PL192502B1 - Sposób otrzymywania preparatu do kondycjonowania nawozów, zwłaszcza mocznika - Google Patents

Abstract

1. Sposób otrzymywania preparatu do kondycjonowania nawozów, zwłaszcza mocznika, w wyniku reakcji kondensacji w roztworze wodnym formaldehydu, znamienny tym, że do roztworu wodnego formaldehydu o stężeniu od 37 do 75% i o pH od 2-12 uzyskanym za pomocą substancji alkalizujących, dodaje się mocznik w takiej ilości, aby zachować stosunek molowy formaldehydu do mocznika i melaminy w granicach od 0,75:1 do 6:1 oraz melaminę w ilości do 50% wagowych użytego do reakcji mocznika, a następnie mieszaninę reakcyjną utrzymuje się, przy intensywnym mieszaniu, w temperaturze od 30 do 110°C i minimalnym stężeniu formaldehydu całkowitego, co najmniej 40%, a w przypadku niższego stężenia roztworu reakcyjnego poddaje się go zatężeniu poprzez odparowanie do uzyskania stężenia minimalnego, po czym roztwór doprowadza się do pH poniżej 8 za pomocą kwasów, do mieszaniny reakcyjnej dodaje się mocznik i melaminę w ilości takiej, aby zachować stosunek molowy formaldehydu do całkowitej zawartości mocznika i melaminy wynoszący od 0,75:1 do 6:1, a następnie dodaje węglan guanidyny w ilości do 10% masy reagentów i prowadzi reakcję w temperaturze od 30 do 110°C i następnie roztwór doprowadza się do pH poniżej 7 za pomocą kwasów, po osiągnięciu właściwego pH reakcję prowadzi się do uzyskania lepkości roztworu mierzonej KF4 co najmniej 17s, roztwór alkalizuje się za pomocą substancji alkalizujących do uzyskania pH 7-12, po czym mieszaninę schładza się do temperatury otoczenia i dodaje środek powierzchniowo czynny w ilości do 20% wagowych w stosunku do masy otrzymanego roztworu oraz związek krzemoorganiczny w ilości do 20% wagowych całkowitej masy produktu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania preparatu do kondycjonowania nawozów, zwłaszcza mocznika, powodującego zmniejszenie pylenia, zbrylania, wzrost wytrzymałości mechanicznej oraz przedłużenie działania nawozu w glebie.

Znane są sposoby otrzymywania preparatów do kondycjonowania mocznika na bazie żywic formaldehydowo-mocznikowych. Polegają one na tym, że gazowy formaldehyd absorbuje się w roztworze mocznika. Otrzymany w ten sposób preparat zastosowany do kondycjonowania mocznika w znacznym stopniu ogranicza pylenie nawozu i zwiększa wytrzymałość mechaniczną granul. Preparat zawiera jednak znaczne ilości wolnego formaldehydu, co powoduje przekroczenie dopuszczalnego stężenia na stanowiskach pracy.

Innym znanym sposobem otrzymywania preparatów do kondycjonowania mocznika jest wykorzystanie reakcji pomiędzy klejowymi żywicami formaldehydowo-mocznikowymi, formaliną, mocznikiem oraz wielowodorowymi alkoholami. Preparaty otrzymane tym sposobem i zastosowane do kondycjonowania mocznika również zmniejszają pylenie i zwiększają wytrzymałość granul, a emisja formaldehydu do powietrza jest na granicy dopuszczalnych stężeń. Preparaty formaldehydowomocznikowe w zależności od zastosowanej dawki tworzą na powierzchni granul częściową powłokę żywiczną dobrze rozpuszczalną w wodzie.

Istota wynalazku polega na tym, że do roztworu wodnego formaldehydu o stężeniu od 37 do 75% i o pH od 2-12 uzyskanym za pomocą substancji alkalizujących, dodaje się mocznik w takiej ilości, aby zachować stosunek molowy formaldehydu do mocznika i melaminy w granicach od 0,75:1 do 6:1 oraz melaminę w ilości do 50% wagowych użytego do reakcji mocznika. Następnie mieszaninę reakcyjną utrzymuje się, przy intensywnym mieszaniu, w temperaturze od 30 do 110°C i minimalnym stężeniu formaldehydu całkowitego, co najmniej 40%, a w przypadku niższego stężenia roztworu reakcyjnego poddaje się go zatężeniu poprzez odparowanie do uzyskania stężenia minimalnego, po czym roztwór doprowadza się do pH poniżej 8 za pomocą kwasów. Do mieszaniny reakcyjnej dodaje się mocznik i melaminę w ilości takiej, aby zachować stosunek molowy formaldehydu do całkowitej zawartości mocznika i melaminy wynoszącym od 0,75:1 do 6:1, a następnie dodaje węglan guanidyny w ilości do 10% masy reagentów i prowadzi reakcję w temperaturze od 30 do 110°C i następnie roztwór doprowadza się do pH poniżej 7 za pomocą kwasów. Po osiągnięciu właściwego pH reakcję prowadzi się do uzyskania lepkości roztworu mierzonej KF4, co najmniej 17s. Roztwór alkalizuje się za pomocą substancji alkalizujących do uzyskania pH 7-12, po czym mieszaninę schładza się do temperatury otoczenia i dodaje środek powierzchniowo czynny w ilości do 20% wagowych w stosunku do masy otrzymanego roztworu oraz związek krzemoorganiczny w ilości do 20% wagowych całkowitej masy produktu.

