainda mais preferivelmente pelo menos 0,01% em peso com respeito ao peso da composição de fertilizante total. Adequadamente, o pelo menos um tensoativo está presente em uma quantidade de no máximo 3% em peso, preferivelmente no máximo 2% em peso, mais preferivelmente 0,1% em peso, ainda mais preferivelmente no máximo 0.09% em peso, ainda mais preferivelmente no máximo 0,08% em peso, ainda mais preferivelmente no máximo 0,07% em peso e muito mais preferivelmente no máximo 0,05% em peso com respeito ao peso da composição de fertilizante total.

[0034] Outros ingredientes podem ser incorporados na composição de fertilizante da presente invenção, com o propósito de ajustar a composição de fertilizante para seu uso final intencionado. Exemplos incluem micronutrientes de planta tais como boro, selênio, sódio, zinco, manganês, ferro, cobre, molibdênio, cobalto, cálcio, magnésio e suas combinações. Estes nutrientes podem ser fornecidos em forma elementar ou na forma de sais, por exemplo como sulfatos, nitratos, óxidos ou haletos. Nesta maneira, grânulos enriquecidos com nutrientes de planta são obtidos. A quantidade de micronutrientes de planta depende do tipo de fertilizante necessário e está tipicamente dentro da faixa de 0,1 a 5% em peso, baseada no peso total dos grânulos.

[0035] No processo da presente invenção, a lama de pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato é tipicamente uma lama em água. Esta pode ser formada pela misturação do material ou dos materiais fertilizante(s) baseado(s) em fosfato exigido(s) e água ou pode ser formada pela produção in-situ do material fertilizante baseado em fosfato em um meio aquoso.

[0036] Um exemplo do último é a produção de um fosfato de amónio ou de outro composto de NPK baseado em fosfato pela reação de amónia, ácido fosfórico e água em uma unidade de reator. Em uma tal modalidade da presente invenção, o ácido fosfórico é tipicamente fabricado pela reação de ácido sulfúrico com rocha de fosfato ou é ácido fosfórico comercialmente disponível. Para evitar a introdução de excesso de água, a amónia pode ser introduzida como uma solução aquosa concentrada ou como uma amónia líquida ou gasosa anidra, preferivelmente como amónia anidra. A vantagem de se ter uma mistura com o mínimo de água possível é que qualquer água adicional introduzida em um processo de fertilizante precisa ser manuseada no processo e eliminada em um estágio posterior. Preferivelmente, o teor de água na mistura de fosfato de amónio é mantido tão baixo quanto possível, preferivelmente dentro da faixa de 10 a 20% em peso baseado no peso total da mistura, mais preferivelmente dentro da faixa de 12 a 15% em peso baseado no peso total da mistura.

[0037] As quantidades de amónia e de ácido fosfórico são ajustadas para alcançar uma lama bombeável adequada para granulação e o grau de produto final desejado. Para a produção de fosfato de monoamônio contendo enxofre (S-MAP), a proporção molar de nitrogênio para fósforo é tipicamente mantida entre valores dentro da faixa de 0,4 a 0,7 quando se usa um modo de 'titulação direta' e dentro da faixa de 1,2 a 1,5 quando se usa um modo de 'titulação de retorno'. Em ambos os casos a proporção molar final de nitrogênio para fósforo é ajustada em 1. para a produção de fosfato de diamônio contendo enxofre (S-DAP) a proporção molar de nitrogênio para fósforo é tipicamente mantida dentro da faixa de 1,2 a 1,5, ajustada para um valor dentro da faixa de 1,8 a 2,0 para o produto final.

[0038] Tipicamente, a reação ocorre em pressão atmosférica e em temperaturas dentro da faixa de 100°C a 150°C. Preferivelmente, água ou ácido sulíurico é adicionada(o) na unidade de reator para controlar a temperatura da mistura. Tipicamente, água pode ser adicionada quando uma redução da temperatura é necessária e ácido sulfúrico pode ser adicionado quando um aumento de temperatura é necessário e quando um pouco de enxofre de sulfato é desejável na composição de fertilizante final.

