ES2881304T3

ES2881304T3 - Composiciones de urea y estabilizador de nitrógeno

Info

Publication number: ES2881304T3
Application number: ES14837266T
Authority: ES
Inventors: Kurt David Gabrielson; Allen Sutton
Original assignee: Koch Agronomic Services LLC
Current assignee: Koch Agronomic Services LLC
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2021-11-29
Anticipated expiration: 2034-08-25
Also published as: US20180016200A1; EP3036206B1; US9790136B2; BR112016010982A8; MX353366B; AR097449A1; TW201529530A; CN105492408A; NZ717253A; BR112016010982A2; EP3036206A1; SA516370595B1; US20170247297A9; CN107540484A; US20150101379A1; US9394210B2; CN110002927A; WO2015027244A1; CA2958822A1; EP3036206A4

Abstract

Un método para producir una composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno que comprende: a) formar urea fundida; b) añadir una composición de estabilizador de nitrógeno a dicha urea fundida, en donde dicha composición de estabilizador de nitrógeno comprende NBPT con una pureza de al menos el 95% en peso; y c) enfriar la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno para formar la composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno.

Description

DESCRIPCIÓN

Composiciones de urea y estabilizador de nitrógeno

Campo de la técnica

La presente invención se refiere a una composición mejorada de urea-estabilizador de nitrógeno que comprende un estabilizador de nitrógeno, que puede mantener su eficacia a la vez que contiene menos N-metilpirrolidona, UF 85, biuret, estabilizador de nitrógeno y/o impurezas.

Antecedentes de la invención

La urea granular y perlada son los fertilizantes nitrogenados más utilizados y de mayor importancia agrícola. La urea, como una forma de nitrógeno, apenas se absorbe, o no se absorbe en absoluto, ya que la enzima ureasa la hidroliza rápidamente en el suelo. La ureasa es ubicua en las bacterias y hongos del suelo y vuelve a convertir la urea en amoníaco y dióxido de carbono (Mobley et al. Microbiol. Rev. 1995, 59, 452-480). Durante este proceso, el amoníaco gaseoso puede liberarse a la atmósfera de manera prematura y luego ya no está disponible en el suelo para fertilizar las plantas, reduciendo así la eficacia de la fertilización.

Un enfoque para mejorar la disponibilidad del nitrógeno para el sistema de raíces de las plantas durante un período prolongado de tiempo ha implicado el uso de un estabilizador de nitrógeno, tal como un inhibidor de la ureasa o un inhibidor de la nitrificación. Los inhibidores de la ureasa son compuestos capaces de inhibir temporalmente la actividad catalítica de la enzima ureasa sobre la urea en suelo húmedo (Gardner, Ag Retailer, Nov. 1995; Marking, Soybean Digest, Nov. 1995, Varel et al., Journal of Animal Science 1999, 77 (5); Trenkel "Slow and Controlled-Release and Stabilized Fertilizers, 2010). Disminuir la transformación de urea en amonio catalizada por la ureasa minimiza las pérdidas de amoníaco y deja tiempo para la absorción o disipación de las formas de nitrógeno (N) en el suelo. Las reducciones en la volatilización del amoníaco por la ureasa puede oscilar entre el 55 y por encima de 99% (Watson et al., Soil Biology & Biochemistry 26 (9), 1165-1171, 1994), con una reducción de la volatilización típica de 75 a 80% en el entorno de campo. Un inhibidor de la ureasa utilizado comercialmente es el compuesto NBPT, triamida N-(n-butil) tiofosfórica, que es un procompuesto de su derivado oxigenado activo, triamida N-(n-butil) tiofosfórica (Phongpan et al., Fertilizer Research 41 (1), 59-66, 1995). La NBPT se ha utilizado como recubrimiento de urea granular (véase, p. ej., la Patente de EE.UU. N.° 5.698.003) o un aditivo para soluciones acuosas de urea (véase, p. ej., la Patente de EE.UU. N.25.364.438).

Los inhibidores de la nitrificación son compuestos que inhiben la conversión de amonio en nitrato y, por lo tanto, también reducen las pérdidas de nitrógeno en el suelo. Los ejemplos de inhibidores de la nitrificación incluyen, pero no se limitan a, diciandiamida (DCD), 2-cloro-6-triclorometilpiridina (nitrapirina), 3,4-dimetilpirazol fosfato (DMPP), 3-metilpirazol (MP); 1 -H-1,2,4-triazol (TZ); 3-metilpirazol-1-carboxamida (CMP); 4-amino-1,2,4-triazol (AT, ATC); 3-amino-1,2,4-triazol; 2-cianimino-4-hidroxi-6-metilpirimidina (CP); 2-etilpiridina; tiosulfato de amonio (ATS); tiosulfato de sodio (ST); tiofosforil triamida; tiourea (TU); guaniltiourea (GTU); policarboxilato de amonio; etileno urea; hidroquinona; fenilacetileno; fenilfósforo diamidato; torta de Neem; carburo de calcio; 5-etoxi-3-triclorometil-1,2,4-tiadiazol (etridiazol; terraol); 2-amino-4-cloro-6-metilpirimidina (AM); 1-mercapto-1,2,4-triazol (MT); 2-mercaptobenzotiazol (MBT); 2-sulfanilamidotiazol (ST); 5-amino-1,2,4-tiadiazol; 2,4-diamino-6-triclorometil-s-triazina (CL-1580); Ácido N-2,5-diclorofenil succinanílico (DCS); nitroanilina y cloroanilina.

Si bien la urea granular se ha recubierto con NBPT y/o DCD para ayudar a prevenir la pérdida de nitrógeno, las desventajas del recubrimiento de urea granular son que 1) se usa un vehículo líquido higroscópico para los inhibidores, o 2) se usa un vehículo sólido para los inhibidores que puede dar lugar a polvo residual que causa problemas de manipulación. Estos problemas pueden resolverse incorporando la ureasa y/o el inhibidor de la nitrificación directamente en la urea fundida antes de granularla.

Se ha agregado directamente DCD sólida a urea granular refundida que contiene aproximadamente 4 a 6% en peso de agua a 275°F (135°C) y posteriormente se ha pasado a través de 1) un evaporador y 2) un granulador para formar un fertilizante granular homogéneo granulado que contiene aproximadamente 1% en peso de DCD (véase la Patente de EE.UU. N.° 5.352.265). Sin embargo, el alto contenido de humedad de esta urea hace que este producto sea menos deseable.

De manera similar, se produjo un gránulo de urea que contenía 0,2% en peso de NBPT bombeando una solución en N-metilpirrolidona (NMP) al 56% en peso de NBPT pura al 80% que contenía otras impurezas a aprox. 136 libras/hora (61,7 kg/hora) en una corriente de urea refundida a 275°F (135°C) durante aproximadamente 20 segundos. La composición de urea fundida-NBPT se granuló posteriormente para formar un fertilizante granular homogéneo (véase la Patente de EE.UU. N.° 5.352.265). También se ha producido urea granular que contiene 0,01,0,025, 0,0375, 0,05, 0,075 y 0,1% en peso de NBPT mezclando una solución diluida al 20% en peso de NBPT en 10% en peso de NMP y 70% en peso de propilenglicol durante 1 a 15 minutos (véase también Watson et al. (Soil Use and Management, septiembre de 2008, 24: 246-253) (véase H. Cantarella, "Evaluation of the urease inhibitor NBPT N-(n-butyl)-thiophosphoric triamide on the efficiency of urea fertilizer under Brazilian Soil conditions", octubre de 2003). Sin embargo, ambas composiciones no contenían ningún inhibidor de la nitrificación.

Los documentos WO 2014/028767 A1 y WO 2014/028775 A1 describen métodos para producir una composición fertilizante sólida basada en urea, que comprenden mezclar una composición de NBPT, con una pureza del 84% en peso, en urea fundida para formar la composición fertilizante.

El documento US 5352265 A describe un método para producir una composición fertilizante granular. El método comprende disolver NBPT a un nivel de pureza del 80% en N-metil-2-pirrolidona para formar una solución de NBPT concentrada y mezclar la solución de NBPT en urea fundida para formar la composición fertilizante.

Los documentos CN 102503707 A y CN 102503687 A describen métodos para producir una composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno, que comprenden formar urea fundida, añadir a la urea una composición de estabilizador de nitrógeno que contiene NBPT y enfriar la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno para formar la composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno. La pureza de la NBPT no se revela en ninguno de los documentos.

Además, la NBPT es costosa de fabricar y susceptible de descomposición durante el almacenamiento o al calentarla, especialmente en un entorno higroscópico, como la urea fundida. Por consiguiente, existe la necesidad de minimizar la degradación de NBPT reduciendo el contenido de agua e impurezas en la composición, así como la cantidad de NBPT utilizada.

Además, un problema inherente a la formación de urea sólida es que la urea se calienta hasta o cerca de su punto de fusión (cambio de fase cristalina) con el consiguiente aumento del contenido de biuret. Es bien sabido que el biuret, formado por la condensación de dos moléculas de urea con la pérdida de una molécula de amoníaco, es nocivo para la vida vegetal ya que presenta una acción fitotóxica muy activa. Además, existen preocupaciones de seguridad debido a la posible exposición a animales rumiantes. El biuret forma rápidamente amoníaco en concentraciones en el fluido ruminal que pueden ser tóxicas para el animal rumiante. Aunque en general es deseable que la urea tenga un contenido máximo de biuret de 0,25% en peso, más preferiblemente menos, los mayores tiempos asociados con la mezcla de materiales adicionales en urea fundida dan como resultado un contenido de biuret más alto.

Otro problema con estos métodos anteriores es que tanto la DCD como la NBPT pueden ser materiales difíciles de manipular y costosos. La DCD tiene poca solubilidad en la mayoría de los disolventes. De manera similar, la NBPT de grado industrial es un material ceroso, pegajoso, sensible al calor y al agua (véase también el documento WO 2010/045895 y la Patente de EE.UU. N.° 8.513.460). Debido a los problemas de solubilidad de la NBPT de grado industrial y a las temperaturas involucradas en la inyección de NBPT en urea fundida (es decir, 275°F [135°C]), siempre se ha utilizado como codisolvente NMP en la incorporación directa de NBPT en urea (véase arriba, y Kincheloe, The manufacture, agronomics and marketing of AGROTAIN®. IFA Agro-Economics Committee Conference: “Plant Nutrition in 2000”, Tours, International Fertilizer Industry Association, París, Francia 1997). Sin embargo, el uso agrícola de NMP tiene limitaciones ambientales y regulatorias. Si bien este disolvente es ideal para el proceso de incorporación en urea fundida debido a su alto punto de ebullición y polaridad, también es difícil de eliminar de los productos finales, especialmente en las grandes escalas requeridas para la producción eficiente de composiciones fertilizantes. Por tanto, es deseable la posibilidad de utilizar menos NMP.

Debido a que la mayor parte de la urea se produce en las plantas de urea existentes y a que la urea producida comercialmente no contiene ureasa o inhibidor de la nitrificación, la adición de NBPT o DCD se ha realizado volviendo a fundir urea granular. Por consiguiente, los sistemas y aparatos para realizar este tipo de operaciones no están disponibles comercialmente en las instalaciones de producción de urea y tienen que ser adaptables a las plantas de fabricación de urea existentes.

Por consiguiente, existe una necesidad de composiciones mejoradas en las que se combine un estabilizador de nitrógeno con urea fundida que utilice sustancialmente menos NMP y/o estabilizador de nitrógeno y contenga menos agua, biuret y otras impurezas, pero que todavía proporcione gránulos de fertilizante eficaces. Además, existe la necesidad de composiciones mejoradas que utilicen menos estabilizador de nitrógeno minimizando la degradación y otros productos secundarios formados durante el proceso para preparar la composición. También existe la necesidad de métodos, aparatos y sistemas mejorados para fabricar y usar las mismas. Las desventajas mencionadas anteriormente pueden resolverse mediante composiciones, métodos, aparatos y sistemas según la presente invención.

Breve compendio de la invención

La presente invención proporciona un método para producir una composición de urea-estabilizador de nitrógeno, que comprende:

a) Formar urea fundida;

b) Añadir una composición de estabilizador de nitrógeno a dicha urea fundida, en la que dicha composición de estabilizador de nitrógeno comprende NBPT con una pureza de al menos 95% en peso; y

c) Enfriar la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno para formar la composición sólida de ureaestabilizador de nitrógeno.

El método puede comprender además añadir un inhibidor de la nitrificación antes de dicho enfriamiento.

El inhibidor de la nitrificación puede ser diciandiamida (DCD).

El inhibidor de la nitrificación se puede seleccionar del grupo que consiste en tiourea, 1-mercapto-1,2,4-triazol, 2-amino-4-cloro-6-metil-pirimidina, 2,4-diamino-6-triclorometiltriazina, 2-cloro-6-(triclorometil)piridina, fosfato de 3,4-dimetilpirazol (DMPP), 1H-1,2,4-triazol, 3-metilpirazol, azadirachta indica Juss (Neem) y nitrapirina.

Dicha adición de un inhibidor de la nitrificación puede ocurrir antes de dicha adición de una composición de estabilizador de nitrógeno.

Dicho inhibidor de la nitrificación y dicha composición de estabilizador de nitrógeno pueden añadirse simultáneamente antes de dicho enfriamiento.

La forma sólida de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno puede ser un gránulo, una perla, un pellet o una pastilla.

El método puede comprender además añadir un colorante antes de dicho enfriamiento.

Breve descripción de los dibujos

La descripción puede entenderse mejor con referencia a los siguientes dibujos. Los componentes de los dibujos no están necesariamente a escala, sino que se hace hincapié en ilustrar claramente los principios de la presente descripción.

FIG. 1: Ilustra un diagrama de flujo del sistema de mezcla general que comienza con la introducción de urea fundida y otros componentes a medida que se alimentan a un depósito de mezcla antes de que el producto intermedio se transporte a un aparato de enfriamiento.

FIG. 2: Ilustra un diagrama de flujo del sistema de mezcla general comenzando con la introducción de urea fundida, UF85, DCD, NBPT y un colorante a medida que se introducen en un depósito de mezcla antes de que el producto intermedio se transporte a un aparato de granulación.

FIG. 3A-B: Ilustra un ejemplo de un sistema de transporte de estabilizador de nitrificación sólido antes de mezclarlo.

FIG. 4: Ilustra un ejemplo de un sistema de transporte de componentes líquidos antes de ser transportados al depósito de mezcla.

FIG. 5: Ilustra un ejemplo del sistema de depósito de mezcla para la urea fundida y otros componentes antes de que el producto intermedio sea transportado a un aparato de enfriamiento.

FIG. 6: Ilustra un ejemplo alternativo de un sistema de mezcla en línea para la urea fundida y otros componentes antes de que el producto intermedio sea transportado a un aparato de enfriamiento.

