PL138045B1 - Method of obtaining urea containing granules - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania granulek zawierajacych mocznik jako skladnik glówny.Znany jest sposób wytwarzania mocznika gra¬ nulowanego, w którym wodny roztwór mocznika o stezeniu 70—99,9% wagowych, najkorzystniej 85—96% wagowych, rozpyla sie w postaci bardzo drobnych kropelek o srednicy 20—120 mikronów na zloze fluidalne czastek mocznika w tempera¬ turze, w której woda z roztworu rozpylanego od¬ parowuje, a mocznik zestala sie na czastkach two¬ rzac granulki o pozadanej wielkosci tj. 25 mm i wieksze. Poniewaz w procesie tym powstaja znaczne ilosci pylu, do roztworu mocznika dodaje sie opózniacz krystalizacji mocznika, w tym przy¬ padku rozpuszczalny w wodzie produkt konden¬ sacji formaldehydu i mocznika, dzieki czemu wy¬ twarzanie sie pylu w czasie granulacji jest prak¬ tycznie calkowicie powstrzymywane. Obecnosc opózniacza krystalizacji powoduje, ze granulki po¬ zostaja plastyczne i pod wplywem walcowania i/lub uderzenia w czasie wytwarzania granulatu otrzy¬ muje sie granulki mechanicznie wytrzymale, glad¬ kie i okragle. Tak otrzymane granulki cechuje wy¬ soka wytrzymalosc na kruszenie, wysoka odpor¬ nosc na uderzenie i niska sklonnosc do tworzenia pylu przy wzajemnym pocieraniu, a takze brak zbrylania sie nawet podczas dlugotrwalego prze¬ chowywania, chociaz mocznik ma wysoka natural¬ na sklonnosc do zbrylania. 10 15 20 25 30 Znane sa nawozy granulowane, które oprócz mocznika zawieraja jeden lub wiecej innych na¬ wozów. Granulaty takie otrzymuje sie poprzez gra¬ nulacje w zlozu fluidalnym wodnego roztworu mocznika zawierajacego jeden lub wiecej innych nawozów w roztworze i/lub zawiesinie.Przykladami nawozów, które czesto razem z mocznikiem formuje sie. na granulaty sa: siar¬ czan amonowy, dwuwodorofosforan amonowy i wo- dorofosforan dwuamonowy. Nawozy granulowane zawierajace mocznik i siarczan amonowy sluza do nawozenia ziemi ubogiej w siarke, czesto zawieraja one do 40% wagowych siarczanu amonowego, a ko¬ rzystnie 15—20% wagowych. Nawozy granulowane zawierajace mocznik i dwuwodorofosforan amo¬ nowy lub wodorofosforan dwuamonowy sporza¬ dzane sa czesto zgodnie z zyczeniami uzytkowni¬ ków, którzy zadaja pewnej okreslonej zawartosci procentowej fosforanu w granulacie. Równiez inne nawozy formuje sie czasem z mocznikiem w postaci nawozu granulowanego.Stwierdzono obecnie, ze pewne zwiazki magnezu sa dobrymi opózniaczami krystalizacji mocznika i ze granulaty wytwarzane poprzez granulacje roz¬ tworu mocznika zawierajacego taki opózniacz maja szczególne wlasnosci, nawet jesli roztwór mocznika zawiera jeden lub wiecej innych nawozów w za¬ wiesinie lub roztworze.Wedlug wynalazku- sposób otrzymywania mocz¬ nika granulowanego poprzez rozpylanie wodnego 138 0453 138 045 4 roztworu mocznika o stezeniu 85—98% wagowych, do którego dodaje sie opózniacz krystalizacji mocz¬ nika i który zawierac moze inne nawozy takie jak siarczan- amonowy, dwuwodorofosforan amonowy i wbdórbfosforanjdwuamónowy, w roztworze lub zawiesinie, w pstaci bardzo drobnych kropelek o przecietnej srednicy pomiedzy 20—120 mikronów, " na zloze fluidalne l czastek mocznika w tempera- turze, W której woda z roztworu czy zawiesiny roz¬ pylanej na czastki odparowuje i mocznik czy ma¬ terial nawozowy zawierajacy mocznik jako skladnik glówny zestala sie na czastkach tworzac granulki o pozadanej wielkosci, polega na tym, ze jako opózniacz krystalizacji wprowadza sie wodorotle¬ nek magnezu, nieorganiczna sól magnezu lub mie¬ szanine takich substancji.