[0039] Em uma modalidade da presente invenção, a fase líquida compreendendo enxofre contém uma lama de partículas de enxofre em um meio aquoso (tal como água, solução de fosfato de amónio, ácido fosfórico, sulfato de amónio ou uma sua combinação). Nesta modalidade, tipicamente, as partículas de enxofre estão dispersas ou suspensas na lama. Preferivelmente, as partículas de enxofre têm um tamanho de pelo menos 0,5 microns, preferivelmente pelo menos 5,0 microns, mais preferivelmente pelo menos 10,0 microns, ainda mais preferivelmente pelo menos 30 microns. Preferivelmente, as partículas de enxofre têm um tamanho de no máximo 250 microns, preferivelmente no máximo 200 microns, mais preferivelmente no máximo 150 microns, muito mais preferivelmente no máximo 100 microns. Para evitar a remoção de excesso de água em um estágio posterior no processo, o teor de água na lama de enxofre é tipicamente mantido tão baixo quanto possível, preferivelmente dentro da faixa de 10 a 40% em peso baseado no peso total da mistura, mais preferivelmente dentro da faixa de 15 a 30% em peso baseado no peso total da lama. No caso no qual as partículas de enxofre estão suspensas na lama, a lama de enxofre é preferivelmente agitada ou misturada em um aparelho adequado para homogeneizar a lama antes de sua introdução no processo de fabricação.

[0040] Nesta modalidade, é preferido que a lama de enxofre contenha partículas de enxofre que estejam dispersadas no meio aquoso. Este tipo de lama, doravante chamado de lama de enxofre dispersada ou emulsificada, compreende partículas de enxofre em meio aquoso, preferivelmente partículas de enxofre de tamanho micrométrico dispersadas em meio aquoso. As partículas de enxofre são adequadamente mantidas em dispersão por intermédio da adição de um emulsificador e/ou modificador de viscosidade adequado para obter uma lama bombeável. Tais emulsificadores e modificadores de viscosidade são conhecidos na arte e não são críticos para a invenção. Uma vantagem do uso de partículas de enxofre dispersadas é que a sedimentação das partículas de enxofre é mantida em um mínimo e o enxofre é distribuído mais homogeneamente em todo o meio aquoso. Assim, a necessidade de agitação ou de misturação antes da introdução da lama de enxofre na unidade de reator é reduzida. Tipicamente, a lama é introduzida por bombeamento da lama de uma unidade de reservatório de lama para dentro de uma unidade de reator.

[0041] Em uma modalidade preferida da presente invenção, fase líquida compreendendo enxofre contém enxofre fundido. Enxofre fundido pode ser obtido de enxofre sólido, por fusão em um aparelho de fusão adequado, por exemplo um fundidor de enxofre.

[0042] O uso de enxofre fundido é vantajoso quando enxofre é obtido no estado fundido de um processo industrial. Processos para a remoção de componentes de enxofre indesejados do gás natural habitualmente produzem enxofre no estado fundido e o uso deste enxofre fundido diretamente no processo de fabricação de fertilizante de acordo com a invenção evita a necessidade de etapas adicionais, tais como formação e moagem do enxofre, para obter uma lama de enxofre. Uma vantagem adicional do uso de enxofre fundido é que nenhuma água adicional é introduzida no processo de fabricação de fertilizante. Quando se adiciona enxofre elementar no estado fundido, a temperatura da mistura contendo enxofre é preferivelmente mantida acima do ponto de fusão de enxofre, preferivelmente em temperaturas dentro da faixa de 115°C a 150°C. Em um processo típico, o enxofre fundido é adicionado em um reator nesta temperatura, antes de a mistura reacional ser introduzida em um granulador.

[0043] O pelo menos um tensoativo pode ser fornecido em qualquer forma adequada para misturação com o enxofre na fase líquida e/ou na lama de pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato.

[0044] O pelo menos um tensoativo pode ser adicionado no enxofre na fase líquida, antes de ser contatado com o pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato. Alternativamente, o pelo menos um tensoativo pode ser adicionado diretamente na lama de pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato antes ou após ser contatado com o enxofre ou pode ser adicionado diretamente no granulador.

[0045] Em uma modalidade preferida da presente invenção o pelo menos um tensoativo é adicionado diretamente na lama de pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato.

[0046] Referência aqui a um granulador é um dispositivo para formar grânulos ou pelotas de produto fertilizante. Granuladores comumente usados são descritos em "Perry's Chemical Engineers' Handbook", chapter 20 (1997). Granuladores preferidos são granuladores de tambor rotativo ou granuladores de vaso. Tipicamente, a mistura é bombeada e distribuída sobre um leito rotativo de material em um granulador de tambor rotativo. No granulador, grânulos são formados.

[0047] O enxofre nas composições de fertilizante contendo enxofre de acordo com a invenção pode ser incorporado em grânulos compreendendo o pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato, ou o enxofre pode ser distribuído sobre os grânulos ou o enxofre pode tanto ser incorporado nos grânulos quanto ser distribuído sobre os grânulos.

[0048] Referência aqui aos grânulos é aos grânulos discretos. Estas partículas compreendem o pelo menos um material fertilizante baseado em fosfato, o pelo menos um tensoativo e enxofre elementar.