FIG. 7A-C: Ilustra la pérdida acumulada de N (porcentaje de la aplicación) como NH²a partir de urea granular tratada con el inhibidor de ureasa triamida N-(n-butil) tiofosfórica (NBPT) y opcionalmente DCD en diferentes suelos: Figura 7A: Franco limoso rodante (Montgomery Co., VA pH 6,6); Figura 7B: Franco limoso Pella (Fond du Lac Co., WI pH 7,7); Figura 7C: Franco limoso Raub (McLean Co., IL pH 6,3). Las curvas de volatilidad indican la diferencia en la pérdida de N en diferentes suelos entre composiciones que contienen un inhibidor de nitrificación incorporado en comparación con ningún inhibidor de nitrificación.

Descripción detallada de la invención

Antes de que la presente divulgación se describa con mayor detalle, debe entenderse que esta divulgación no se limita a las realizaciones particulares descritas, ya que tales pueden, por supuesto, variar. También debe entenderse que la terminología utilizada en este documento tiene el propósito de describir únicamente realizaciones particulares, y no pretende ser limitante. A menos que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y científicos usados en este documento tienen el mismo significado que el comúnmente entendido por un experto en la técnica a la que pertenece esta descripción.

Como será evidente para los expertos en la técnica al leer esta descripción, cada una de las realizaciones individuales descritas e ilustradas en este documento tiene componentes y características discretos que pueden fácilmente separarse de o combinarse con las características de cualquiera de las otras realizaciones sin apartarse del alcance de la presente divulgación tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. Cualquier método recitado puede llevarse a cabo en el orden de los eventos recitados o en cualquier otro orden que sea lógicamente posible.

Cuando se proporciona un intervalo de valores, se entiende que cada valor intermedio, hasta el décimo de la unidad del límite inferior (a menos que el contexto indique claramente lo contrario), entre el límite superior e inferior de ese intervalo, y cualquier otro establecido o valor intermedio en ese intervalo establecido, se incluye dentro de la divulgación. Los límites superior e inferior de estos intervalos más pequeños pueden incluirse independientemente en los intervalos más pequeños y también están incluidos en la descripción, sujeto a cualquier límite específicamente excluido en el intervalo indicado. Cuando el intervalo indicado incluye uno o ambos límites, los intervalos que excluyen uno o ambos límites incluidos también se incluyen en la descripción.

Antes de que se describan en detalle las realizaciones de la presente divulgación, debe entenderse que, a menos que se indique lo contrario, la presente divulgación no se limita a materiales, reactivos, materiales de reacción, procesos de fabricación o similares particulares, ya que tales pueden variar. También debe entenderse que la terminología utilizada en este documento tiene el propósito de describir realizaciones particulares únicamente, y no pretende ser limitante. También es posible en la presente divulgación que los pasos se puedan ejecutar en una secuencia diferente cuando esto sea lógicamente posible.

Definiciones

Los términos "un", "una" o "el/la" como se usan en este documento no solo incluyen aspectos con un miembro, sino también aspectos con más de un miembro. Por ejemplo, debe entenderse que una realización que incluye "un inhibidor de la ureasa y un inhibidor de la nitrificación" presenta aspectos con al menos un segundo inhibidor de la ureasa, al menos un segundo inhibidor de la nitrificación, o ambos. En esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones que siguen, se hará referencia a varios términos que se definirán para que tengan los siguientes significados, a menos que sea evidente una intención contraria.

El término "aproximadamente" como se usa en este documento para modificar un valor numérico indica un intervalo definido alrededor de ese valor. Si "X" fuera un valor especificado, "aproximadamente X" generalmente indicaría un intervalo de valores de 0,95X a 1,05X. Cualquier referencia a "aproximadamente X" denota específicamente al menos los valores X, 0,95X, 0,96X, 0,97X, 0,98X, 0,99X, 1,01X, 1,02X, 1,03X, 1,04X y 1,05X. Por lo tanto, "aproximadamente X" pretende enseñar y proporcionar soporte de descripción escrita para una limitación de reivindicaciones, p. ej., "0,98X". Cuando la cantidad "X" solo incluye valores enteros (p. ej., "X átomos de carbonos"), "aproximadamente X" indica un intervalo de (X-1) a (X+1). En este caso, "aproximadamente X", como se usa en el presente documento, indica específicamente al menos los valores X, X-1 y X+1. Cuando se aplica "aproximadamente" al comienzo de un intervalo numérico, se aplica a ambos extremos del intervalo. Por tanto, "de aproximadamente 0,2 a 2,0%" es equivalente a "de aproximadamente 0,2% a aproximadamente 2,0%". Cuando se aplica "aproximadamente" al primer valor de un conjunto de valores, se aplica a todos los valores de ese conjunto. Por tanto, "aproximadamente 2, 4 o 7%" es equivalente a "aproximadamente 2%, aproximadamente 4% o aproximadamente 7%".

En formulaciones que comprenden un componente "adicional", "además" o "segundo", el segundo componente, tal como se utiliza en el presente documento, es químicamente diferente de los otros componentes o del primer componente. Un "tercer" componente es diferente del otro, primero y segundo componentes, y los componentes enumerados más adelante o "adicionales" son similarmente diferentes.

"Alquilo", por sí mismo o como parte de otro sustituyente, significa, a menos que se indique lo contrario, un radical hidrocarbonado alifático completamente saturado de cadena lineal o ramificada que tiene el número de átomos de carbono designado. Por ejemplo, "alquilo de C¹-⁸" se refiere a un radical hidrocarbonado lineal o ramificado, que contiene de 1 a 8 átomos de carbono que se deriva de la eliminación de un átomo de hidrógeno de un solo átomo de carbono de un alcano original. La frase "alquilo no sustituido" se refiere a grupos alquilo que no contienen grupos que no sean radicales hidrocarbonados alifáticos completamente saturados. Por lo tanto, la frase incluye grupos alquilo de cadena lineal tales como metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, decilo, undecilo, dodecilo y similares. La frase también incluye isómeros de cadena ramificada de grupos alquilo de cadena lineal tales como isopropilo, t-butilo, isobutilo, sec-butilo y similares. Los grupos alquilo representativos incluyen grupos alquilo de cadena lineal y ramificada que tienen 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 7, 8, 9, 10, 11 o 12 átomos de carbono. Otros grupos alquilo representativos incluyen grupos alquilo de cadena lineal y ramificada que tienen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8 átomos de carbono.

"Alquileno" por sí mismo o como parte de otro sustituyente significa un radical divalente derivado de un alcano, como se ejemplifica por -CH²CH²CH²CH²-. Normalmente, un grupo alquileno tendrá de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8 átomos de carbono que se derivan de la eliminación de un átomo de hidrógeno de un solo átomo de carbono de un alquilo original.

Los "disolventes tipo amida" incluyen las amidas expuestas como disolventes para NMP en la Patente de EE.UU. N.° 5.352.265. Normalmente, los disolventes tipo amida tienen puntos de ebullición por encima de aproximadamente 150°C y en muchos casos por encima de aproximadamente 200°C, es decir, muy por encima de la temperatura de la urea fundida. Los ejemplos de disolventes tipo amida incluyen formamida, N,N-dimetilformamida, N-N-dimetilacetamida, y N-butil N-fenil acetamida. Las N-alquil 2-pirrolidonas utilizadas como disolventes tipo amida incluyen compuestos orgánicos heterocíclicos de cinco miembros con un átomo de nitrógeno por anillo, con un átomo de oxígeno unido a un átomo de carbono del anillo adyacente al nitrógeno, y con un grupo alquilo que varía en tamaño de uno a doce átomos de carbono unidos directamente al átomo de nitrógeno. Ejemplos de disolventes tipo N-alquil 2-pirrolidona amida incluyen N-metil 2-pirrolidona (es decir, NMP), N-octil 2-pirrolidona, y N-dodecil 2-pirrolidona.

El término "o" como se usa en este documento debe interpretarse en general de manera no exclusiva. Por ejemplo, una realización de "una composición que comprende A o B" típicamente presentaría un aspecto con una composición que comprende tanto A como B. "O" debe, sin embargo, interpretarse para excluir aquellos aspectos presentados que no se pueden combinar sin contradicción (p. ej., una composición que es aproximadamente el 5% en peso o aproximadamente el 10% en peso).

Generalmente, cuando se enseña un intervalo de porcentajes, se pretende describir todos los porcentajes totales o parciales intermedios (es decir, dentro de los límites del intervalo). Por ejemplo, un intervalo de porcentajes del 15 al 25% también enseñaría, entre otros, los valores específicos de 17,36% y 21%. Un intervalo de porcentajes de alrededor del 13 al 17% también enseñaría, entre otros, los valores específicos de 12,97%, 16% y 17,1%.

"Sustancialmente libre de X", como se usa en el presente documento, significa que no se puede detectar X en la mezcla; o, si se puede detectar X, está (1) presente en < 1% p/p (preferiblemente, <0,1 % p/p); y (2) no produce efectos característicos de X en proporciones más altas. Por ejemplo, una composición sustancialmente libre de NMP no produciría los efectos ambientales de la exposición a NMP concentrada o pura, incluso si pudiera detectarse una cantidad traza de NMP en la mezcla.

El término "p/p" o "en peso" significa un porcentaje calculado tomando la fracción que es el peso del componente especificado sobre el peso total de la composición y multiplicando por 100.

Aunque en la práctica o ensayo de la presente divulgación también puede usarse cualquier método y material similar o equivalente a los descritos en el presente documento, ahora se describen composiciones, métodos, sistemas y aparatos particulares.

Composiciones estabilizadoras de urea-nitrógeno

La presente invención proporciona un método para producir una composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno que comprende:

a) Formar urea fundida;

Urea

La composición de urea-estabilizador de nitrógeno de la presente invención puede incluir cualquier fuente de urea adecuada. La fuente de urea puede ser urea sintetizada y aún fundida (no enfriada ni fundida nuevamente). La fuente de urea puede ser una forma sólida de urea, que incluye, pero no se limita a, urea granulada o perlada, que se vuelve a fundir y deshidratar. En otro grupo de realizaciones, la urea se produce a partir de amoníaco y dióxido de carbono, por ejemplo, en una planta industrial de producción de urea.

La cantidad de urea en la composición de urea-estabilizador de nitrógeno puede variar de 1% a 99% en peso del peso total de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno. La cantidad de urea en la composición de urea-estabilizador de nitrógeno puede ser 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31,32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41,42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51,52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61,62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81,82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91,92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 o 99% en peso del peso total de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno.

La urea fundida puede contener inicialmente hasta 70% en peso, 75% en peso, 80% en peso, 85% en peso, 80% en peso de urea en agua, ya sea de la fuente de urea utilizada o de la adición de UF85 y similares. Tal disolución de urea fundida se puede concentrar adicionalmente mediante concentración al vacío o evaporación a presión atmosférica. Preferiblemente, sin embargo, la concentración de agua se reduce al 9%, 8%, 7%, 6%, 5,5%, 5%, 4,5%, 4%, 3,5%, 3%, 2,5%, 2%, 1,5%, 1%, o menos que 1% (p. ej., 0,5, 0,4, 0,3, 0,2, o 0,1%).

También se describe una composición de urea-estabilizador de nitrógeno en la que la concentración de agua es como máximo 1 por ciento en peso basado en el peso total de la composición de urea-inhibidor de la ureasa.

La composición de urea-estabilizador de nitrógeno puede contener menos que 1,8 por ciento en peso de biuret basado en el peso total de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno. En otras realizaciones, la cantidad de biuret es menor que 1,8, 1,7, 1,6, 1,5, 1,4, 1,3, 1,2, 1,1, 1,0, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6, 0,5, 0,4, 0,3, 0,2 o 0,1 por ciento en peso de la composición total.

Composiciones de estabilizador de nitrógeno

Como se señaló anteriormente, la presente invención incluye una etapa de añadir una composición de estabilizador de nitrógeno a la urea fundida. La composición de estabilizador de nitrógeno incluye el inhibidor de ureasa NBPT con una pureza de al menos el 95% en peso y, opcionalmente, inhibidores de la nitrificación o combinaciones de los mismos. La composición puede comprender además un vehículo sólido o líquido o el inhibidor de la ureasa y/o de la nitrificación puede usarse sin un vehículo. Debe tenerse en cuenta que, en la práctica, los inhibidores de la ureasa y la nitrificación no inhiben completamente, sino que suprimen durante un período prolongado de tiempo la susceptibilidad de las composiciones de urea a la hidrólisis catalítica por enzimas y la propensión de cualquier amoníaco que se forme a promover un crecimiento bacteriano excesivo.

Inhibidores de la ureasa

"Inhibidor de la ureasa", como se usa en este documento, se refiere a un compuesto que reduce, inhibe o ralentiza de otro modo la conversión de urea en amonio (NH⁴⁺) en el suelo cuando el compuesto está presente en lugar de la conversión de urea en amonio (NH⁴⁺) en el suelo cuando el compuesto no está presente, pero por lo demás las condiciones son similares. El inhibidor de la ureasa utilizado en la presente invención es triamida N-(n-butil) tiofosfórica (NBPT).

La preparación de inhibidores de fosforamida ureasa tales como NBPT se puede lograr mediante métodos conocidos a partir de cloruro de tiofosforilo, aminas primarias o secundarias y amoníaco, como se describe, por ejemplo, en la Patente de EE.UU. N.° 5.770.771. En una primera etapa, se hace reaccionar cloruro de tiofosforilo con un equivalente de una amina primaria o secundaria en presencia de una base, y posteriormente se hace reaccionar el producto con un exceso de amoníaco para dar el producto final. Otros métodos incluyen los descritos en la Patente de EE.UU. N.° 8.075.659, donde el cloruro de tiofosforilo se hace reaccionar con una amina primaria y/o secundaria y posteriormente con amoníaco. Sin embargo, este método puede resultar en mezclas. En consecuencia, como se usa triamida N-(n-butil)tiofosfórica (NBPT), debe entenderse que esto se refiere no solo a la NBPT en su forma pura, sino también a los grados industriales del material que puede contener hasta 5% en peso, 4% en peso, 3% en peso, 2% en peso, 1% en peso de impurezas, dependiendo del método de síntesis y esquema(s) de purificación, si los hay, empleado en la producción del inhibidor de ureasa. Una impureza típica es Po (NH2)3 que puede catalizar la descomposición de NBPT en condiciones acuosas. Así, en algunas realizaciones, el inhibidor de la ureasa utilizado es al menos 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99,1%, 99,2%, 99,3%, 99,4%, 99,5%, 99,6%, 99,7%, 99,8%, 99,9% puro.