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze obecnosc wodo¬ rotlenku magnezu i/lub nieorganicznej soli magne¬ zu podczas granulacji roztworu zawierajacego mocz¬ nikw_ zlozu fluidalnym.-przyczynia sie do pozada¬ nego przebiegu procesu, a równoczesnie do pow¬ strzymywania lub zminimalizowania tworzenia sie pylu, przy czym otrzymany granulat mocznika wy¬ kazuje wysoka wytrzymalosc na zgniatanie, wysoki pozorny ciezar wlasciwy i w wiekszosci przypad¬ ków obnizona sklonnosc do zbrylania sie, niekiedy nawet przy._dlugotrwalym przechowywaniu. Dalej, co równiez jest bardzo istotna cecha, granulaty sa zdolne do jednorodnego mieszania sie z pojedyn¬ czym i podwójnym superfosfatem (odpowiednio SSP i TSP), czyni je to odpowiednimi do mieszania w masie z tymi nawozami fosforowymi.Wiadomo, ze konwencjonalny mocznik granulo¬ wany nie nadaje sie do stosowania w heterogenicz¬ nych dwu- i trójskladnikowych mieszaninach na¬ wozowych, takich jak mieszaniny N-P lub N-P-K, przez mieszanie w masie z technicznym pojedyn¬ czym i podwójnym superfosfatem poniewaz taki mocznik granulowany nie jest zdolny do jednorod¬ nego mieszania sie z tymi fosforanami. Mieszaniny takiego mocznika granulowanego z pojedynczym lub potrójnym superfosfatem granulowanym roz¬ plywaja sie po pewnym czasie tworzac niepodatny i bezuzyteczny szlam. Wedlug referatu C. Hof- fmeizter'a i G. H. Megar'a podczas konferencji „The Fertilizer Industry Round Table" w Waszyn¬ gtonie 6.11.1975 r. ta niezdolnosc do jednorodnego mieszania sie spowodowana jest reakcja przedsta¬ wiona ponizszym równaniem Ca(HaP04)2 • HaO+4CO(NH2)r^ -*Ca(H2P04)2- 4CO(NH2)2+H20 Reakcja 1 mola fosforanu wapniowego jednowod- nego, glównego skladnika SSP i TSP z 4 molami mocznika prowadzi do utworzenia zwiazku addy¬ cyjnego mocznjka z fosforanem wapniowym i uwol¬ nienia 1 mola wody. Poniewaz powstaly zwiazek addycyjny jest latwo rozpuszczalny, rozpuszcza sie on w wodzie z wytworzeniem roztworu o znacznej objetosci, który nawilza granulki w mieszaninie, dzieki czemu reakcja zachodzi nawet szybciej. Nie sa znane zadne sposoby akceptowane z przemyslo¬ wego punktu widzenia aby mocznik stal sie zdolny do mieszania sie z SSP i TSP, Faktycznie do mieszania w masie z mocznikiem dotychczas stosowano kosztowniejsze nawozy fosfo¬ rowe — fosforan jednoamonowy i fosforan dwu- amonowy.Jednak granulaty wytwarzane sposobem wedlug wynalazku, zawierajace mocznik jako skladnik glówny, zdolne sa do jednorodnego mieszania sie z granulowanym SSP i TSP we wszystkich stosun¬ kach, co sprawia, ze nadaja sie one do mieszania w masie z tymi nawozami.Przykladami nieorganicznymi soli magnezu, od¬ powiednich do uzycia w sposobie wedlug wyna¬ lazku sa: chlorek magnezu, siarczan magnezu, azo¬ tan magnezu, weglan magnezu i zasadowy weglan magnezu. Wodorotlenek magnezu czy nieorganiczna sól magnezu dodaje sie do roztworu luz zawiesiny zawierajacej mocznik, poddawanej granulacji, w ilosci równowaznej co najmniej 0,l°/o wagowych MgO, korzystnie 0,4—l°/o wagowych MgO, w prze¬ liczeniu na zawartosc substancji stalej w roztworze lub zawiesinie. Ilosc powyzej 1,5% wagowych, w przeliczeniu na MgO, nie sa szkodliwe?