[0049] O pelo menos um tensoativo é dispersado em toda a composição de fertilizante. Isto é, o pelo menos um tensoativo é incorporado em todos os grânulos e não existe meramente em uma camada de superfície.

[0050] Opcionalmente, água e vapor de água também podem ser alimentados ao granulador para controlar a temperatura do processo de granulação se necessário.

[0051] Amónia adicional e/ou partículas de fertilizante recicladas adicionais podem ser adicionadas na unidade de granulador. Amónia adicional e/ou partículas de fertilizante recicladas adicionam agentes nucleantes e de granulação. São obtidas do produto fertilizante final. Adequadamente têm tamanhos de partícula pequenos (denominados de finos fora de especificação). O reciclo de finos também é descrito em US 3.333.939.

[0052] Os grânulos das composições de fertilizante contendo enxofre obtidos após a etapa de granulação são opcionalmente secos em uma unidade de secagem. Em uma modalidade preferida, os grânulos são secos com ar na unidade de secagem, evitando-se deste modo a necessidade de equipamento de secagem adicional. Alternativamente, unidades de secagem nas quais transferência de calor para secagem é realizada por contato direto entre o sólido úmido e os gases quentes são usadas, permitindo deste modo uma etapa de secagem mais rápida. Tipicamente, a unidade de secagem é um secador rotativo.

[0053] Em um processo preferido de acordo com a invenção, os grânulos são classificados por seu tamanho em uma unidade de classificação (triagem) para alcançar uma distribuição de tamanhos uniforme. Tipicamente, grânulos muito grandes são triturados para menor do que 1 mm e juntamente com grânulos muito pequenos são retornados para o granulador como denominado material de reciclo (ou "finos fora de especificação"). Uma faixa de tamanho preferida para os grânulos está dentro da faixa de 1,5 a 5,0 mm, mais preferivelmente dentro da faixa de 2 a 4 mm, expressado como o diâmetro médio dos grânulos. O uso de grânulos que caem dentro desta faixa é mais propenso a permitir uma distribuição mais uniforme dos ingredientes do fertilizante no solo após a aplicação dos grânulos no solo.

[0054] Será reconhecido que os parâmetros de processo na unidade de reator e na unidade de granulador têm que ser ajustados dependendo dos produtos desejados.

[0055] Após um típico processo de fabricação de acordo com a invenção, as composições de fertilizante contendo enxofre, opcionalmente enriquecidas com nutrientes de planta, são obtidas.

Exemplos

[0056] Os seguintes Exemplos não-limitantes ilustrarão a invenção. Exemplos 1 e 2 não estão de acordo com a presente invenção (sem uso de um tensoativo), enquanto que os Exemplos 3-10 estão de acordo com a presente invenção. Os Exemplos são realizados como segue:

Exemplos 1 e 2 (não de acordo com a presente invenção)

[0057] Durante cada exemplo, ácido fosfórico foi alimentado a um pré-neutralizador (PN). Amónia foi então introduzida no PN. Enxofre elementar (ES) fundido foi preparado em um tanque separado e foi permitido transbordar para dentro do topo do PN por gravidade através de uma linha de transbordamento. A temperatura média do enxofre fundido mantida durante todo o programa de teste foi de aproximadamente 135°C.

[0058] A lama de ES / fosfato de amónio resultante foi então transferida do PN para um granulador de tambor. Amónia gasosa foi alimentada ao granulador via um aspersor submerso sob o leito rotativo de material dentro do granulador. Material de reciclo também foi alimentado ao granulador. O material de reciclo consistiu de fração de tamanho muito pequeno das peneiras e de frações de tamanho muito grande trituradas. Quando necessário, para controlar a granulação, material de tamanho de produto foi retornado para o granulador.

[0059] Material granular, úmido do granulador foi descarregado para dentro de um secador rotativo operando em uma velocidade de rotação de 7 rpm. Um coletor de poeira do tipo ciclone estava localizado no duto de ar de processo entre a descarga do secador e o ventilador de exaustão.

[0060] O material foi transferido do secador para um sistema de peneiras mecanicamente vibradas com o propósito de produzir material produto entre 2,36 mm e 4,00 mm. Material de tamanho muito grande do sistema de peneiras foi direcionado para um moinho de correntes. A descarga de material triturado do moinho de correntes foi retornada para o sistema de peneiras. O material de tamanho muito pequeno do sistema de peneiras foi retornado para o granulador juntamente com uma fração controlada do material de tamanho de produto para manter a granulação ótima. A fração de tamanho de produto do sistema de peneiras foi alimentado a um esfriador rotativo.