La cantidad de NBPT en la composición de urea-estabilizador de nitrógeno es 0,001% en peso, 0,002% en peso, 0,003% en peso, 0,004% en peso, 0,005% en peso, 0,006% en peso, 0,007% en peso, 0,008% en peso, 0,009% en peso, 0,01 % en peso, 0,02% en peso, 0,0205% en peso, 0,021% en peso, 0,0215% en peso, 0,022% en peso, 0,0225% en peso, 0,023% en peso, 0,0235% en peso, 0,024% en peso, 0,0245% en peso, 0,025% en peso, 0,0255% en peso, 0,026% en peso, 0,0265% en peso, 0,027% en peso, 0,0275% en peso, 0,028% en peso, 0,0285% en peso, 0,029% en peso, 0,0295% en peso, 0,03% en peso, 0,04% en peso, 0,05% en peso, 0,06% en peso, 0,07% en peso, 0,075% en peso, 0,08% en peso, 0,085% en peso, 0,09% en peso, 0,095% en peso, 0,10% en peso, 0,11% en peso, 0,12% en peso, 0,13% en peso, 0,14% en peso, 0,15% en peso, 0,16% en peso, 0,17% en peso, 0,18% en peso, 0,19% en peso o 0,2% en peso, basado en el peso total de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno.

Inhibidores de la nitrificación

En algunos aspectos, la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno comprende además un inhibidor de la nitrificación o un estabilizador de amoníaco. "Inhibidor de nitrificación", como se usa en este documento, se refiere a un compuesto que reduce, inhibe o de otro modo ralentiza la conversión de amonio (NH⁴⁺) a nitrato en el suelo cuando el compuesto está presente en comparación con la conversión de amonio (NH⁴⁺) para nitrar en el suelo cuando el compuesto no está presente, pero las condiciones son similares. Los inhibidores de la nitrificación ilustrativos pueden incluir, pero no se limitan a, diciandiamida (DCD), 2-cloro-6-triclorometilpiridina (nitrapirina), 3,4-dimetilpirazol fosfato (DMPP), 3-metilpirazol (MP); 1 -H-1,2,4-triazol (tZ); 3-metilpirazol-1-carboxamida (CMP); 4-amino-1,2,4-triazol (AT, ATC); 3-amino-1,2,4-triazol; 2-cianimino-4-hidroxi-6-metilpirimidina (CP); 2-etilpiridina; tiosulfato de amonio (ATS); tiosulfato de sodio (ST); tiofosforil triamida; tiourea (TU); guaniltiourea (GTU); policarboxilato de amonio; etileno urea; hidroquinona; fenilacetileno; fenilfósforo diamidato; azadirachta indica Juss (Neem, torta de neem); carburo de calcio; 5-etoxi-3-triclorometil-1,2,4-tiadiazol (etridiazol; terraol); 2-amino-4-cloro-6-metilpirimidina (AM); 1-mercapto-1,2,4-triazol (MT); 2-mercaptobenzotiazol (MBT); 2-sulfanilamidotiazol (ST); 5-amino-1,2,4-tiadiazol; 2,4-diamino-6-triclorometil-s-triazina (CL-1580); ácido N-2,5-diclorofenil succinanílico (DCS); nitroanilina, cloroanilina, 2-amino-4-cloro-6-metil-pirimidina, 1,3-benzotiazol-2-tiol, 4-amino-N-1,3-tiazol-2-ilbencenosulfonamida, guanidina, polieterionóforos, 3-mercapto-1,2,4-triazol, azida de potasio, bisulfuro de carbono, tritiocarbonato de sodio, ditiocarbamato de amonio, 2,3-dihidro-2,2-dimetil-7-benzofuranol metilcarbamato, éster metílico de N-(2,6-dimetilfenil)-N-(metoxiacetil)-alanina, tiosulfato de amonio, 1-hidroxipirazol, 2-metilpirazol-1-carboxamida, 2-amino-4-cloro-6-metil-piramidina, 2,4-diamino-6-tricloro-metiltriazina; y derivados de los mismos, y cualquier combinación de los mismos.

Por ejemplo, el 1-hidroxipirazol puede considerarse un derivado de 2-metilpirazol-1-carboxamida y el ditiocarbamato de amonio puede considerarse un derivado del metilcarbamato. En al menos un ejemplo, el inhibidor de la nitrificación puede ser o incluir diciandiamida (DCD). En al menos un ejemplo, el inhibidor de la nitrificación puede ser o incluir 3,4-dimetilpirazol fosfato (DMPP). En al menos un ejemplo, el inhibidor de la nitrificación puede ser o incluir nitropirina.

En un grupo de realizaciones, el inhibidor de la nitrificación puede contener 5% en peso, 4% en peso, 3% en peso, 2% en peso, 1% en peso de impurezas, dependiendo del método de síntesis y esquema(s) de purificación, si los hubiera, empleados en la producción del inhibidor de la nitrificación.

La cantidad de inhibidor de nitrificación en la composición de urea-estabilizador de nitrógeno es 0,01 % en peso, 0,02% en peso, 0,03% en peso, 0,04% en peso, 0,05% en peso, 0,06% en peso, 0,07% en peso, 0,08 % en peso, 0,09% en peso, 0,1% en peso, 0,2% en peso, 0,3% en peso, 0,4% en peso, 0,5% en peso, 0,6% en peso, 0,7% en peso, 0,75% en peso, 0,8 % en peso, 0,85% en peso, 0,9% en peso, 0,95% en peso, 1% en peso, 1,1% en peso, 1,2% en peso, 1,3% en peso, 1,4% en peso, 1,5% en peso, 1,6% en peso, 1,7% en peso, 1,8% en peso, 1,9% en peso o 2% en peso, basado en el peso total de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno. En algunos aspectos, la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno comprende un inhibidor de la nitrificación en una cantidad entre 0,1% y 2,2% en peso. En algunos aspectos, la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno comprende un inhibidor de la nitrificación en una cantidad entre el 0,2% y el 1,2% en peso. En algunos aspectos, la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno comprende un inhibidor de la nitrificación en una cantidad entre 0,75% en peso y 0,95% en peso. En una realización, la presente invención proporciona una composición de urea-estabilizador de nitrógeno, en la que la urea está presente en una cantidad entre el 90% en peso y el 99% en peso.

El uso de dos aditivos específicos, uno para inhibir la hidrólisis de la urea catalizada por la ureasa y el otro para inhibir la nitrificación del amoníaco, en la composición de urea-estabilizador de nitrógeno de esta invención ofrece la oportunidad de adaptar la composición de la composición para que coincida con la demanda de nutrientes nitrogenados de un cultivo/suelo/escenario meteorológico determinado. Por ejemplo, si las condiciones son tales que la oportunidad de pérdidas de amoníaco a través de la volatilización a la atmósfera se reduce, el contenido del estabilizador de nitrógeno NBPT incorporado a la formulación puede reducirse, dentro del intervalo especificado, sin cambiar también el contenido de inhibidor de la nitrificación. La resistencia relativa de la composición granular de ureaestabilizador de nitrógeno de esta invención a la hidrólisis de la urea y la oxidación del amoniaco se controla seleccionando apropiadamente la relación en peso de la composición de inhibidor de la ureasa a inhibidor de la nitrificación. Esta relación puede ser de 0,02 a 10,0 o de 0,04 a 4,0. Para composiciones con relaciones en peso de inhibidor de la ureasa a inhibidor de nitrificación cercanas al extremo superior de estos intervalos exhibirán una resistencia relativamente mayor a la hidrólisis de urea que a la oxidación de amonio, y viceversa.

La composición de urea-estabilizador de nitrógeno puede comprender (i) urea en una cantidad entre 90% y 99% en peso; (ii) NBPT en una cantidad entre 0,02% y 0,4% en peso; y (iii) un inhibidor de la nitrificación en una cantidad entre 0,05% y 3,0% en peso.

Si se utilizan tanto NBPT como un inhibidor de la nitrificación, la NBPT se puede agregar antes, simultáneamente con o después del inhibidor de la nitrificación. En algunas realizaciones, la NBPT y el inhibidor de la nitrificación se mezclan antes de añadirse a la urea fundida.

Vehículos

En un grupo de realizaciones, la presente invención proporciona una composición de estabilizador de nitrógeno sin vehículo. La presente invención proporciona una composición de urea-estabilizador de nitrógeno que comprende: a) urea; y b) composición de estabilizador de nitrógeno; en donde la composición de estabilizador de nitrógeno está sustancialmente libre de un vehículo sólido o líquido. En otras realizaciones, el estabilizador de nitrógeno se incorpora a la urea fundida con un vehículo sólido o líquido.

Vehículos líquidos

Puede usarse cualquier vehículo líquido adecuado capaz de solubilizar al menos parcialmente el estabilizador de nitrógeno. En un grupo de realizaciones, el vehículo líquido tiene un punto de ebullición más alto que la temperatura de fusión (cambio de fase cristalina) de la urea, p. ej., aproximadamente 2752F (135°C) a presión atmosférica. El vehículo líquido tiene un punto de ebullición de al menos 125°C a presión atmosférica. El vehículo líquido tiene un punto de inflamación más alto que la temperatura de fusión de la urea. Los ejemplos no limitantes de vehículos líquidos incluyen, pero no se limitan a, un alcohol, un diéster de un ácido dicarboxílico, un carbonato de alquilo, un éster de carbonato cíclico; y mezclas de los mismos. Los ejemplos no limitantes de un alcohol incluyen un alcanol, un alquenol, un compuesto tipo hidroxialquil arilo, un glicol, un éter de glicol, un éster de glicol, un poli(alquilenglicol), un poli(alquilenglicol)éter, un éster de poli(alquilenglicol), un éster de un hidroxiácido y un hidroxilalquil-heterociclo.

En algunos aspectos, el vehículo es un vehículo líquido. En algunos aspectos, el vehículo líquido tiene un punto de ebullición de al menos 125°C a presión atmosférica. En algunos aspectos, el vehículo líquido comprende al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en un alcohol (incluidos los alcoholes heterocíclicos), una alcanolamina, un hidroxiácido, un diéster de un ácido dicarboxílico, una éster amida de un ácido dicarboxílico, un carbonato de alquilo, un éster de carbonato cíclico y un glicol éter.

En algunos aspectos, el vehículo líquido es un alcohol. En algunos aspectos, el alcohol se selecciona del grupo que consiste en un alcanol, un alquenol, un compuesto tipo hidroxialquil arilo, un glicol, un glicol éter, un glicol éster, un poli(alquilenglicol), un poli(alquilen glicol)éter, un éster de poli(alquilenglicol), un éster de un hidroxiácido y un hidroxilalquil-heterociclo. En algunos aspectos, el vehículo comprende un compuesto tipo hidroxialquil arilo como se establece en, p. ej., la Publ. de Pat. de EE.UU. N.° 2014/0047882.

En algunos aspectos, el vehículo líquido es un glicol. En algunos aspectos, el glicol es un glicol alifático de C¹-C⁶. Los ejemplos incluyen etilenglicol; propilenglicol; 1,4-butanodiol; 1,2-pentanodiol; 1,3-hexanodiol; y similares. En un aspecto particular, el vehículo comprende etileno o propilenglicol. Se establecen glicoles adicionales en, p. ej., las Publicaciones de Patente de EE.UU. Nos. 5.698.003 y 8.075.659.

En algunos aspectos, el vehículo líquido es una alcanolamina. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, monoisopropanolamina, diisopropanolamina, 2-aminoetanol; 2- o 3-aminopropanol; 1-amino-2-propanol; 2- o 3-aminobutanol; 2-, 3- o 4-aminopentanol; 2-, 3- o 4-amino-2-metilbutanol; 3-aminopropilenglicol; y similares. Se describen aminoalcoholes adicionales en, p. ej., las Publicaciones de Patente de EE.UU. Nos. 2010/0206031,2011/0113842, 2011/0259068, y la Patente de EE.UU. N.° 8.048.189.

En algunos aspectos, el vehículo líquido es un glicol éter. En algunos aspectos, el grupo alquilo del éter es un grupo alquilo alifático de C¹-C⁶, tal como metilo, etilo, butilo, isopropilo o terc-butilo. En algún aspecto, el glicol éter comprende un glicol alifático de C¹-C⁶como se describe en el presente documento, tal como un glicol éter de etilenglicol; propilenglicol; 1,4-butanodiol; 1,2-pentanodiol; 1,3-hexanodiol; y similares. En un aspecto particular, el glicol éter es un éter de etileno o propilenglicol. Glicol éteres adicionales se establecen en, p. ej., la Publ. Pat. Int. N.° WO 2008/000196 y en la Publ. de Pat. de EE.UU. N.° 2014/0047883.

El vehículo líquido puede ser 1,2-isopropilidenglicerol (o acetónido de glicerol):

como se da a conocer en la Publicación de Patente de EE.UU. N.° 2013/0145806.

En algunos aspectos, el vehículo líquido es un poli(alquilenglicol). El poli(alquilenglicol) puede incluir monómeros de glicol de un solo tipo, tal como poli(etilenglicol) o poli(propilenglicol), o puede incluir más de un tipo, como un copolímero de etilenglicol y propilenglicol. El monómero alquilenglicol puede ser cualquiera de los tipos descritos en este documento. En algunos aspectos, el polímero es un oligómero que comprende 2 a 16, 2 a 10, 2 a 6, 2 a 5 o 2 a 4 monómeros, p. ej., éteres metílicos o butílicos de di(etilenglicol) o tri(etilenglicol); un metil éter de di(propilenglicol). En ciertos aspectos, el poli(alquilenglicol) puede ser un sólido, ya sea a temperatura ambiente o en las condiciones de adición. Poli(alquilenglicol)es adicionales se establecen en, p. ej., la Publ. De Pat. Int. N.° WO 2008/000196 y en la Publ. de Pat. de EE.UU. N.° 2014/0047883.

En algunos aspectos, el vehículo líquido es un poli(alquilenglicol) éter. En algunos aspectos, el grupo alquilo del éter es un grupo alquilo alifático de C¹-C⁶, tal como metilo, etilo, butilo, isopropilo o terc-butilo. En algunos aspectos, el glicol éter es dipropilenglicol, éter monometílico, éter monometílico de dietilenglicol, éter monometílico de trietilenglicol o éter monobutílico de dietilenglicol. En ciertos aspectos, el poli(alquilenglicol) éter puede ser un sólido, ya sea a temperatura ambiente o en las condiciones de adición. Glicol éteres adicionales se establecen en, p. ej., la Publ. de Pat. Int. N.° WO 2008/000196 y en la Publ. de Pat. de EE.UU. N.° 2014/0047883 A1.

En algunos aspectos, el vehículo líquido comprende un éster de poli(alquilenglicol). En algunos aspectos, el grupo alquilo del éster es un grupo alquilo alifático de C¹-C⁶, tal como metilo, etilo, butilo, isopropilo o terc-butilo. El componente de poli(alquilenglicol) del éster puede ser cualquiera de los tipos descritos o referenciados en el presente documento. En ciertos aspectos, el éster de poli(alquilenglicol) puede ser un sólido, ya sea a temperatura ambiente o en las condiciones de adición.