--ale nie daja zadnych szczególnych korzysci. Dodatek do roztworu lub zawiesiny zawierajacej mocznik, pod¬ dawanej granulacji, wprowadzac mozna w postaci wodnego roztworu lub zawiesiny.Granulaty, po otrzymaniu, korzystnie chlodzi sie do temperatury 30°C lub ponizej na przyklad za pomoca strumienia powietrza, korzystnie o obnizo¬ nej zawartosci wilgoci, aby nie dopuscic do ab¬ sorpcji wilgoci z chlodnego powietrza na granul¬ kach. Otrzymane granulki sa zdolne do jednorod¬ nego mieszania sie z granulowanym SSP i TSP, a takze ewentualnie z jedna lub kilkoma innymi substancjami nawozowymi granulowanymi tworzac mieszaniny heterogeniczne.Jako dodatek do granulatów zawierajacych mocz¬ nik i granulowane SSP i TSP, do mieszaniny wpro¬ wadza sie na ogól nawóz potasowy taki jak KC1.Azeby zapobiec rozdzielaniu sie mieszaniny nalezy uprzednio wzajemnie dostosowac wielkosci czastek jej skladników.Materialem wyjsciowym w sposobie wedlug wy¬ nalazku jest wodny roztwór mocznika o stezeniu 85—98°/o wagowych. Do granulacji mocznika razem z jednym lub wiecej innymi nawozami korzystnie stosuje sie roztwór mocznika o stezeniu 90—95% wagowych, do którego dodaje sie inny nawóz w . stanie stalym korzystnie w bardzo rozdrobnionej postaci, lub jako roztwór wodny czy zawiesiny.Rozpuszczalnosc dodawanych nawozów w wodnym roztworze mocznika jest rózna. I tak rozpuszczal¬ nosc siarczanu amonowego w roztworze mocznika o stezeniu 95% wagowych wynosi 12%, a w roz¬ tworze o stezeniu 90% wagowych — 20%. Dwu¬ wodorofosforan amonowy i wodorofosforan dwu- amonowy moga tworzyc roztwory o wysokiej lep¬ kosci z roztworami mocznika o stezeniu 90—95% wagowych, roztwory te sa trudne do rozpylania.Azeby ulatwic rozpylanie do rozpylaczy wprowa¬ dzac mozna roztwór mocznika i wodny roztwór fosforanu oddzielnie i mieszac je na krótki okres czasu przed uzyciem.Przyklad I. Wyniki procesu prowadzonego sposobem wedlug wynalazku przedstawiaja podane ponizej badania, w których wodny roztwór mocz¬ nika bez i ze znanym opózniaczem krystalizacji 19 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60138 045 i z wodorotlenkiem magnezu lub nieorganiczna sola magnezu jako opózniaczem krystalizacji roz¬ pyla sie na zloze fluidalne czastek mocznika. Wa¬ runki granulacji i wlasnosci fizyczne otrzymanych granulatów zestawione sa w przytoczonej tabeli.Test butelkowy przytoczony w tabeli A sluzy do oznaczania zdolnosci do jednorodnego mieszania sie mocznika granulowanego z granulowanym SSP i TSP. W badaniu tym okresowo kontroluje sie stan badanej mieszaniny granulek mocznika z granul¬ kami SSP i TSP, umieszczonymi w zamknietej butli o pojemnosci 120 cm3 w temperaturze 27°C.Dopóki mieszanina wykazuje jedynie oznaki wil¬ goci nalezy traktowac ja jako nadajaca sie do uzytku.Za pomoca testu workowego przytoczonego w tabeli A okresla sie sklonnosc do zbrylania sie granulatów badanych. W badaniu tym, mocznik Tab granulowany pakuje sie w 35 kg worki i przecho¬ wuje sie go w