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Verfahren zur Herstellung von feinkörnigem Harnstoff Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff in feinkörniger Form, beispielsweise
von kristallinem Harnstoff.
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Harnstoff in feinkörniger Form, insbesondere kristalliner Harnstoff,
hat im allgemeinen den Nachteil, daß er nicht fließt oder frei fließt, außer wenn
er sorgfältig getrocknet ist, und selbst wenn er sorgfältig getrocknet worden ist,
verliert er seine frei meßenden Eigenschaften schnell und backt zu einer Masse zusammen,
insbesondere wenn er in der Masse transportiert oder gelagert wird.
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Gemäß der Erfindung wird nunmehr ein Verfahren zur Herstellung von
feinkörnigem Harnstoff vorgeschlagen, der verbesserte frei fließende Eigenschaften
besitzt und eine verbesserte Beständigkeit gegen das Zusammenbacken aufweist, welches
dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem feinkörnigen Harnstoff eine geringe Gewichtsmenge
eines Aldehyds oder Ketons, im wesentlichen in Form eines Belages auf den Teilchen,
vorliegt.
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Die Menge an Aldehyd oder Keton, die dem feinkömigen Harnstoff zugesetzt
wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise von dem Molekulargewicht
des Aldehyds oder Ketons, und es hat sich im allgemeinen gezeigt, daß eine Gewichtsmenge
innerhalb des Bereichs von 0, 05 bis 0, 5% des Harnstoffes ausreichend ist, um gute
Ergebnisse zu erzielen.
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Der Aldehyd oder das Keton kann dem feinkömigen Harnstoff auf verschiedene
Weise zugesetzt werden, was von der Form des Aldehyds oder Ketons abhängt.
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Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung wird eine bewegte Masse
von feinkörnigem Harnstoff, beispielsweise kristallinem Harnstoff, mit dem Dampf
eines Aldehyds oder Ketons, beispielsweise Formaldehyd, bei erhöhter Temperatur
eine gewisse Zeit lang, beispielsweise bis zu 30 Minuten, in Berührung gebracht,
so daß die gewünschte Menge von Aldehyd oder Keton in Form eines gleichmäßigen Belages
auf den Harnstoffteilchen abgelagert wird.
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Unter einer bewegten Masse wird dabei der Zustand der festen Teilchen
verstanden, der erreicht wird, wenn diese einer im wesentlichen kontinuierlichen
Bewegung in einer Apparatur, beispielsweise einem Schaufelmischer oder einer anderen
Art eines Mischers oder einem in einem flüssigkeitsartigen Zustand gehaltenen Bett,
unterworfen werden.
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Wenn gemäß dem angegebenen besonderen Merkmal der Erfindung Formaldehyddampf
angewandt wird, so kann dieser Dampf zweckmäßig durch
Destillation von handelsüblichem
Formalin oder durch Erwärmen von Paraformaldehyd erhalten werden. Der Dampf kann
vorzugsweise in einem oder mehreren Luftströmen dispergiert werden, die dann durch
die Apparatur geleitet werden, in denen der Harnstoff bewegt wird. Wenn auf diese
Weise eine wirksame Verteilung des Dampfes stattfindet, hat es sich gezeigt, daß
die Menge an Formaldehyd, die zur Erreichung von befriedigenden Ergebnissen im hallgemeinen
ausreichend ist, weniger als 0, 1 Gewichtsprozent des Harnstoffs beträgt.
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In ähnlicher Weise können Dämpfe von gewöhnlich flüssigen Aldehyden,
beispielsweise Acetaldehyd, n-Heptaldehyd, Benzaldehyd und Furfural, und von gewöhnlich
flüssigen Ketonen, wie Aceton und Cyclohexanon, angewandt werden, d. h., die Flüssigkeit
wird destilliert, und der sich ergebende Dampf wird in einem oder mehreren Luftströmen
dispergiert, die dann der Apparatur zugeführt werden, in der sich der bewegte feinkörnige
Harnstoff befindet.