En algunos aspectos, el vehículo líquido comprende un éster de un hidroxiácido. En algunos aspectos, el grupo alquilo del éster es un grupo alquilo alifático de C¹-C⁶, tal como metilo, etilo, butilo, isopropilo o terc-butilo. En algunos otros aspectos, el hidroxiácido es un hidroxiácido alifático de C²-C⁶, tal como ácido hidroxiacético o láctico. Ésteres adicionales de hidroxiácidos se establecen en, p. ej., la Publ. de Pat. de EE.UU. N.° 2010/0206031.

En algunos aspectos, el vehículo líquido comprende un hidroxilalquil-heterociclo. Los ejemplos incluyen un éter de metileno o etileno cíclico formado a partir de etilenglicol, propilenglicol o cualquier otro glicol que contenga 1,2-, 1,3- o 1,4-diol como se describe o se hace referencia en los aspectos del presente documento. Otros ejemplos incluyen éteres cíclicos de 5, 6 y 7 miembros con un sustituyente hidroximetilo o hidroxietilo, tal como (tetrahidro-2H-piran-4-il)metanol. Se describen heterociclos de hidroxilalquilo adicionales en, p. ej., la Publ. de Pat. de EE.UU. N.° 2010/0206031.

En algunos aspectos, el vehículo líquido es un diéster de un ácido dicarboxílico. En algunos aspectos, los grupos alquilo del diéster, que pueden ser iguales o diferentes, son grupos alquilo alifáticos de C¹-C⁶, tales como metilo, etilo, butilo, isopropilo o terc-butilo. Los grupos ácido carboxílico pueden ser sustituyentes de un grupo alifático o alquilénico de Ci-Ce, tal como ácido malónico, 2-metilmalónico, succínico, maleico o tartárico. Se establecen diésteres adicionales de ácidos dicarboxílicos en, p. ej., la Publ. de Pat. de EE.UU. N.° 2001/0233474 y en el documento WO 2010/072184.

En algunos aspectos, el vehículo líquido es una amida éster mixta de un ácido dicarboxílico. En algunos aspectos, los grupos alquilo del éster son los enumerados anteriormente. En algunos aspectos, el grupo amida son aminas sustituidas o no sustituidas. Los sustituyentes del grupo amino, que pueden ser iguales o diferentes, son grupos alquilo alifáticos de C¹-C⁶, tales como metilo, etilo, butilo, isopropilo o terc-butilo. Ejemplos de amidas éster mixtas de ácidos dicarboxílicos incluyen 5-(dimetilamino)-2-metil-5-oxopentanoato de metilo (Chemical Abstracts N.° 1174627-68-9):

como se establece en, p. ej., la Publicación de Patente de EE.UU. N.° 2011/0166025.

En algunos aspectos, el vehículo líquido es un carbonato de alquilo. En algunos aspectos, los grupos alquilo del carbonato son grupos alquilo alifáticos de C¹-C⁶, tales como metilo, etilo, butilo, isopropilo o terc-butilo. Los dos grupos alquilo pueden ser iguales o diferentes (p. ej., carbonato de metilo y etilo). En algunos aspectos, el carbonato de alquilo es un lactato, como el lactato de (S)-etilo, o carbonato de propileno, tal como los descritos en la Publicación de Patente de EE.UU. N.° 2011/0233474).

En algunos aspectos, el vehículo líquido es un éster de carbonato cíclico. Los ejemplos incluyen un carbonato cíclico formado a partir de etilenglicol, propilenglicol o cualquier otro glicol que contenga 1,2-, 1,3- o 1,4-diol como se describe o se hace referencia en los aspectos del presente documento. Los ésteres de carbonato cíclicos adicionales se establecen en, p. ej., la Publ. de Pat. de EE.UU. N.° 2001/0233474. Otros ejemplos de formulaciones líquidas adecuadas de triamidas (tio)fosfóricas se pueden encontrar en el documento WO 97/22568.

En algunos aspectos, el vehículo líquido es un disolvente aprótico, tal como una sulfona, por ejemplo, dimetilsulfóxido (DMSO).

El vehículo líquido usado con la composición de estabilizador de nitrógeno puede ser NMP. En algunas realizaciones, la composición de estabilizador de nitrógeno incluye un vehículo distinto de N-metil 2-pirrolidinona (NMP). En otras realizaciones, el vehículo líquido usado con la composición de estabilizador de nitrógeno incluye NMP.

La cantidad de vehículo líquido utilizada es la cantidad mínima para solubilizar la cantidad de estabilizador de nitrógeno utilizado. Por ejemplo, si el estabilizador de nitrógeno es un inhibidor de la ureasa, la concentración del inhibidor de la ureasa puede ser superior al 56% en peso, basado en el peso total de la composición. En otra realización, la concentración del inhibidor de ureasa puede ser 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,

22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31,32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41,42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 53, 54 o 55% en peso del peso total de la composición de estabilizador de nitrógeno.

Si el estabilizador de nitrógeno es un inhibidor de la nitrificación, la concentración del inhibidor de la nitrificación puede ser 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17,18, 19, 20, 21,22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31,32, 33,

34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 o 55% en peso del peso total de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno, y puede ser 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18,

19, 20, 21,22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31,32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41,42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49,

50, 51,52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61,62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71,72, 73, 74, 75, 76, 77, 78 ,79 , 80, 81,82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91,92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 o 99% en peso del peso total de la composición de estabilizador de nitrógeno

Si el vehículo líquido comprende NMP, la NMP está en una concentración del 10 por ciento en peso al 30 por ciento en peso y el propilenglicol en una concentración del 40 por ciento en peso al 70 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición inhibidora. En otra realización, la concentración del inhibidor de ureasa en la composición de urea-estabilizador de nitrógeno es superior al 0,1 por ciento en peso y la cantidad de NMP es inferior al 0,1 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno.

Vehículos sólidos

En algunos aspectos, el vehículo es un vehículo sólido. El vehículo sólido puede tomar una de varias formas sólidas, que incluyen, pero no se limitan a, partículas, polvos, gránulos, compactos y similares y combinaciones de los mismos.

La densidad (incluida la densidad real, la densidad absoluta, la densidad aparente, la densidad relativa y el peso específico); la fracción sólida, la porosidad y el volumen específico de estos materiales pueden variar dependiendo de las características de flujo deseadas en combinación con el estabilizador de nitrógeno. Los ejemplos no limitantes de vehículos sólidos incluyen tierra de diatomeas, sales iónicas (incluidas, entre otras, sales inorgánicas o sales orgánicas, incluidas, entre otras, sales de amonio); un polímero de urea-formaldehído (UFP), urea sólida, una harina de grano, una arcilla o azufre elemental.

La presente invención proporciona un método para producir una composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno, en la que el inhibidor de la ureasa NBPT tiene una pureza de al menos el 95%, o más que 96%, o más que 97%, o más que 98% o más que 99%, en peso.

En una realización, la presente invención proporciona una composición de urea-estabilizador de nitrógeno, en la que el inhibidor de ureasa NBPT tiene una pureza superior al 95,1%, o superior al 95,2%, o superior al 95,3%, o superior al 95,4%, o superior a 95,5% o más que 95,6% o más que 95,7% o más que 95,8% o más que 95,9% o más que

96,1% o más que 96,2% o más que 96,3% o más que 96,4%, o más que 96,5%, o más que 96,6%, o más que 96,7%, o más que 96,8%, o más que 96,9%, o más que 97,1%, o más que 97,2%, o más que 97,3%, o más que 97,4%, o más que 97,5%, o más que 97,6%, o más que 97,7%, o más que 97,8%, o más que 97,9%, o más que 98,1%, o más que 98,2%, o más que 98,3% o más que 98,4% o más que 98,5% o más que 98,6% o más que 98,7% o más que

98,8% o más que 98,9% o más que 99,1% o más más que 99,2%, o más que 99,3%, o más que 99,4%, o más que 99,5%, o más que 99,6%, o más que 99,7%, o más que 99,8%, o más que 99,9%.

Otros componentes

La presente divulgación proporciona una composición de urea-estabilizador de nitrógeno que incluye otros componentes, que incluyen pero no se limitan a: un agente acondicionador, un agente antiaglomerante, un agente endurecedor, un agente de control del pH, un colorante; y combinaciones de los mismos.

Los ejemplos de un agente acondicionador incluyen, pero no se limitan a, aceite mineral y similares. En algunas realizaciones, el agente acondicionador se agrega a la composición de urea-estabilizador de nitrógeno después de solidificarse en gránulos, perlas, etc. En una realización, el agente acondicionador se combina con la composición de urea-estabilizador de nitrógeno en una proporción de composición de urea-estabilizador de nitrógeno a agente acondicionador de 3:1.

En algunos aspectos, se puede incluir un compuesto ácido como agente de control del pH para mantener o ajustar el pH de la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno. Los ácidos ilustrativos pueden incluir, pero no se limitan a, ácidos minerales tales como ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico y ácido fosfórico, y ácidos orgánicos tales como ácido acético o cualquier combinación de los mismos.

En algunos aspectos, se puede incluir un compuesto básico como agente de control del pH para mantener o ajustar el pH de la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno. Los compuestos de base ilustrativos para ajustar el pH pueden incluir, pero no se limitan a, amoníaco, aminas, p. ej., aminas y poliaminas primarias, secundarias y terciarias, hidróxido de sodio (NaOH), hidróxido de potasio (KOH) o una combinación de los mismos.

En algunos aspectos, se puede incluir otro agente de control del pH o agente tampón para mantener o ajustar el pH de la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno. Los compuestos tamponadores del pH ilustrativos pueden incluir, pero no se limitan a, trietanolamina, borato de sodio, bicarbonato de potasio, carbonato de sodio, carbonato de potasio o cualquier combinación de los mismos.

Los ejemplos de un agente antiaglomerante incluyen, pero no se limitan a, cal, yeso, dióxido de silicio, caolinita o PVA en cantidades de aproximadamente 1 a aproximadamente 95% en peso, además de la mezcla de sustancia activa.

Como se indica en el presente documento, es habitual añadir UF 85 a la urea fundida para aumentar su dureza. Por consiguiente, la cantidad de UF 85 y (formaldehído libre) es del 0,3% en peso, al 0,4% en peso, al 0,5% en peso de la composición total inhibidora de la nitrificación de la urea.

Los pigmentos o colorantes pueden ser de cualquier color disponible y normalmente se consideran no peligrosos. En algunas realizaciones, el colorante está presente en menos de aproximadamente 1% en peso, 2% en peso o menos de 3% en peso de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno.

Los componentes adicionales se pueden añadir a urea fundida sin un vehículo, o con un vehículo sólido o líquido como la composición de estabilizador de nitrógeno. Los componentes adicionales pueden mezclarse con la composición de estabilizador de nitrógeno y añadirse a la urea fundida simultáneamente, o pueden añadirse por separado, antes, simultáneamente o después de añadir una composición de estabilizador de nitrógeno.

El contenido de los componentes adicionales puede ser del 1 al 99 por ciento en peso de la composición. Por ejemplo, la cantidad de componentes adicionales en la composición puede ser 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,

17, 18, 19, 20, 21,22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41,42, 43, 48, 49, 50, 51,52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61,62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78,

79, 80, 81,82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91,92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 o 99% en peso de la composición granular total de urea-estabilizador de nitrógeno.

Procedimientos para hacer las composiciones

Incorporación de las composiciones de estabilizadores de nitrógeno en la masa fundida de urea

El estabilizador de nitrógeno puede incorporarse mezclando estabilizador de nitrógeno sólido, estabilizador de nitrógeno disperso en un vehículo sólido o una solución concentrada del estabilizador de nitrógeno que no está compuesta completamente de NMP (o, más generalmente, de disolventes tipo amida) directamente con urea fundida. Esto proporciona un método simple, conveniente y eficaz para producir las composiciones granulares.

En algunos aspectos de la presente invención, el inhibidor de la ureasa, NBPT, se incorpora a la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno mezclando una forma sólida del estabilizador de nitrógeno directamente sin un vehículo o una mezcla concentrada de inhibidor de la ureasa con un vehículo de esta invención. ("una composición inhibidora de la ureasa") directamente con urea fundida a una temperatura de 2662F (130°C) a 2752F (135°C) antes de la granulación o perlado de la urea en una instalación de producción de urea convencional. En ciertos aspectos, se emplea una mezcla suficiente durante esta etapa de combinación para asegurar que la composición inhibidora de la ureasa se distribuya homogéneamente por toda la urea fundida antes de que la masa fundida se enfríe y solidifique en la etapa de granulación subsiguiente.

La composición inhibidora de la ureasa concentrada usada para producir la composición de urea-inhibidor de la ureasa fundida de esta invención puede contener entre 20% y 80% de inhibidor de la ureasa en peso y, en ciertos aspectos, entre 50% y 75% de inhibidor de la ureasa en peso. La composición de inhibidor de la ureasa concentrada de esta invención se puede preparar disolviendo un inhibidor de la ureasa como se ilustra en el Ejemplo 1; dispersando el inhibidor de la ureasa sobre un vehículo sólido como se ilustra en los Ejemplos 2 o 3; o incorporando el vehículo en el sistema de producción del inhibidor de la ureasa para producir una composición inhibidora de la ureasa, en lugar de recuperar el inhibidor de la ureasa sólido. En ciertos aspectos, las composiciones de inhibidor de la ureasa permanecen estables durante períodos de tiempo prolongados y a temperaturas que oscilan entre aproximadamente 30°F (-1,1°C) y aproximadamente 120°F (48,9°C). Por tanto, las composiciones inhibidoras de la ureasa concentradas de esta invención pueden manejarse usando equipos convencionales de almacenamiento, transporte y adición de líquidos o sólidos. La cantidad de composiciones inhibidoras de la ureasa concentradas añadidas a urea fundida según esta invención depende del contenido de inhibidor de la ureasa deseado de la composición granular y del contenido de inhibidor de la ureasa del vehículo inhibidor de la ureasa concentrado, y los expertos en la técnica pueden calcularla fácilmente.

Debido a que el inhibidor de la ureasa se usa puro o en forma concentrada, sólo es necesario introducir cantidades muy limitadas de un vehículo de esta invención en la urea junto con el inhibidor de la ureasa. En un ejemplo, el inhibidor de la ureasa se usa puro. En otros ejemplos, si el contenido de inhibidor de la ureasa de una solución concentrada de inhibidor de la ureasa utilizada para incorporar el inhibidor de la ureasa en la composición de urea-estabilizador de nitrógeno es del 70% y el contenido de inhibidor de la ureasa de una composición de urea-estabilizador de nitrógeno resultante es del 0,07%, el disolvente El contenido de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno resultante es como máximo del 0,03%. Cuando sea posible, un vehículo volátil o no tóxico, que permita una eliminación más completa del vehículo por secado o efectos menores tras la liberación del vehículo al medio ambiente.