[0061] O aparelho também estava equipado com um sistema de poeira fugitiva com o objetivo de colher amostras de poeira. As entradas do ciclone do secador e do ciclone de poeira fugitiva eram amostradas duas vezes por períodos de 4 horas cada. As amostras foram analisadas com o propósito de determinar o teor de enxofre na poeira colhida.

[0062] As amostras de corrente de ar foram analisadas para teor de enxofre total (TS) e teor de enxofre de sulfato (SOA-S). Os valores de ES foram obtidos pela subtração dos valores de enxofre de sulfato (SOAS) dos valores de enxofre total (TS).

Exemplos 3 e 4

[0063] Estes exemplos foram realizados de acordo com o método de Exemplos 1 e 2, acima, exceto que Toximul TA5 (um tensoativo catiônico baseado em etoxilato de amina de sebo, disponível na Stepan Company (Northfield, IL, USA)) foi adicionado diretamente na lama de PN usando uma bomba peristáltica para alcançar uma concentração desejada de 0,02% em peso no produto final.

[0064] Os resultados de cada um dos quatro Exemplos 1-4 são mostrados em Figura 1, que demonstra as proporções de enxofre elementar entre o fluxo inferior de ciclone e o produto de Exemplos 1 a 4.

Exemplos 5, 6, 7 e 8

[0065] O processo de Exemplos 3 e 4 foi repetido exceto que Toximul TA5 foi adicionado diretamente na lama de PN usando uma bomba peristáltica para alcançar as concentrações desejadas mostradas em Figuras 2 e 3 no produto final.

[0066] A Figura 2 mostra a proporção de enxofre total entre os fluxos superiores de ciclone e o produto para uma faixa de concentrações do tensoativo (i.e. Toximul TA5) como usado em Exemplos 2 (0% em peso), 4 (0,02% em peso), 5 (0,001% em peso), 6 (0,01% em peso), 7 (0,3% em peso) e 8 (0,055% em peso), ambos para os fluxos superiores do secador (Série 1) e do ciclone de poeira fugitiva (Série 2). O enxofre total refere-se à soma de enxofre elementar e enxofre de sulfato.

[0067] Figura 3 ilustra a distribuição de tamanhos médios de partícula das partículas de enxofre para diferentes concentrações de tensoativo (i.e. Toximul TA5) como usado em Exemplos 2, 4, e 6-8. Os tamanhos foram calculados enquanto se usavam medições conduzidas pela técnica de SEM (microscopia eletrônica de varredura).

Exemplo 9

[0068] O processo de Exemplos 1 e 2 foi repetido, exceto que Ethomeen T/25 (um tensoativo não-iônico baseado em etoxilato de amina de sebo, disponível na AkzoNobel Surface Chemistry AB (Stenungsund, Suécia)) foi adicionado diretamente na lama de PN usando uma bomba peristáltica para alcançar uma concentração de 0,057% em peso, baseada no peso total da composição de fertilizante.

Exemplo 10

[0069] O processo de Exemplos 1 e 2 foi repetido, exceto que Biosoft N1 -5 (um tensoativo não-iônico baseado em etoxilato de álcool, disponível na Stepan Company (Northfield, IL, USA)) foi adicionado diretamente na lama de PN usando uma bomba peristáltica para alcançar uma concentração de 0.03% em peso, baseada no peso total da composição de fertilizante.

[0070] A Figura 4 mostra as proporções de enxofre elementar entre os fluxos inferiores de ciclone de secador e de produto para exemplos 2, 4, 9 e 10.

Discussão

[0071] Como pode ser aprendido da Figura 1, as proporções de enxofre elementar entre os fluxos inferiores de ciclone e o produto de composição de fertilizante são significativamente menores para exemplos 3 e 4 de acordo com a presente invenção (contendo Toximul TA5 como tensoativo) quando comparado com Exemplos 1 e 2. Assim, as concentrações de enxofre elementar nas poeiras de processo geradas nos processos de Exemplos 3 e 4 são significativamente menores, resultando em perigos reduzidos de poeira de enxofre e de explosão.

[0072] Figura 2 mostra a proporção de enxofre total entre os fluxos superiores de ciclone para uma faixa de concentrações do tensoativo (i.e. Toximul TA5), como usado em Exemplos 2 e 4-8, ambos para os fluxos superiores do secador (Série 1) e do ciclone de poeira fugitiva (Série 2). O enxofre total refere-se à soma de enxofre elementar e enxofre de sulfato. Como pode ser aprendido da Figura 2, é preferido de acordo com a presente invenção que o tensoativo esteja presente em uma quantidade de pelo menos 0,001% em peso, com respeito ao peso da composição de fertilizante total.