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Das Vorhandensein von gewöhnlich flüssigen und von festen Aldehyden
und Ketonen in dem feinkömigen Harnstoff kann aber auch dadurch geschaffen werden,
daß diese in einer geeigneten Apparatur einfach zugesetzt und gemischt werden, beispielsweise
in einem Schaufelmischer, wobei die
Mischbehandlung so lange fortgesetzt
wird, bis der Aldehyd oder das Keton im wesentlichen gleichmäßig in der kömigen
Harnstoffmasse verteilt ist.
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Mischzeiten bis zu 30 Minuten haben sich im allgemeinen als ausreichend
erwiesen.
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Wenn der Aldehyd oder das Keton aus einer Flüssigkeit besteht, so
kann diese in der Weise zugesetzt werden, daß sie mit einer geregelten Geschwindigkeit
auf dem feinkörnigen Harnstoff verteilt wird, während dieser in einer geeigneten
Apparatur, beispielsweise in einem Schaufelmischer, gemischt wird. Wenn der Aldehyd
oder das Keton aus einem Feststoff besteht, so wird er vorzugsweise in feinverteilter
Form mit einer geregelten Geschwindigkeit zugesetzt, während der körnige Harnstoff
in einer geeigneten Apparatur bewegt wird, um zu bewirken, daß der Aldehyd oder
das Keton in Form eines Belages auf den Harnstoffteilchen gleichmäßig verteilt wird.
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Vorzugsweise wird der Aldehyd oder das Keton, gleichgültig, ob er
in Dampfform, flüssig oder fest vorliegt, mit den Harnstoffteilchen in Berührung
gebracht, während diese in heißem Zustand vorliegen, beispielsweise bei einer Temperatur
innerhalb des Bereichs von 50 bis 100° C.
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Der Erfindungsgegenstand ist in den folgenden Beispielen erläutert,
ohne hierauf beschränkt zu sein.
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Beispiel 1 2 kg von im wesentlichen kristallinem Harnstoff einer
solchen Teilchengröße, daß 70 Gewichtsprozent der Masse aus Teilchen größer als
250 Ca bestanden, wurden in einem mit einem Dampfmantel versehenen Schaufelmischer
bei 100° C gerührt, und Formaldehyddampf, der durch Destillation von handelsüblichem
Formalin erhalten wurde, wurde 1 Stunde lang durch den Mischer geleitet.
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Der sich ergebende Harnstoff, der im wesentlichen in unveränderter
Form, verglichen mit dem nicht behandelten Harnstoff, vorlag, zeigte nach 3tägigem
Lagern in Flaschen keine Tendenz, zusammenzubacken, während der nicht behandelte
Harnstoff zu einer harten Masse zusammenbackte.
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Beispiel 2 Die folgende Tabelle 1 zeigt in der zweiten Spalte den
Grad des Zusammenbackens von Proben von kristallinem Harnstoff, wie er aus einer
Syntheseanlage erhalten wird, und in der dritten Spalte den Grad des Zusammenbackens
von Proben gleichen Ursprungs, nachdem er mit dem Dampf des in der ersten Spalte
erwähnten Aldehyds oder Ketons in Berührung gebracht worden ist. Der flüssige Aldehyd
oder das flüssige Keton wurde destilliert, und der sich ergebende Dampf wurde in
einem Luftstrom dispergiert und in einen Mischer eingeführt, in dem der kristalline
Harnstoff bei einer Temperatur innerhalb des Bereichs von 70 bis 80° C gerührt wurde.
Die Kontaktzeit betrug 30 Minuten, und die Menge an Aldehyd oder Keton, die von
dem Harnstoff aufgenommen wurde, betrug in jedem Falle etwa 0, 5 Gewichtsprozent.
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Entsprechende Proben von je 500 g des behandelten und nicht behandelten
Harnstoffs wurden in Glasfiaschen abgefiillt und darin die gleiche Zeit lang aufbewahrt,
worauf dann der Grad des Zusammenbackens bestimmt wurde. Der Grad des Zusammenbackens
besteht aus der Anzahl von Schlägen im
wesentlichen gleicher Heftigkeit, die erforderlich
waren, um bei jeder auf den Kopf gestellten Flasche die Masse des in ihr enthaltenen
kristallinen Harnstoffs in eine im wesentlichen frei fließende Form zu bringen.