Además del inhibidor de la ureasa NBPT, también se agrega otro aditivo, como un inhibidor de la nitrificación, y se mezcla con la urea fundida antes de su granulación. Pueden usarse varios métodos para la introducción de inhibidor de la nitrificación en la urea fundida. Si está disponible en forma de polvo o granulado, el inhibidor de la nitrificación puede introducirse en una corriente de urea fundida utilizando un dispositivo de alimentación de sólidos convencional. En algunos aspectos, el inhibidor de la nitrificación se puede disolver en una cantidad relativamente pequeña de urea fundida, como por ejemplo en una corriente secundaria de urea fundida en una planta de urea, para formar una solución inhibidora de la nitrificación concentrada en urea fundida que luego se dosifica en el corriente principal de la urea fundida. En algunos aspectos, el inhibidor de la nitrificación puede incorporarse en las composiciones inhibidoras de la ureasa concentradas descritas en este documento e introducirse en la urea fundida junto con el inhibidor de la ureasa.

En ciertos aspectos, independientemente del método seleccionado para introducir el inhibidor de la nitrificación en la urea fundida, debe proporcionarse una mezcla suficiente para facilitar la distribución homogénea del inhibidor de la nitrificación por toda la masa fundida de urea. La distribución homogénea tanto del inhibidor de la ureasa como del inhibidor de la nitrificación en las composiciones granulares de urea-estabilizador de nitrógeno de esta invención mejora el rendimiento de estas composiciones en términos de su capacidad para promover el crecimiento de las plantas.

En algunos aspectos de los métodos de esta invención, el orden en el que se añaden a la urea fundida el inhibidor de la ureasa y el inhibidor de la nitrificación es flexible. En primer lugar, se puede introducir el inhibidor de la ureasa o el inhibidor de la nitrificación, o se pueden añadir ambos componentes simultáneamente. La adición inicial de inhibidor de la nitrificación puede proporcionar un tiempo adecuado tanto para la disolución como para la distribución uniforme del inhibidor de la nitrificación en la urea fundida antes de la etapa de granulación. Un punto conveniente para la adición de inhibidor de la nitrificación a la urea fundida en una planta de producción de urea sería antes o entre las etapas de evaporación utilizadas para reducir el contenido de agua de la urea fundida. Sin embargo, en ciertos aspectos se introduce un vehículo inhibidor de la ureasa concentrado en la urea fundida justo antes de la etapa de granulación o perlado con sólo suficiente tiempo de retención en la masa fundida para permitir la distribución del inhibidor de la ureasa en la masa fundida.

En algunos aspectos, la inclusión de un inhibidor de la nitrificación o un componente adicional en la composición de urea fundida-inhibidor de la ureasa (p. ej., por adición a la mezcla) puede inhibir la cristalización de la urea, permitiendo que el procesamiento de la mezcla a temperaturas más bajas produzca subproductos de biuret. La adición de 4%, 5%, 6%, 8%, 10% o 15% (p/p) de un inhibidor de la nitrificación, tal como DCD, puede proporcionar una composición final con productos superiores. Véase, por ejemplo, el documento DE 19744404.

En algunos aspectos, el tiempo de retención de la masa fundida entre el punto de adición del inhibidor de la ureasa y la etapa de granulación es menos que 5 minutos o incluso menos que 1 minuto. En ciertos otros aspectos, el tiempo de retención es tan pequeño como 50, o 40, o 30, o 29, o 28, o 27, o 26, o 25, o 24, o 23, o 22, o 21, o 20, o 19, o 18, o 17, o 16, o 15, o 14, o 13, o 12, o 11, o 10, o 9, o 8, o 7, o 6, o 5, o 4, o 3, o 2, o 1 segundo. Tiempos de retención más largos pueden dar como resultado una descomposición parcial de la ureasa o el inhibidor de la nitrificación, concentraciones más altas de biuret y/o una eficacia reducida de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno.

La presente invención proporciona un método para producir una composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno poniendo en contacto urea fundida con la composición de estabilizador de nitrógeno de la presente invención. Por tanto, la composición de urea-estabilizador de nitrógeno es una composición de urea fundida y la composición de estabilizador de nitrógeno. La composición de urea fundida - estabilizador de nitrógeno se enfría para formar una composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno. En un grupo de realizaciones, la composición de estabilizador de nitrógeno es homogénea tanto dentro de la composición fundida como sólida de urea- estabilizador de nitrógeno.

Después de enfriar, la composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno puede tomar una variedad de formas sólidas dependiendo de cómo se enfríe el estabilizador fundido de urea-nitrógeno. Los ejemplos de formas sólidas incluyen, pero no se limitan a, un gránulo, una perla, un pellet o una pastilla. Por tanto, en una realización, el enfriamiento puede tener lugar en un aparato de granulación, un aparato de perlado, un aparato de pelletización o similar. Los ejemplos de un aparato de granulación adecuado incluyen, pero no se limitan a, un aparato de granulación de cortina descendente, un aparato de granulación por aglomeración y un aparato de granulación de tambor. En una realización, el aparato de granulación es un aparato de granulación de tambor, opcionalmente con tambor de velocidad variable. En una realización, la velocidad del tambor es al menos de aproximadamente 40 a aproximadamente 60 rpm.

Se puede preparar una semilla de granulación a partir de urea sólida, una forma sólida de un inhibidor de la nitrificación, una forma sólida de un inhibidor de la ureasa o combinaciones de las mismos.

Dependiendo de la forma, la composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno puede tener una variedad de tamaños de partículas dependiendo de cómo se enfríe la composición. En una realización, la presente invención proporciona una composición de urea-estabilizador de nitrógeno, en la que la mayoría de la composición sólida de urea tiene un tamaño de partícula de 0,84 a 4,76 milímetros.

La composición de urea-estabilizador de nitrógeno tiene una esfericidad de al menos 0,9.

Se proporciona la composición A de urea-estabilizador de nitrógeno, en la que la resistencia al aplastamiento es al menos 3 (1), al menos 4 (2), al menos 5 (2), al menos 6 (3), al menos 7 (3), al menos 8 (4), al menos 9 (4) libras (kg).

La presente invención proporciona un método para producir una composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno que comprende: a) formar urea fundida; b) añadir una composición de estabilizador de nitrógeno a dicha urea fundida, en la que dicha composición de estabilizador de nitrógeno comprende NBPT con una pureza de al menos 95% en peso; y c) enfriar la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno para formar dicha composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno.

La composición de estabilizador de nitrógeno se puede mezclar adicionalmente con la urea fundida después de la adición mediante un método seleccionado del grupo que consiste en mezclado en línea, espiroagitación o combinaciones de los mismos.

La composición de estabilizador de nitrógeno se puede añadir a un caudal de 10 libras/hora (4,5 kg/hora) a 2200 libras/hora (997,9 kg/hora).

La composición de estabilizador de nitrógeno está entre 90 a 100°F (32 y 38°C) antes de añadirse a dicha urea fundida.

La temperatura interna en el aparato de enfriamiento es de al menos 95°C, hasta 100°C, hasta 105°C, hasta 110°C, hasta 115°C, hasta 120°C, hasta 125°C, hasta 130°C, hasta 135°C, hasta 140°C, hasta 145°C, hasta 150°C, hasta 155°C, hasta 160°C, hasta 165°C, hasta 170°C, hasta 175°C, hasta 185°C, hasta 190°C, hasta 200°C, hasta 105°C, hasta 210°C, hasta menos que 215°C.

La humedad en dicho aparato de enfriamiento está entre 40 y 95%.

Dicho otro componente se puede añadir a la composición sólida de urea-estabilizador nitrógeno revistiéndola después de enfriar la composición de urea-estabilizador de nitrógeno.

El procedimiento puede ser un procedimiento discontinuo. El procedimiento puede ser continuo.

Enfriamiento a una forma sólida

En algunos aspectos, después de introducir el inhibidor de la ureasa y/o el inhibidor de la nitrificación en la masa fundida de urea, la composición fundida se convierte en una forma sólida. Los ejemplos de formas sólidas incluyen, pero no se limitan a, gránulos, perlas, y similares.

Perlas

En una realización, la forma sólida es una perla (prilí). Las perlas de la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno se pueden producir mediante técnicas estándar y ofrece la ventaja de que las perlas se pueden fabricar de forma más económica que los gránulos.

Gránulos

En otra realización, la forma sólida es un gránulo. Los gránulos de la composición de estabilizador de nitrógeno de urea fundida se pueden producir mediante técnicas estándar tales como lecho fluidizado, granulación en tambor, granulación en lecho germinado y similares. La granulación ofrece las ventajas de tener un tamaño de partícula más grande, un mayor grado de esfericidad, una mayor resistencia al aplastamiento y/o al impacto y, por lo tanto, capacidad de almacenamiento. En una realización, la granulación es granulación en tambor. En la granulación en tambor, la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno se pulveriza desde un tambor perforado giratorio sobre una placa o manguito de salpicadura para formar gránulos. En algunas realizaciones, la composición puede ser expulsada del tambor por una presión más alta dentro de su depósito de almacenamiento o alimentación, mejorando la granulación por la caída de temperatura a medida que se expanden los gases presurizados. En algunos aspectos, el gas utilizado es un gas portador inerte, como el nitrógeno. En algunos aspectos, el área de pulverización o la placa pueden enfriarse. Véase, por ejemplo, el documento GB 1069047.

En algunos aspectos, se utilizan partículas nucleantes o semilla para desencadenar la formación de la composición granular. Los materiales semilla no se licuan bajo las condiciones y el período de tiempo del proceso de granulación. Pueden tener un tamaño de hasta 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 400 o 500 micrómetros. En algunos aspectos, el material semilla puede ser un material por lo demás adecuado para su uso como vehículo sólido de la invención, tal como arcillas, sales inorgánicas, aserrín, urea; o una forma sólida del estabilizador de nitrógeno. En algunos aspectos, el material nucleante es una forma más pequeña de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno granulada o similar.

En algunos aspectos, se usa una bomba autorreguladora (p. ej., una bomba centrífuga autorreguladora) para controlar la alimentación de la composición fundida o de una disolución concentrada de la misma al granulador para reducir el tiempo de residencia en las tuberías que transportan la mezcla. En ciertos casos, dicha bomba se coloca entre un evaporador para una disolución de urea (o la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno) y el granulador en sí mismo. En ciertos casos, dicha bomba se coloca muy cerca del granulador o se conecta directamente al mismo. Véase, p. ej., la Patente de e E.UU. N.° 7.753.985.

En algunos aspectos, el granulador puede incluir una unidad de lavado para capturar el polvo del proceso de granulación antes de su liberación. En algunos aspectos, el granulador puede incluir una unidad de reciclaje para capturar los reactivos no utilizados (o productos secundarios) para su reutilización o conversión en productos reutilizables. En ciertos aspectos, la unidad de lavado o reciclado puede incluir un tratamiento con agua y un gas refrigerante antes del tratamiento con un colector de neblina. Véase, p. ej., las Patentes de EE.UU. Nos. 7.682.425 y 8.080.687.

En algunos aspectos, el procedimiento de reciclaje o lavado puede incluir un tratamiento ácido para capturar amoníaco e impurezas básicas. Véase, p. ej., la Publ. de Pat. de EE.UU. N.° 2011/0229394. En algunos aspectos, el procedimiento puede incluir el tratamiento con un oxidante tal como hipoclorito para descomponer los productos secundarios en materiales de desecho más fáciles de manejar. Véase, p. ej., la Publ. de Pat. de EE.UU. N.° 2011/0280779. En algunos aspectos, el procedimiento puede incluir un tratamiento con un reductor para descomponer los productos secundarios tales como los óxidos de nitrógeno. Véase, p. ej., la Patente de EE.UU. N.° 8.147.784.

En algunos aspectos, los gránulos que salen del aparato de granulación están dimensionados. Las partículas de tamaño demasiado pequeño se enfrían y reciclan, mientras que las partículas de tamaño demasiado grande se enfrían, se muelen y luego se reciclan en el aparato de formación de gránulos. En una realización específica de la invención, los gránulos que pasan a través de un tamiz de la Serie Tyler de malla 4 (4,76 milímetros) y permanecen en un tamiz de la Serie Tyler de malla 20 (0,84 milímetros) se retienen como producto.

Los gránulos de entre 2,0 y 4,0 mm se retienen como producto mediante la selección de los tamices adecuados. Además, se producen gránulos o perlas entre 0,9 y 2,2 mm de diámetro, 0,7 y 1,2 mm, 1,0 y 3,0, 1,0 y 2,5 mm, 2,0 y 5,0 mm, 3,0 y 5,0 mm, 3,0 y 4,0 mm, 5,0 y 10,0 mm; 6,0 y 12,0 mm; y similares.

En algunos aspectos, los gránulos producidos por el aparato de granulación se recubren, ya sea antes o después del tamizado. En algunos aspectos, el recubrimiento puede ser un material inerte diseñado para retrasar o controlar la liberación de los ingredientes activos del gránulo. En algunos otros aspectos, el recubrimiento es en sí mismo un fertilizante. En algunos otros aspectos, el revestimiento incluye múltiples capas, algunas de las cuales pueden ser inertes.

Las posibles variaciones adicionales utilizables en algunos aspectos o realizaciones de la composición y el proceso de producción de la composición se establecen en, p. ej., las Patentes de EE.UU. Nos. 7.753.985; 6.176.630; 6.627.680; 6.203.730; y 4.943.308.

Formación de pastillas

La forma sólida es una pastilla que utiliza, por ejemplo, un equipo de formación de pastillas de cinta de acero Rotoform. Las ventajas de este procedimiento es que el producto es duro y uniforme y el aparato de enfriamiento es simple y necesita menos energía y mantenimiento. Sin embargo, la forma sólida de la urea no es esférica y la capacidad puede ser limitada, p. ej., 300 t/d.

La tasa de inyección fue de 1,4 kilogramos de NBPT por tonelada métrica de urea, lo que corresponde aproximadamente a 5,21 litros de disolución de NBPT/NMP por tonelada métrica de urea. Los productos fundidos almacenados a 4°C en bolsas selladas antes de su uso en la masa fundida de urea produjeron un producto más homogéneo con una estabilidad superior que el recubrimiento del gránulo de urea. El NBPT incorporado dentro de la masa fundida de urea era más estable en una variedad de condiciones de almacenamiento y producía un producto más homogéneo que el revestimiento. La vida media de la NBPT es de aproximadamente seis meses para la urea tratada superficialmente y más de un año si la NBPT se inyecta en la urea fundida antes de la granulación. Otros han encontrado vidas medias más cortas (Kincheloe, The manufacture, agronomics and marketing of AGROTAIN®. Agro-Economics Committee Conference de la IFA: “Plant Nutrition in 2000”, Tours, International Fertilizer Industry Association, París, Francia 1997), dependiendo de las condiciones, en particular la temperatura.