temperaturze 27°C pod obciazeniem 1000 kg. Po uplywie 1 miesiaca okresla sie % wa¬ gowy brylek mocznika przypadajacy na worek, a takze dokonuje sie pomiaru przecietnej twar¬ dosci brylek. Twardosc w tym kontekscie oznacza sile w kg, jaka wskazuje dynamometr, potrzebna do rozkruszenia brylek — 7X7X5 cm.Opózniacz krystalizacji F 80, podany w tabeli A, jest klarowna, lepka ciecza do nabycia pod nazwa „Formurea 80", jest on trwaly w temperaturze po¬ miedzy —20°C i +40°C i zgodnie z analiza zawiera na 100 czesci wagowych okolo 20 czesci wody, okolo 23 czesci mocznika i okolo 57 czesci formal¬ dehydu — okolo 55°/o ilosci formaldehydu zwiazane jest w postac trójmetylolomocznika; równowaga jest zachowana w stanie niezwiazanym. ela A 1 Badanie nr Opózniacz krystalizacji Warunki granulacji roztwór mocznika — stezenie, % wagowy — tempera¬ tura. °C — szybkosc, kg/godz. powietrze wstrzykiwane — szybkosc, m3/godz. w warun¬ kach nor¬ malnych — tempera¬ tura, °C powietrze fluidyzacyjne — szybkosc, m3/godz.. w warun¬ kach nor¬ malnych — tempera¬ tura, °C temperatura zloza, °C Wlasnosci produktu — gestosc pozorna, g/cm3 — wytrzyma¬ losc na zgniatanie przy sred- i nicy 2,5 mm, kg 1 brak 94,6 130 280 130 140 850 45 108 1,23 2,1 1 ?_ F 80 l°/o 94,5 130 280 130 140 850 64 105 1,26 2,8 1 3 Mg(OH)2 1,2 94,5 130 280 130 145 850 73 99 1,29 " 4,2 1 * MgCl2-6H20 2,5% 95,5 130 220 130 146 850 67 94 1,28 4,4 1 5 1 MgS04- •7H20 2,5% 95,5 130 220 ¦ 130 144 850 70 102 1,27 2,9 1 6 |~Mg(N03)- •6H20 2,5°/o 95,5 130 220 130 144 850 67 99 1,29 2,8 1 7 MgC03 95,5 130 220 130 144 850 67 105 1,29 3,2 1 8 4MgC08- •Mg(OH)2 1,5% 95,5 130 280 130 148 850 63 105 1,29 3,5 1138 045 c. d. tabeli A Badanie nr — pyl, g/kg test workowy —¦ grudki, % — twardosc, kg test butelkowy z SSP 50/50. — przydat¬ nosc do uzytku, dni, z TSP , 50/50 — przydat¬ nosc do uzytku, dni 1 5,4 100 22 <3 <3 1 2 <0,1 10 <1 <3 <3 1 3 <0,1 o* <1 21 14 1 4 <0,1 31 2,3 6Ó 14 1 5 <0,1 . 100 22 60 ^ 60 6 0,1 39 3,9 60 14 7 <0,1 0 0 60 14 ' 8 1 <0,1 0 0 60 14 Przyklad II. W przeprowadzonych próbach granulacji na zloze fluidalne czastek mocznika roz¬ pylano zawiesine drobnoziarnistego siarczanu amo¬ nowego w wodnym roztworze mocznika o stezeniu 95% wagowych ze znanym opózniaczem krystali¬ zacji (F 80) i ze zwiazkiem magnezu jako opóznia¬ czem krystalizacji. Zawartosc siarczanu amonowego w zawiesinie wynosila 20% wagowych.Zawiesine rozpylano w temperaturze 120—130°C i z szybkoscia okolo 30 kg/godzine. Rozpylanie prze¬ prowadzano za pomoca wstrzykiwanego powietrza o temperaturze 140°C i nadcisnieniu 34,3 kPa z szybkoscia okolo 140 m8/godzine, w przeliczeniu Ta 25 na warunki normalne. Zloze fluidyzuje sie powie¬ trzem wprowadzanym z szybkoscia 650—850 m3/go- dzine. Temperature powietrza fluidyzacyjnego kon¬ trolowano tak, zeby temperatura zloza utrzymy¬ wala sie pomiedzy 105—108°C.We wszystkich badaniach tworzenie sie granulek w zlozu fluidalnym zachodzilo bardzo dobrze. Pro¬ dukt zawieral jedynie bardzo malo mialkiego ma¬ terialu co oznacza, ze zawiesina rozpylana zuzyta byla praktycznie calkowicie do wytworzenia gra¬ nulatu. Chemiczne i fizyczne wlasnosci uzyskanych granulatów zestawiono w podanej ponizej tabeli B. 30 bela B Opózniacz krystalizacji