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Tabelle 1 Acetaldehyd............. 14 0 Heptaldehyd................
18 0 Furfural......... 18 0 Benzaldehyd........ 14 0 Aceton................. 11
1 Cyclohexanon................. 8 1 Beispiel 3 Die folgende Tabelle 2 zeigt die
Ergebnisse von Versuchen, bei denen 0, 1 Gewichtsprozent des in der ersten Spalte
erwãhnten flüssigen oder festen Aldehyds mit kristallinem Harnstoff bei einer Temperatur
innerhalb des Bereichs von 70 bis 80° C gemischt wurden, wobei die Mischbehandlung
30 Minuten lang nach Zusatz des Aldehyds fortgesetzt wurde.
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Die Werte der zweiten und dritten Spalte der Tabelle haben die gleiche
Bedeutung wie die Werte der entsprechenden Spalten der Tabelle 1 des Beispiels 2.
Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Anderung der Werte der zweiten Spalte
auf die physikalischen Eigenschaften der besonderen Probe des kristallinen Harnstoffs
zurückzuführen sind, wie sie aus der Syntheseanlage erhalten wurde.
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Tabelle 2
| n-Heptaldehyd................ J 60 |
| Salicylaldehyd............. 6 0 |
| t14 Obis 1 |
| 6 2 |
| p-Tolualdehyd ........ ... # |
| 14 2 |
| Piperonal................ I 10 1 |
| {11 1 |
| 10 1 |
| Vanillin .... ............. # |
| 11 0 |
| D-Erythrose................... |
| iL-Arabinose................... 2 |
| 8 1 bis bis |
| D-Glycose.................... la 1 |
| 11 1 |
| 6 0 |
Beispiel 4 Ein Aldehyd oder Keton wurde verschiedenen Mengen von kristallinem Harnstoff
gemäß der folgenden Tabelle 3 zugesetzt, und die Mengen des so behandelten Hamstoffs
wurden in Säcken von 50 kg abgefüllt, die dann zu zwanzig Säcken gestapelt und 2
Monate lang auf Lager gehalten wurden.
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Der Formaldehyd wurde durch Erwärmen von Paraformaldehyd unter Verwendung
eines Metallbades erzeugt, und das Gas wurde in einem Luftstrom dispergiert, der
dann durch einen Mischer geleitet wurde, in dem sich der bewegte Harnstoff befand.
Die übrigen Aldehyde und das Aceton wurden in ihrem normalen, flüssigen oder festen
Zustand den entsprechenden Mengen des Harnstoffes zugesetzt, während sich dieser
in einem Zustand der kräftigen Mischung befand. Die Temperatur des
Harnstoffs
lãg in allen Fällen innerhalb des Bereiches von 70 bis 80° C.
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In der Tabelle 3 gibt die zweite Spalte die Menge an Aldehyd oder
Keton in Gewichtsprozent des Harnstoffs an, und die dritte Spalte zeigt die Zusammenbackungstendenz,
bezogen auf eine Skala von 1 bis 10, die einen Bereich von vollkommen frei fließendem
Material ohne irgendwelche Stücke bis zu einem Material, das zu einer vollkommen
festen Masse zusammengebacken ist, umfaßt und die nicht zerbrochen werden konnte,
wenn der Sack aus einer Höhe von 1 m fallen gelassen wurde.
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Tabelle 3
| Formaldehyd. |
| 0,5 1 |
| Acetaldehyd.... 0, 1 6 |
| 0,5 3 |
| n-Heptaldehyd ................ |
| 0,1 7 |
| Furfural ..................... # |
| 0,5 6 |
| Benzaldehyd .................. # |
| 0,5 5 |
| Aceton................ 1 0, 1 4 |
| 0, 5 3 |
PATBNTANspRUcHE : l. Verfahren zur Herstellung von feinkörnigem Harnstoff mit verbesserten
frei fließenden Eigenschaften und einer verbesserten Beständigkeit gegenüber Zusammenbacken,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Harnstoff eine geringe Menge
von vorzugsweise 0,
05 bis 0, 5 Gewichtsprozent des Harnstoff eines Aldehyds oder Ketons in Form eines
Belages auf den Teilchen zugesetzt wird.