Las realizaciones de la presente invención también proporcionan etapas adicionales de enfriamiento y filtrado.

Sistema y aparatos

También se describen sistemas y aparatos para preparar las composiciones inhibidoras de urea de la presente invención. El procedimiento estándar para formar urea sólida implica sintetizar urea, añadir UF85 a la urea fundida resultante para aumentar la dureza del producto final de urea sólida; evaporar el exceso de agua de la composición de urea fundida; y enfriar la urea fundida en una forma sólida, que puede estar en forma de gránulos, pellets, perlas, pastillas u otra forma, dependiendo del procedimiento utilizado para enfriar la urea fundida. Debido a que la mayoría de la urea sólida no contiene aditivos distintos del UF85, los sistemas y aparatos que son adecuados para agregar otros materiales no están disponibles comercialmente. Además, debido a que la mayoría de la urea sólida no contiene aditivos, existe la necesidad de proporcionar sistemas y aparatos que limiten el tiempo de inactividad del equipo de fabricación de urea para fabricar tales formas de urea. Además, debido a que algunos de estos materiales, como NBPT y DCD, pueden ser difíciles de manipular, existe la necesidad de poder agregar estos materiales sin aumentar significativamente el tiempo que la urea está en estado fundido, lo que aumenta el contenido de biuret.

Se usa un aparato de mezcla para mezclar urea fundida y la composición de estabilizador de nitrógeno. En una realización, el aparato de mezcla comprende: 1) un medio para alimentar urea fundida adaptada para alimentar urea fundida; 2) al menos un medio de mezcla adaptado para recibir dicha urea fundida; 3) un medio de alimentación adaptado para añadir una composición de estabilizador de nitrógeno a los medios de mezcla; 4) una salida de fluido conectada a los medios de mezcla; a través de la cual puede fluir el fluido.

Mezclado

Inyectores y agitadores del depósito de mezcla

Dichos medios de mezcla son un depósito de mezcla con un agitador. En una realización, el agitador es un impulsor montado en una carcasa dentro de dicho depósito de mezcla que promueve el flujo de fluido dentro del depósito.

El tamaño del depósito es proporcional a la tasa de producción de urea fundida que se produce y al tiempo de mezcla requerido para agregar la composición de estabilizador de nitrógeno. En una realización, la presente invención proporciona un depósito de mezcla que tiene un volumen de entre aproximadamente 10 a 10.000 galones (38 a 37845 litros). En una realización, el depósito de mezcla está hecho de un material no corrosivo, tal como acero inoxidable. El depósito puede tener opcionalmente un fondo redondeado o en forma de canal que promueve el flujo de fluido a al menos una salida en el fondo del depósito de mezcla. El depósito de mezcla, opcionalmente, puede tener una mirilla de vidrio, que proporciona un medio para observar la mezcla de la urea fundida y la composición inhibidora. Se puede usar una mirilla de vidrio de cualquier tamaño, adecuada para observar la mezcla de la composición. El aparato de mezcla puede incluir opcionalmente un medio para controlar la temperatura de la composición. En un grupo de realizaciones, el aparato mezclador está encamisado al que se puede proporcionar agua a una cierta temperatura o vapor de agua para controlar la temperatura.

El impulsor puede estar hecho de cualquier material adecuado. En un grupo de realizaciones, el impulsor está hecho de un material resistente a la corrosión, que incluye, entre otros, plástico o acero inoxidable. En una realización, el material es plástico. En una realización, el material es acero inoxidable. El tamaño del impulsor puede depender del tamaño del depósito de mezcla utilizado. Por ejemplo, para un depósito de mezcla de 80 galones (300 litros), es suficiente un impulsor con un eje de 1,5" (3,8 cm) x 52" (130 cm) con un impulsor de 10,5" (26,7 cm) de diámetro. El impulsor puede accionarse por cualquier motor adecuado. Los ejemplos no limitativos de un motor que se puede usar incluyen un motor estándar de 0,75 kW (1 HP).

El aparato de mezcla puede ser una canilla de inyección que se coloca dentro del tubo que alimenta la urea fundida.

El aparato de mezcla puede tener un medio de alimentación de la composición de estabilizador de nitrógeno. Los medios de alimentación pueden alimentar una composición sólida de estabilizador de nitrógeno o una composición líquida de estabilizador de nitrógeno.

Para las composiciones líquidas de estabilizador de nitrógeno, los medios de alimentación de la composición de estabilizador de nitrógeno comprenden un depósito de almacenamiento de líquido adecuado para contener una composición líquida; una tubería a través de la cual el fluido puede fluir desde el depósito de retención de líquido hasta el aparato de mezcla; y una bomba conectada a lo largo de la línea. En algunas realizaciones, el aparato de alimentación de estabilizador de nitrógeno líquido puede incluir opcionalmente uno o más filtros conectados a la línea de manera que la composición líquido de estabilizador de nitrógeno fluya a través del filtro. El aparato de alimentación del estabilizador de nitrógeno líquido puede incluir opcionalmente uno o más respiraderos conectados a la línea de manera que la presión de fluido y/o gas pueda liberarse de la línea.

El tamaño de la tubería no es particularmente importante y puede variar dependiendo del caudal deseado de la composición líquida de estabilizador de nitrógeno. En algunas realizaciones, la tubería tiene un diámetro de 1/8 (0,3), % (0,6), 3/8 (1), 1/2 (1), 5/8 (2), % (2), 1 (3), 1 y 1/8 (3), 1 y % (3), 1 y 3/8 (3) 1 y / (4), 1 y 5/8 (4), 1 y % (4), 1 y 7/8 (5), y 2 (5) pulgadas (centímetros) de diámetro. La tubería puede estar fabricada de cualquier material adecuado para transportar la composición estabilizadora de nitrógeno líquido. En un grupo de realizaciones, el material de la tubería está fabricado de materiales no corrosivos como plástico o acero inoxidable. En algunas realizaciones, la tubería es capaz de manejar una presión menor o igual a una atmósfera. En algunas realizaciones, la tubería es capaz de manejar presiones por encima de una atmósfera. En algunas realizaciones, la tubería es capaz de manejar presiones de hasta 135 p.s.i. (931 kPa). El aparato de alimentación incluye opcionalmente uno o más respiraderos o desagües para aliviar la presión o desviar el líquido de la tubería.

El depósito de retención puede incluir opcionalmente un medio de agitación, que incluye, pero no se limita a, un impulsor accionado por motor.

Si bien la orientación de dichos medio de alimentación no es particularmente importante, en una realización, el medio de alimentación de la composición de estabilizador de nitrógeno se coloca en una dirección longitudinal no horizontal por encima de la línea media de dicho depósito de mezclado, lo que puede ser útil si se desarrolla alguna presión de cabeza en el depósito de mezcla durante la mezcla. Comprende un depósito de mezcla y un impulsor montado en un alojamiento dentro de dicho depósito para promover el flujo de fluido dentro del depósito.

El medio para controlar la alimentación de dicha composición de estabilizador de nitrógeno puede ser una válvula, tal como una válvula de pistón; una bomba de velocidad variable, y su combinación y similares.

El medio para controlar la velocidad de dicho impulsor puede ser un motor de velocidad variable.

El aparato se puede caracterizar porque dichos medios de alimentación de dicha composición de estabilizador de nitrógeno están dispuestos para proporcionar una concentración uniforme del aditivo en los flujos de entrada de urea.

La FIG. 1 es un diagrama de flujo de una realización ilustrativa de un método para formar una composición de ureaestabilizador de nitrógeno. En el bloque 1, se forma la urea fundida. En el bloque 2, se evapora la urea fundida. En el bloque 3, la urea fundida y la composición de estabilizador de nitrógeno se mezclan para formar una composición de urea-estabilizador de nitrógeno. En el bloque 4, la composición de urea-estabilizador de nitrógeno se enfría para formar una composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno. En el bloque 5, el producto de urea-estabilizador de nitrógeno se tamiza para obtener el tamaño adecuado. En el bloque 6, si el producto de urea-estabilizador de nitrógeno es demasiado grande o pequeño, se recicla directamente (demasiado pequeño) o triturando primero el producto de tamaño demasiado grande.

La FIG. 2 es un diagrama de flujo de una realización ilustrativa de la formación de una composición de ureaestabilizador de nitrógeno. En el bloque 1, se sintetiza la urea fundida. En el bloque 2 se añade el endurecedor UF85. En el bloque 3, el agua se evapora de la urea fundida. En el bloque 4, el inhibidor de nitrificación sólido DCD con o sin un vehículo sólido se mezcla junto con la urea fundida para formar una composición de urea-estabilizador de nitrógeno. En el bloque 5, se mezclan un inhibidor de la ureasa líquido (NBPT) y una mezcla de colorante junto con la urea fundida para formar una composición de urea-estabilizador de nitrógeno. En el bloque 6, la composición de ureaestabilizador de nitrógeno se enfría en un aparato de granulación.

Las Figuras 3A-6 ilustran un sistema para producir las composiciones de la presente invención. La Figura 3A ilustra un aparato para transportar una composición de estabilizador de nitrógeno sólido para alimentar un sistema de síntesis de urea. En una realización, el estabilizador de nitrógeno es para alimentar composiciones sólidas (es decir, el estabilizador de nitrógeno sólido con o sin un vehículo sólido). En una realización, el aparato de alimentación de estabilizador de nitrógeno sólido incluye un aparato 2 de descarga de sacos; un contenedor de tolva que opcionalmente incluye una rejilla y/o un triturador 3; un contenedor de almacenamiento opcional 5; y un aparato de transporte por aire 6 interconectado con el sistema para alimentar la composición sólida de estabilizador de nitrógeno a un aparato de mezcla para composiciones sólidas o líquidas que se muestra en la FIG. 5. El aparato de descarga del estabilizador de nitrógeno sólido está configurado de tal manera que el Supersaco 1 que contiene el estabilizador de nitrógeno sólido y/o un vehículo sólido se cuelga en un marco del aparato descargador de sacos, por ejemplo, con la ayuda de una carretilla elevadora. El Supersaco 1 que contiene el estabilizador de nitrógeno sólido, con o sin un vehículo sólido, se abre y el contenido fluye desde una abertura en el Supersaco hacia el contenedor de tolva 3. El flujo desde el Supersaco puede ser mediado por el tamaño de la abertura en el Supersaco. El aparato de alimentación de estabilizador de nitrógeno sólido puede comprender opcionalmente una plataforma de descarga ajustable con una compuerta deslizante interconectada con un actuador de pistón 4 para el control del flujo. Alternativamente o, además, puede activarse un pistón neumático en contacto con el Supersaco (no mostrado) al mismo tiempo para facilitar el flujo de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno desde la bolsa. En algunas realizaciones, la composición sólida de estabilizador de nitrógeno puede ser susceptible de formar grumos o aglutinarse o puede requerir mezcla adicional, por tanto, en algunas realizaciones, el aparato puede incluir otro recipiente intermedio en el que se puede colocar la composición sólida de estabilizador de nitrógeno y romper los grumos. Este contenedor puede interconectarse antes o después de la plataforma de descarga ajustable con la compuerta deslizante 4. El flujo de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno del sistema puede estar mediado por el sistema de transporte por aire 6, que incluye una esclusa de aire 7. La unidad opcional de almacenamiento 5 de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno almacena la composición sólida de estabilizador de nitrógeno cuando no se está utilizando. La composición sólida de estabilizador de nitrógeno se dirige luego a un sistema de transporte del estabilizador de nitrógeno sólido mostrado en la FIG. 3B. El sistema de transporte de estabilizador de nitrógeno sólido incluye al menos una tolva 8 que está interconectada con un medio para promover el flujo de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno en un aparato de mezcla que se muestra en la FIG. 5. Los medios pueden incluir a) un transportador de tornillo sinfín accionado por motor (sinfín) ) 10; un elevador de alimentación 11; un recipiente intermedio equipado con un descargador 12; otro sistema de transporte por aire o combinaciones de los mismos ayuda a promover el flujo de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno. La combinación específica de medios empleados puede depender de la topografía de la instalación de urea. El aparato también puede incluir un medio 13 para desviar parte del estabilizador de nitrógeno para otros usos.

La composición de estabilizador de nitrógeno puede ser una composición líquida (es decir, un estabilizador de nitrógeno sólido en un vehículo líquido o un estabilizador de nitrógeno líquido). El aparato de alimentación del estabilizador de nitrógeno líquido puede incluir un depósito de retención o almacenamiento 14 interconectado con una bomba 15. La composición de estabilizador de nitrógeno líquido puede colocarse en el depósito de retención o almacenamiento 14 premezclada y solvatada o el aparato puede incluir opcionalmente un medio para alimentar el estabilizador de nitrógeno en un aparato de mezcla donde se añade un vehículo líquido u otro aditivo, tal como un colorante. Alternativamente, la composición de estabilizador de nitrógeno líquida puede colocarse en el depósito de retención o almacenamiento 14 premezclada y solvatada o el aparato puede incluir opcionalmente un medio para alimentar una forma sólida del estabilizador de nitrógeno en un aparato mezclador donde se añade el vehículo líquido. El depósito de almacenamiento de la composición de estabilizador de nitrógeno líquida se puede dimensionar para cualquier capacidad de almacenamiento, p. ej., un (1) día. El estabilizador de nitrógeno líquido se puede usar puro o puede contener otros aditivos sólidos o líquidos, tal como un colorante. Por tanto, el depósito de almacenamiento o retención 14 de estabilizador de nitrógeno líquido puede interconectarse con un depósito de mezcla de estabilizador de nitrógeno líquido 17 antes de que se alimente al depósito de mezcla con urea fundida. El flujo desde el depósito de almacenamiento puede ser mediado por una bomba 15 por medio de un regulador de flujo. Por tanto, otra composición, tal como un disolvente, colorante u otro aditivo, y similares y combinaciones de los mismos, puede colocarse en otro depósito de almacenamiento o retención 16 que se alimenta al estabilizador de nitrógeno en un depósito de mezcla 17. El depósito de mezcla 17 de estabilizador de nitrógeno líquido puede incluir un agitador 18 accionado por un motor que puede incluir un impulsor en un eje unido a un motor a través de una brida. Tanto los depósitos de retención y almacenamiento como los depósitos de mezcla pueden estar equipados con un elemento calefactor, tal como una línea 19 de vapor de agua. El aparato también puede incluir un medio para desviar parte del estabilizador de nitrógeno para otros usos, filtros 20 sin o con desagües 22 o venteos 21. El sistema puede tener al menos uno o más aparatos de transporte y carga de estabilizador de nitrógeno. El sistema puede tener al menos dos o más aparatos de carga y transporte de estabilizador de nitrógeno, de modo que al menos uno pueda estar en funcionamiento mientras se carga otro.