Wlasnosci chemiczne: — wilgoc, % wagowy — siarczan amonowy, % wagowy — pH roztworu 10°/o wagowo Wlasnosci fizyczne: — wytrzymalosc na zgnia- i tanie przy srednicy 2,5 mm, kg — test workowy — grudki, % — twardosc, kg — test butelkowy z SSP 50/50 — przydatnosc do uzyt¬ ku, dni Z TSP 50/50 — przydatnosc do uzytku, dni 0,18 13,7 5,2 3,3 48 2,2 <3 <3 1% F 80 0,13 15,0 5,0 3,4 25 2,5 <3 <3 1 0,21 18,5 5,1 3,5 35 4,0 <3 <3 Mg(OH)2 1,2% 0,18 19,5 8,2 3,9 0 0 60 60 Mg(N03)2' •2-6H20 2,5% 0,14 18,6 5,0 4,0 0 0 60 60 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania granulek zawierajacych mocznik jako skladnik glówny poprzez rozpylanie wodnego roztworu mocznika o stezeniu 85—98% wagowych, do którego dodaje sie opózniacz krysta¬ lizacji mocznika i który zawierac moze inne na¬ wozy takie jak siarczan amonowy, dwuwodóro- fosforan amonowy i wodorófosforan dwuamonowy,9 138 045 10 w roztworze lub zawiesinie, w postaci bardzo drob¬ nych kropelek o przecietnej srednicy pomiedzy 20—120 mikronów, rozpylanie prowadzi sie na zloze fluidalne czastek mocznika w temperaturze, w któ¬ rej woda z roztworu czy zawiesiny rozpylanej na czastki odparowuje i mocznik lub material nawo¬ zowy zawierajacy mocznik jako skladnik glówny zestala sie na czastkach tworzac granulki o pozada¬ nej wielkosci, znamienny tym, ze jako opózniacz krystalizacji wprowadza sie wodorotlenek magnezu, nieorganiczna sól magnezu lub mieszanine takich substancji. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do roztworu lub zawiesiny poddawanej granulacji dodaje sie ilosc wodorotlenku magnezu i/lub nie¬ organicznej soli magnezu równowazna co najmniej .0,1% wagowych MgO, w przeliczeniu na zawartosc mocznika w roztworze. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wodorotlenek magnezu lub jego sól dodaje sie w ilosci 0,4—1,0% wagowego w przeliczeniu na MgO. 5 10 PL PL PL PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania granulek zawierajacych mocznik jako skladnik glówny poprzez rozpylanie wodnego roztworu mocznika o stezeniu 85—98% wagowych, do którego dodaje sie opózniacz krysta¬ lizacji mocznika i który zawierac moze inne na¬ wozy takie jak siarczan amonowy, dwuwodóro- fosforan amonowy i wodorófosforan dwuamonowy,9 138 045 10 w roztworze lub zawiesinie, w postaci bardzo drob¬ nych kropelek o przecietnej srednicy pomiedzy 20—120 mikronów, rozpylanie prowadzi sie na zloze fluidalne czastek mocznika w temperaturze, w któ¬ rej woda z roztworu czy zawiesiny rozpylanej na czastki odparowuje i mocznik lub material nawo¬ zowy zawierajacy mocznik jako skladnik glówny zestala sie na czastkach tworzac granulki o pozada¬ nej wielkosci, znamienny tym, ze jako opózniacz krystalizacji wprowadza sie wodorotlenek magnezu, nieorganiczna sól magnezu lub mieszanine takich substancji.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do roztworu lub zawiesiny poddawanej granulacji dodaje sie ilosc wodorotlenku magnezu i/lub nie¬ organicznej soli magnezu równowazna co najmniej .0,1% wagowych MgO, w przeliczeniu na zawartosc mocznika w roztworze.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wodorotlenek magnezu lub jego sól dodaje sie w ilosci 0,4—1,0% wagowego w przeliczeniu na MgO. 5 10 PL PL PL PL PL