[0073] A Figura 3 mostra a distribuição de tamanhos médios de partícula das partículas de enxofre dentro dos grânulos de fertilizante (para exemplos 2, 4 e 6-8). Como pode ser aprendido da Figura 3, é obtida uma redução significativa (entre cerca de 30 e 50%) do tamanho de partícula de enxofre mais elevado dentro da matriz de fertilizante. Assim, a presente invenção resulta em um aperfeiçoamento importante da distribuição de tamanhos de partícula, tornando-a mais adequada para usos agronômicos sob certas condições climáticas, permitindo que o enxofre elementar oxide em tempo hábil durante o ciclo de vida da planta.

[0074] Figura 4 mostra as proporções de enxofre elementar para o fluxo inferior de ciclone de secador para exemplos 2 (não de acordo com a presente invenção porque não contém um tensoativo), 4, 9 e 10. De Figura 4, pode ser concluído que o efeito da presente invenção pode ser alcançado com uma ampla variedade de tensoativos.

Claims

1. Processo para a fabricação de composições de fertilizante contendo enxofre, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) obter uma lama de pelo menos um material fertilizante à base de fosfato selecionado a partir do grupo que consiste em fosfatos de amónio, compostos de nitrogênio-fósforo-potássio (NPK) à base de fosfato de amónio, superfosfatos e rochas de fosfato parcialmente aciduladas; b) contatar a lama com pelo menos um tensoativo catiônico ou anfotérico e uma fase líquida de enxofre elementar, em que a fase líquida de enxofre elementar é uma lama de partículas de enxofre em um meio aquoso ou compreende enxofre fundido, e quando a fase líquida de enxofre elementar compreende enxofre fundido, manter a temperatura daquela mistura de lama, tensoativo e enxofre acima do ponto de fusão de enxofre; e c) introduzir a mistura obtida na etapa b) em uma unidade de granulador com o objetivo de obter grânulos de tal composição de fertilizante, em que o enxofre elementar está presente em uma quantidade na faixa de 1 a 25% em peso, e o pelo menos um tensoativo catiônico ou anfotérico está presente em uma quantidade na faixa de 0,001 a 3% em peso, com base no peso total da composição de fertilizante.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um tensoativo catiônico ou anfotérico é um tensoativo catiônico contendo nitrogênio ou um tensoativo anfotérico contendo nitrogênio.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a fase líquida de enxofre elementar compreende enxofre fundido.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um tensoativo catiônico ou anfotérico compreende um aduto de óxido de etileno ou de propileno de uma amina alifática, a amina alifática contendo 12 a 20 átomos de carbono.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um tensoativo catiônico ou anfotérico está presente em uma quantidade na faixa de 0,001% em peso a 0,05% em peso com respeito ao peso da composição de fertilizante total.

6. Composição de fertilizante contendo enxofre obtida pelo processo como definido na reivindicações 1, caracterizada pelo fato de compreender: a) enxofre elementar em uma quantidade na faixa de 1 a 25% em peso, com base no peso total da composição de fertilizante; b) pelo menos um material fertilizante à base de fosfato que é selecionado a partir do grupo que consiste em fosfatos de amónio, compostos de nitrogênio-fósforo-potássio (NPK) à base de fosfato de amónio, superfosfatos e rochas de fosfato parcialmente aciduladas, em que o pelo menos um material fertilizante à base de fosfato está presente em uma quantidade de pelo menos 50% em peso com base no peso total da composição de fertilizante; e c) pelo menos um tensoativo catiônico ou anfotérico, em uma quantidade na faixa de 0,001 a 3% em peso, com base no peso total daquela composição de fertilizante, em que o tensoativo catiônico ou anfotérico é dispersado por toda a composição de fertilizante.

7. Composição de fertilizante de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um tensoativo catiônico ou anfotérico compreende um tensoativo catiônico contendo nitrogênio.

8. Composição de fertilizante de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um tensoativo catiônico ou anfotérico compreende um aduto de óxido de etileno ou de propileno de uma amina alifática, a amina alifática contendo 12 a 20 átomos de carbono.

9. Composição de fertilizante de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um tensoativo catiônico ou anfotérico está presente numa quantidade na faixa de 0,001% em peso a 0,05% em peso com respeito ao peso da composição de fertilizante total.

10. Composição de fertilizante de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizada pelo fato de que o enxofre elementar está presente na forma de partículas tendo um tamanho na faixa de 1 a 200 microns, preferencialmente 5 a 150 microns, mais preferencialmente 30 a 100 microns.