La composición de estabilizador de nitrógeno sólida o líquida se dirige luego a un depósito de mezcla 25, por ejemplo, el que se muestra en la FIG. 5. En algunas realizaciones, el depósito 25 de mezcla de estabilizador de nitrógeno líquido o sólido puede incluir un agitador 24 accionado por un motor que puede incluir un impulsor en un eje unido a un motor mediante una brida. El depósito de mezcla 25 también se alimenta con urea fundida.

La urea puede suministrarse desde un sistema 22 de síntesis de urea adyacente e introducirse en el depósito 25 de mezcla después de la(s) unidad(es) de evaporación 23 del sistema de síntesis de urea. Puede usarse cualquier sintetizador y evaporador de urea adecuado. El aparato de mezcla se puede configurar de manera que se coloque debajo de la salida de cualquier evaporador de urea estándar o se puede bombear la urea a una ubicación diferente. La urea fundida que entra en el aparato de mezcla fluye hacia abajo por gravedad o puede bombearse al depósito de mezcla 25. La cantidad de urea fundida añadida al depósito de mezcla se controla en combinación con un caudalímetro. El aparato de mezcla también incluye una(s) entrada(s) 29 y/o 30 que pueden ser alimentadas por los sistemas de transporte de la composición de estabilizador de nitrógeno líquida o sólida de las Figuras 3A-4. El depósito de mezcla puede incluir una camisa 27 en la que se puede inyectar vapor de agua para mantener la temperatura de la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno.

La urea fundida sintetizada puede alimentarse directamente desde un aparato de síntesis de urea al depósito de mezcla 25. La urea fundida puede alimentarse al depósito de mezcla 25 después del separador 22 de urea y los sistemas 23 de evaporación de agua que se encuentran en las instalaciones típicas de síntesis de urea. El aparato también puede incluir un medio para desviar parte del estabilizador de nitrógeno para otros usos 32. El sistema puede tener al menos un aparato de mezcla de urea-estabilizador de nitrógeno. El sistema puede tener al menos dos aparatos de mezcla de urea-estabilizador de nitrógeno, de modo que al menos uno pueda descargarse o mezclarse mientras otro se carga o mezcla.

Los sistemas y aparatos pueden funcionar de manera continua. En otras palabras, el sistema no necesita ralentizarse ni pararse cuando se retira un producto nuevo o se agregan nuevos materiales de partida al sistema. Los sistemas y aparatos pueden realizarse en un procedimiento discontinuo. En otras palabras, el sistema se ralentiza o se para cuando se retiran nuevos productos o se agregan nuevos materiales de partida al sistema.

Según la presente invención, la urea fundida se trata con un estabilizador de nitrógeno antes de la granulación. El tratamiento de la urea fundida con la composición de estabilizador de nitrógeno antes de la granulación tiene ventajas sobre los sistemas y métodos anteriores porque proporciona un método y un sistema más eficaces para incorporar un estabilizador de nitrógeno en la urea utilizando poca o nada de NMP. Si se utiliza un vehículo líquido, el vehículo contiene otro disolvente además de NMP. Se ha encontrado que no solo hay una mejor mezcla y dispersión del estabilizador de nitrógeno, sino que también la distribución del estabilizador de nitrógeno en el gránulo de urea es más uniforme. Según la presente invención, el inhibidor de la ureasa se incorpora más eficaz y uniformemente en la urea, siendo posible proporcionar el estabilizador de nitrógeno uniformemente disperso dentro del gránulo de urea. Específicamente, se ha encontrado que la composición de estabilizador de nitrógeno se aplica mejor a la urea fundida inyectando el estabilizador de nitrógeno ya sea secuencialmente en un depósito de urea fundida o continuamente en un flujo de urea fundida, que se mueve continuamente a través de un dispositivo de mezcla, usando uno o más inyectores con las características de flujo de cada inyector controladas por separado. El flujo de la urea fundida y/o la mezcla de la urea fundida en el depósito de retención/mezcla se realiza de una manera controlada que incorpora uniformemente la composición de estabilizador de nitrógeno inyectada en la urea fundida antes de la granulación. Hasta ahora, la NBPT se aplica pura, o primero mezclándola con un vehículo como se describió anteriormente y luego aplicándola a una composición de urea fundida. Otra ventaja de inyectar la composición de estabilizador de nitrógeno directamente en la urea fundida con el uso de un vehículo líquido implica tanto la seguridad, la dispersión del estabilizador de nitrógeno dentro de la urea fundida como la conservación de los materiales líquidos utilizados. Por lo tanto, cuando se usa NBPT pura o con un vehículo sólido no hay emisión de gases debido al uso de un disolvente volátil. La liberación de gases puede alcanzar un 30% dependiendo de la cantidad de disolvente utilizado, la temperatura del sistema y similares. Esto no solo mejora la economía del sistema, sino que además reduce las preocupaciones ambientales y de seguridad. En una realización, al incorporar la composición de estabilizador de nitrógeno directamente en la urea fundida el sistema de máquina utiliza bombas de pistón individuales que tienen características de flujo controladas individualmente para cada inyector que contiene la composición de estabilizador de nitrógeno (u otros componentes). Esto proporciona un control más uniforme de la cantidad de aplicación y la proporción química correcta de los materiales que se incorporarán en o sobre los gránulos. Debido a que el estabilizador de nitrógeno se distribuirá de manera más uniforme dentro del gránulo de urea cuando se incorpore a la urea fundida antes de la granulación, se necesita usar menos estabilizador de nitrógeno, así como otros componentes que pueden usarse para ayudar a prevenir la pérdida de nitrógeno, tales como inhibidores de nitrificación, recubrimientos de liberación controlada y similares. La invención, por lo tanto, comprende un procedimiento de inyección mejorado y un sistema de máquina para inyectar la composición de estabilizador de nitrógeno sólida o líquida.

Las ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de los dibujos.

Puede usarse alternativamente más de un depósito de mezcla 25 para permitir la limpieza o reparación de un depósito de mezcla sin necesidad de cerrar la operación de mezcla. El depósito de mezcla se puede mezclar por medio de un motor y un eje, como se muestra. La urea se hace pasar a través del depósito de mezcla y, después de mezclarse uniformemente, se alimenta desde el depósito de mezcla a un aparato de enfriamiento 28 o 33 mediante técnicas estándar como se muestra en las FIG. 5 y 6, respectivamente. El material del depósito de mezcla se transporta a una temperatura de 180°F (82,2°C) o más al aparato de enfriamiento.

Se pueden agregar otros aditivos con la composición de estabilizador de nitrógeno (ya sea en línea o en un depósito de mezcla). Alternativamente, se pueden añadir otros aditivos a la corriente de estabilizador de nitrógeno/urea fundida que se transporta al granulador. Además, se pueden añadir otros aditivos al fertilizante granular después de la granulación mediante técnicas de recubrimiento estándar. Ejemplos de otros aditivos incluyen materiales pigmentados para colorear la urea para identificarla como un material mezclado.

Los materiales pueden transportarse por todo el sistema mediante una o más bombas, tales como una bomba de pistón. La modulación de las cantidades de materiales se puede realizar mediante un caudalímetro. Los caudales de suministro se pueden ajustar durante el proceso o preestablecer en el caudalímetro a través de un medio controlador (no mostrado) establecido en el caudal predeterminado a través de un variador de velocidad. Por consiguiente, puede haber un flujo constante y uniforme de cada composición que se transporta en el sistema.

Obviamente, el número y la ubicación de las bombas se pueden variar en función de los componentes del material que en última instancia se desee. Además, como resultará evidente, no es necesario utilizar todos los inyectores en cualquier operación. Esto dependerá del número y tipo de componentes deseados y del fertilizante deseado.

En el mezclador que se muestra en la FIG. 6, una canilla del inyector está dispuesta en línea en cualquier lugar antes del aparato de enfriamiento.

Usos

La composición granular homogénea de urea-de estabilizador de nitrógeno de esta invención puede usarse en todas las aplicaciones agrícolas en las que se usa actualmente urea granular. Estas aplicaciones incluyen una amplia gama de especies de cultivos y césped, sistemas de labranza y métodos de colocación de fertilizantes. Más notablemente, la composición de urea-estabilizador de nitrógeno de esta invención se puede aplicar a un cultivo de campo, como maíz o trigo, en una sola aplicación superficial y, no obstante, suministrará suficiente nitrógeno a las plantas a lo largo de sus ciclos de crecimiento y maduración. La composición de urea-estabilizador de nitrógeno de esta invención es capaz de suministrar el nutriente nitrogenado con mayor eficacia que cualquier composición fertilizante previamente conocida. La nueva composición mejorada aumenta la absorción de nitrógeno por las plantas, mejora el rendimiento de los cultivos y minimiza la pérdida de nitrógeno amónico y de nitrato del suelo.

La tasa a la que se aplica al suelo la composición de urea-estabilizador de nitrógeno de esta invención puede ser idéntica a la tasa a la que se usa actualmente la urea para una aplicación determinada, con la expectativa de un mayor rendimiento del cultivo en el caso de la composición de esta invención. Alternativamente, la composición de esta invención se puede aplicar al suelo a tasas más bajas que en el caso de la urea y aún proporcionar rendimientos de cultivo comparables, pero con un potencial mucho menor de pérdida de nitrógeno al medio ambiente. Es de interés ilustrar las cantidades de NBPT y DCD introducidas en el suelo cuando se aplica una composición dada de esta invención como fertilizante. Por ejemplo, suponiendo que la composición se aplica al suelo a una tasa de 100 libras por acre (45,4 kg por 4000 m2) y que contiene 0,1% de NBPT y 1% de DCD, se puede calcular fácilmente que las tasas de aplicación de NBPT y DCD son 0,1 y 1,0 libras por acre (50 y 450 gramos por 4000 m2), respectivamente.

La utilización de dos aditivos específicos, uno para inhibir la hidrólisis de urea catalizada por la ureasa y el otro para inhibir la nitrificación del amoníaco, en la composición de urea-estabilizador de nitrógeno de esta invención ofrece una oportunidad para adaptar la composición de la composición para que coincida con la demanda de nutrientes nitrogenados de un cultivo/suelo/escenario meteorológico determinado. Por ejemplo, si las condiciones son tales que la oportunidad de pérdidas de amoníaco a través de la volatilización a la atmósfera se reduce, el contenido del estabilizador de nitrógeno NBPT incorporado en la formulación puede reducirse, dentro del intervalo especificado, sin cambiar también el contenido de inhibidor de la nitrificación DCD. La resistencia relativa de la composición de ureaestabilizador de nitrógeno de esta invención a la hidrólisis de la urea y la oxidación del amoníaco se controla seleccionando apropiadamente la relación en peso de NBPT a DCD de la composición. Esta relación debería exceder un valor de 0,02, debería estar preferiblemente entre 0,02 y 10,0, y lo más preferiblemente debería estar entre 0,04 y 4,0. Las composiciones homogéneas con relaciones en peso de NBPT a DCD cerca del extremo superior de estos intervalos exhibirán una resistencia relativamente mayor a la hidrólisis de la urea que a la oxidación de amonio, y viceversa. Este control independiente sobre la resistencia relativa de la composición a la hidrólisis de la urea y la oxidación del amoníaco es inalcanzable mediante los métodos de la técnica anterior y proporciona una flexibilidad incomparable para satisfacer las demandas de nutrientes de varios cultivos bajo una amplia gama de condiciones de suelo/clima.

La composición granular de urea- estabilizador de nitrógeno de esta invención ofrece una serie de ventajas sobre la técnica anterior. En primer lugar, la resistencia al aplastamiento y la vida útil superan las de otras composiciones fertilizantes a base de urea granular conocidas. La NBPT es menos susceptible a la descomposición por hidrólisis u otros mecanismos cuando se incorpora al gránulo de urea en lugar de recubrir la superficie. Además, esta invención proporciona ingredientes seguros. Otra ventaja es el ahorro de costos asociado con el manejo de la NBPT, ya que no requiere una segunda etapa del proceso. Además, el recubrimiento a menudo se realiza justo antes de su uso, lo que puede limitar la cantidad de urea que se puede recubrir si las instalaciones de tratamiento de urea no están fácilmente disponibles. En consecuencia, las composiciones granulares de urea- estabilizador de nitrógeno de esta invención facilitan los rendimientos máximos de los cultivos sin seguridad e ineficiencia en las preocupaciones de fabricación.

Las composiciones pueden analizarse mediante espectroscopia de infrarrojos, midiendo la máxima adsorción de enlaces químicos asociados con el agua, el inhibidor de la nitrificación y/o el estabilizador de nitrógeno. Por ejemplo, para NBPT se puede controlar la absorción máxima del enlace CO.

Kits

La presente divulgación también describe un kit que incluye una composición de la presente invención y un dispositivo de ensayo o indicador para confirmar las propiedades físicas de la composición. Los ejemplos no limitantes de indicadores incluyen un indicador de resistencia al aplastamiento, un indicador de tamaño de partícula o combinaciones de los mismos. La urea granular fabricada mediante la presente invención puede tener una resistencia al aplastamiento de al menos 3 (1) a 3,1 (1,4), a 3,2 (1,5), a 3,3 (1,5), a 3,4 (1,5) a 3,5 (1,6), 3,6 (1,6), 3,7 (1,7), 3,8 (1.7) , 3,9 (1,8), 4 (1,8), 4,1 (1,9), 4,2 (1,9), 4,3 (2,0), 4,4 (2,0) a 4,5 (2,0), 4,6 (2,1), a 4,7 (2,1), a 4,8 (2,2), a 4,9 (2,2), a 5 (2,2) a 3,1 (1,4), a 3,2 (1,5), a 3,3 (1,5), a 3,4 (1,5) a 3,5 (1,6), 3,6 (1,6), a 3,7 (1,7), a 3,8 (1,7), a 3,9 (1,8), 4 (1,8) a 4,1 (1,8), a 4,2 (1,9), a 4,3 (2,0), a 4,4 (2,0) a 4,5 (2,0), 4,6 (2,1), a 4,7 (2,1), a 4,8 (2,2), a 4,9 (2,2), 5 (2,2) a 5,1 (2,3), a 5,2 (2,4), a 5,3 (2,4), a 5,4 (2,4) a 5,5 (2,5), 5,6 (2,5), a 5,7 (2,6), a 5,8 (2,6), a 5,9 (2,7), 6 (2,7) a 6,1 (2,8), a 6.2 (2,8), a 6,3 (2,9), a 6,4 (2,9) a 6,5 (2,9), 6,6 (3,0), a 6,7 (3,0), a 6,8 (3,1), a 6,9 (3,1), 7 (3,2) a 7,1 (3,2), a 7,2 (3,3), a 7,3 (3,3), a 7,4 (3,4) a 7,5 (3,4), 7,6 (3,4), a 7,7 (3,5), a 7,8 (3,5), a 7,9 (3,6), 8 (3,6) a 8,1 (3,7), a 8,2 (3,7), a 8,3 (3.8) , a 8,4 (3,8) a 8,5 (3,9), 8,6 (3,9), a 8,7 (3,9), a 8,8 (4,0), a 8,9 (4,0) a 9 (4,1) libras (kg). La urea perlada según la presente invención puede tener una resistencia al aplastamiento de 0,8 (0,4) a 0,9 (0,4), a 1,0 (0,45), a 1,1 (0,50), a 1.2 (0,54) libras/pulgada2 (kg/6 cm2).

La urea granular y perlada fabricada mediante la presente invención puede tener un SGN de al menos 100, a 120, a 140, a 160, a 180, a 200, a 220, a 240, a 250, a 260, a 270, a 275 a 280, a 285, a 290, a 295, a 300, a 305, a 310, a 315, a 320, a 325, a 330, a 335, a 340, a 345, a 350, a 355, a 360, a 365, a 375, 380, a 390, a 400.

Los siguientes ejemplos se presentan para proporcionar a los expertos en la técnica una descripción y divulgación completas de cómo realizar los métodos y utilizar las composiciones y compuestos descritos y reivindicados en el presente documento. Se han realizado esfuerzos para garantizar la precisión con respecto a los números (por ejemplo, cantidades, temperatura, etc.), pero se deben tener en cuenta algunos errores y desviaciones.

Ejemplos

Habiendo descrito ahora las realizaciones de la presente divulgación, en general, los siguientes Ejemplos describen algunas realizaciones adicionales de la presente divulgación. Si bien las realizaciones de la presente divulgación se describen en conexión con los siguientes ejemplos y el texto y las figuras correspondientes, no hay ninguna intención de limitar las realizaciones de la presente divulgación a esta descripción.

Ejemplos 1-82

Para estos ejemplos, si se añadió DCD, una composición de DCD sólida en un supersaco se transporta a un descargador 1 de estabilizador de nitrógeno sólido, donde los sacos se descargan a un sistema de almacenamiento/transporte de estabilizador de nitrógeno sólido como se ilustra en las FIG. 3A y 3B. La composición sólida de DCD es transportada neumáticamente mediante 6 a la unidad de almacenamiento 5 de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno sólido. La unidad de almacenamiento 5 de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno descarga la composición de DCD sólida a través del compartimento estanco 7 de almacenamiento de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno sólido. La velocidad de descarga de la DCD sólida es aproximadamente 1,8 lb/h (0,82 kg/h), pero esto puede variar dependiendo de la composición deseada. El sistema de transporte y almacenamiento de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno puede dimensionarse para llenar la unidad de almacenamiento de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno en, p. ej., cuatro (4) horas. Los contenedores de compensación en el sistema de composición sólida de estabilizador de nitrógeno se pueden dimensionar para proporcionar, p. ej., treinta (30) minutos de capacidad de compensación/almacenamiento.

La composición sólida de DCD se descarga en la trituradora 3 de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno donde se muele para eliminar cualquier tipo de grumos/agregados. La trituradora 3 de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno está equipada con una rejilla para evitar que cualquier tipo de grumos grandes y potencialmente dañinos entren en los aparatos posteriores. La composición de DCD sólida triturada es transportada por el transportador 9 de la composición de estabilizador de nitrógeno a un elevador 11 que transfiere la composición de DCD sólida hasta el recipiente 12 de almacenamiento/compensación de la composición de estabilizador de nitrógeno sólido 12. El recipiente de almacenamiento/compensación de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno sólido proporciona aproximadamente capacidad de almacenamiento de cuatro (4) horas de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno a las velocidades aquí descritas. A continuación, la composición de DCD se dosifica mediante el transportador 9 de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno en el depósito de mezcla de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno a una velocidad de aproximadamente 1,8 lb/h (816 kg/h). El sistema de transporte 9 de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno transporta neumáticamente la composición sólida molida de DCD al depósito 25 de mezcla de la composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno a una temperatura de aproximadamente 80°F (27°C).

Una corriente de deslizamiento de urea fundida a aproximadamente 2802F o 1382C se dirige al depósito de mezcla 25 después de que haya pasado por el último evaporador para reducir su contenido de humedad a aproximadamente 1%. La urea fundida se introduce a una velocidad de aproximadamente 50.081 lb/h (22.764 kg/h) donde se mezcla con la composición sólida molida de estabilizador de nitrógeno. El depósito de mezcla de la composición sólida de estabilizador de nitrógeno puede dimensionarse para un tiempo de retención específico, p. ej., un tiempo de retención de un (1) minuto. El depósito de mezcla de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno mezcla la composición con un agitador durante aproximadamente un (1) minuto para asegurar una mezcla adecuada mientras se minimizan las pérdidas de la composición de estabilizador de nitrógeno. El depósito de mezcla de la composición sólida de estabilizador de urea-nitrógeno descarga la composición de urea-estabilizador de nitrógeno a un aparato de granulación.

Una solución de NBPT del 98% al 43% en NMP, composición líquida de estabilizador de nitrógeno, se bombea desde la unidad 14 de almacenamiento de la composición líquida de estabilizador de nitrógeno mediante una bomba 15 a la composición líquida 17 de estabilizador de nitrógeno a un caudal de aproximadamente 418 lb/h o 190 kg/h a una temperatura de aproximadamente 80°F o 27°C.

El colorante se bombea desde la unidad 16 de almacenamiento de componentes adicionales mediante una bomba 15 al depósito 17 de mezcla de la composición líquida de estabilizador de nitrógeno a un caudal de aproximadamente 14,8 lb/h o 6/7 kg/h). La composición líquida de estabilizador de nitrógeno, estabilizador de nitrógeno y colorante se mezclan en el depósito 17 de mezcla de la composición líquida de estabilizador de nitrógeno y se dosifican mediante la bomba de la composición líquida de estabilizador de nitrógeno después del depósito 15 de mezcla de la composición líquida de estabilizador de nitrógeno a través de un filtro 20 para separar cualquier partícula. La solución de NBPT/colorante se introduce en la urea fundida a un caudal de 58 libras (26 kg) por hora (1 libra [0,5 kg] de NBPT por 1172 libras [531,6 kg] de urea) después de que la urea fundida haya pasado a través del último evaporador y el contenido de humedad sea de aproximadamente el 1%. En el punto en el que se introduce la NBPT cristalina, la corriente de urea fundida tenía una temperatura de aproximadamente 275°F (135°C). La corriente resultante de NBPT y urea fundida se dirige a través de una tubería que conduce directamente al aparato de granulación en la instalación de producción de urea. Aunque el tiempo de retención de la NBPT y la corriente de urea fundida entre el punto en el que se introduce la NBPT cristalina y el aparato de granulación de urea es inferior a aproximadamente 20 segundos, el grado de turbulencia en la corriente de la composición de urea fundida aseguró una mezcla completa del NBPT cristalina y urea fundida.

Las siguientes son formulaciones según la invención:

Ejemplo 82

Este ejemplo ilustra una composición de urea granular preparada mediante el mismo procedimiento anterior, excepto que la urea fundida se preparó volviendo a fundir urea granular preparada utilizando el mismo aparato de síntesis de urea.

Ejemplo comparativo 83

Este ejemplo ilustra una composición de urea granular preparada mediante el mismo procedimiento anterior, excepto que en la urea fundida se introdujo NBPT con una pureza de aproximadamente 85%.

Ejemplo 84

Este ejemplo ilustra una composición de urea granular sustancialmente libre de disolvente preparada mediante el mismo procedimiento que en los Ejemplos 1-82 anteriores, excepto que se introduce NBPT sólida en la urea fundida mediante el mismo procedimiento que para la DCD.

Ejemplo 85

Este ejemplo ilustra una composición de urea granular preparada mediante el mismo procedimiento que en los Ejemplos 1-82 anteriores, excepto que se introduce NBPT en la urea fundida con un disolvente distinto de NMP mediante el mismo procedimiento que para la DCD.

Ejemplo 85 Especificaciones del producto-Contenido de biuret, estabilidad durante el almacenamiento y volatilidad del amoníaco

La resistencia al aplastamiento se determinó sometiendo partículas individuales de urea a una fuerza medida, aplicada por medio de un émbolo metálico. La fuerza a la que se fractura la partícula se tomó como una medida de resistencia. Se informó la fuerza media de 20 partículas.

El contenido de agua, HCHO, NBPT y biuret de las composiciones de urea se analizaron mediante IR y/o HPLC. Todas las concentraciones se calcularon en pg/ml a menos que se indique lo contrario. Las muestras de HPLc se prepararon pesando aproximadamente 0,4 gramos de muestra en un matraz aforado o vial de vidrio desechable de 10-20 ml. Para muestras de alta concentración (> 30% de inhibidor), se pesaron aproximadamente 0,025 gramos de muestra en un matraz aforado de 100 ml. Para muestras de menor concentración, se agregaron 10 ml de agua y la muestra se agitó hasta que se disolvió. Para muestras de mayor concentración, la muestra se diluyó hasta la marca de 100 ml con diluyente. Se usó un gotero desechable para transferir la muestra a un vial del muestreador automático. La muestra se analizó por duplicado incluyendo un blanco diluyente usando las condiciones siguientes. La evaluación se realizó por el método de patrón externo con el calibrado usando una línea de calibrado. Se ejecutaron un mínimo de 2 conjuntos de patrones, como se establece a continuación, antes y después de las muestras a analizar. RSD es la desviación relativa en % rel., calculada a partir de tres repeticiones de muestreo y dos repeticiones de análisis de cada muestra (véase el documento EP 15688). Los patrones fueron: Patrón 1: 2 ml de solución madre de NBPT (0,1 g de NBPT diluidos con 100 ml de agua) diluidos adicionalmente con 10 ml de agua; Patrón 2: 1 ml de solución madre de NBPT (0,1 g de NBPT diluidos con 100 ml de agua) diluido adicionalmente con 10 ml de agua; Patrón 3: 0,1 ml de solución madre de NBPT (0,1 g de NBPT diluidos con 100 ml de agua) diluidos adicionalmente con 10 ml de agua. Se estableció un gradiente con una fase móvil que contenía un primer disolvente A de agua de calidad HPLC y un segundo disolvente B de acetonitrilo de calidad HPLC como se muestra a continuación.

El cromatograma se evaluó a una longitud de onda de 214 nm. El flujo de la fase móvil fue de 1 ml/min, la temperatura de la columna fue de 30°C. El volumen inyectado fue de 15 gL. Una columna Restek Ultra C18 5 pm 150 X 4,6 mm. Las unidades se presentan como % o ppm. Se utilizó la siguiente fórmula para calcular la concentración de NBPT en la muestra:

(m de NBPT)(10 ml o 100 ml)

------------------------------------------ = ppm de NBPT en la muestra

peso de muestra en gramos

P. ej.:

(12 mi de NBPT)(10 ml)

300 ppm de NBPT en la muestra

0,4000 g

La Tabla 1 muestra las especificaciones del producto para urea sintetizada vs. refundida.

Tabla 1. Especificaciones del producto

Una composición muy estable de inhibidor de la ureasa es una característica clave de las composiciones de la presente invención. Las composiciones de la presente invención se almacenaron a diversas temperaturas a la luz del día en recipientes de vidrio bien sellados. Los resultados de estabilidad que comparan las composiciones preparadas con NBPT pura al 85% (Ejemplos comparativos) o NBPT pura al 98% (Ejemplos) y con o sin DCD se muestran a continuación.

Tabla 2. Resultados a 22°C

Tabla 3. Resultados a 45°C

Se ha encontrado que la presencia de impurezas en el inhibidor de la ureasa en estas composiciones promueve la descomposición del inhibidor de la ureasa en sustancias no efectivas durante un almacenamiento más prolongado y es la principal causa de degradación del inhibidor de la ureasa durante un almacenamiento a largo plazo. Como puede verse en las tablas anteriores, la pureza del inhibidor de la ureasa utilizado tiene un efecto estabilizador hacia la composición final del inhibidor de la ureasa. Durante el almacenamiento durante un período de 6 meses, las composiciones que usaban NBPT menos pura mostraron una disminución significativa en el contenido del inhibidor de la ureasa independientemente de la temperatura (a 22°C o 45°C) que las composiciones preparadas usando una forma más pura de NBPT. Sorprendentemente, las composiciones que contenían un inhibidor de la nitrificación, tal como DCD, mostraron un efecto estabilizador sobre la descomposición de NBPT independiente de la pureza de NBPT, aunque las composiciones que usaban NBPT menos pura mostraron una mayor disminución en el contenido del inhibidor de la ureasa que las composiciones preparadas usando una forma más pura de NBPT, independientemente de la temperatura de almacenamiento (a 22°C o 45°C).

Además, se realizaron estudios de volatilidad del amoníaco según Woodward et al. Agronomy Journal 103 (1): 38-44 (2011) y Frame et al. Agronomy Journal 104 (5): 1201 -1207 (2012). Los resultados se muestran en las Figuras 7A-C. Sorprendentemente, estos estudios muestran que hay una reducción significativa en la volatilización del amoníaco cuando el inhibidor de la nitrificación no se incorpora a las composiciones de urea de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir una composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno que comprende:

a) formar urea fundida;

b) añadir una composición de estabilizador de nitrógeno a dicha urea fundida, en donde dicha composición de estabilizador de nitrógeno comprende NBPT con una pureza de al menos el 95% en peso; y c) enfriar la composición de urea fundida-estabilizador de nitrógeno para formar la composición sólida de urea-estabilizador de nitrógeno.

2. El método según la reivindicación 1, que comprende además añadir un inhibidor de la nitrificación antes de dicho enfriamiento.

3. El método según la reivindicación 2, en donde el inhibidor de la nitrificación es diciandiamida (DCD).

4. El método según la reivindicación 2, en donde el inhibidor de la nitrificación se selecciona del grupo que consiste en tiourea, 1-mercapto-1,2,4-triazol, 2-amino-4-cloro-6-metil-pirimidina, 2,4-diamino-6-tricloro-metiltriazina, 2-cloro-6-(triclorometil)piridina, 3,4-dimetilpirazol fosfato (DMPP), 1H-1,2,4-triazol, 3-metilpirazol, azadirachta indica Juss (Neem) y nitrapirina.

5. El método según la reivindicación 2, en donde dicha adición de un inhibidor de la nitrificación se produce antes de dicha adición de una composición de estabilizador de nitrógeno.

6. El método según la reivindicación 2, en donde dicho inhibidor de la nitrificación y dicha composición de estabilizador de nitrógeno se añaden simultáneamente antes de dicho enfriamiento.

7. El método según la reivindicación 1, en donde la forma sólida de la composición de urea-estabilizador de nitrógeno es un gránulo, una perla, un pellet o una pastilla.

8. El método según la reivindicación 1, que comprende además añadir un colorante antes de dicho enfriamiento.