Jako substancję alkaliczną stosuje się wodorotlenki i/lub węglany metali alkalicznych i/lub aminy organiczne i/lub amoniak w postaci gazowej lub roztworów wodnych i/lub węglan guanidyny, a jako kwasy stosuje się kwasy nieorganiczne i organiczne, a szczególnie kwas mrówkowy.

Jako związek krzemoorganiczny stosuje się metylosiloksany, a jako środek powierzchniowo czynny stosuje się eter nonylofenylopolioksyetylenoglikolowy.

Nieoczekiwanie w trakcie prowadzonych badań nad zastosowaniem różnych substancji jako środków do kondycjonowania nawozów stwierdzono, że preparaty uzyskane w wyniku wielostopniowej kondensacji formaldehydu, mocznika i melaminy z dodatkiem węglanu guanidyny, środka powierzchniowo czynnego i związku krzemoorganicznego charakteryzują się zmniejszoną emisją formaldehydu do otoczenia oraz w wysokim stopniu zabezpieczają nawozy przed pyleniem, zbrylaniem, zwiększają wytrzymałość mechaniczną granul oraz spowalniają rozpuszczalność nawozu w glebie.

W czasie prowadzenia badań stwierdzono, że w warunkach prowadzenia reakcji kondensaty formaldehydowo-mocznikowe reagują częściowo z powstającymi kondensatami formaldehydowomelaminowymi tworząc mieszane polikondensaty formaldehydowo-mocznikowo-melaminowe, a produkt kondensacji guanidyny z formaldehydem reaguje w pewnym stopniu z kondensatami formaldehydowo-mocznikowo-melaminowymi. Powstała w wyniku wspólnej kondensacji mieszanina produktów naniesiona na mocznik tworzy na granuli warstwę w postaci żywicy o grubości zależnej od ilości zastosowanego preparatu. Zastosowanie węglanu guanidyny powoduje zmniejszenie zawartości wolnego formaldehydu w mieszaninie kondensatów.

Stwierdzono również, że amoniak w warunkach reakcji wiąże częściowo wolny formaldehyd, a powstała sześciometylenoczteroamina jako amina trzeciorzędowa spełnia role stabilizatora proPL 192 502B1 duktów kondensacji. Stwierdzono też, że niektóre związki krzemoorganiczne oprócz własności hydrofobowych wykazują zdolność do pełzania. Dodatek tego rodzaju związków powoduje powstawanie na granuli mocznika hydrofobowej powłoki, która wspólnie z powłoką mieszaniny polikondensatów formaldehydowo-mocznikowo-melaminowo-guanidynowych utrudnia penetrację wilgoci do wnętrza granul.

Preparat otrzymany według wynalazku, otrzymany w wyniku wielostopniowej kondensacji formaldehydu, melaminy, mocznika i guanidyny oraz zawierający środki powierzchniowo czynne i związki krzemoorganiczne naniesiony na powierzchnię nawozu, a szczególnie na granule mocznika, wykazuje zdolność do wiązania pyłów oraz tworzy powłoki utrudniające penetrację wilgoci w głąb granul, co powoduje spowolnienie procesu rozpuszczania nawozu w glebie, a więc jego skuteczniejsze wykorzystanie przez rośliny. Uzyskana powłoka powoduje znaczne zwiększenie wytrzymałości mechanicznej granul na ścieranie i rozkruszanie, wytrzymałości statycznej oraz wytrzymałości dynamicznej na uderzenia, co zapobiega powstawaniu wtórnego pylenia. Preparat zapewnia całkowitą sypkość nawozu.

Występuje on w postaci roztworu lub emulsji i nawet po długim okresie przechowywania nie wykazuje skłonności do żywiczenia, wytrącania osadów i rozwarstwiania.

Otrzymany sposobem według wynalazku preparat spełnia również funkcję nośnika do wprowadzania na granule nawozu innych dodatków na przykład mikroelementów i środków agrochemicznych wpływających korzystnie na rozwój roślin.

Surowcami do otrzymywania preparatu są: roztwór wodny formaldehydu, melamina, mocznik, węglan guanidyny, substancje zakwaszające organiczne i nieorganiczne, substancje alkalizujące organiczne i nieorganiczne, substancje powierzchniowo czynne oraz związki krzemoorganiczne.

Przykład 1

Do reaktora załadowano 72,8 kg formaliny o stężeniu 58,5% CH2O, temperaturze około 60°C i pH=2,8. Zawartość reaktora podgrzano do temperatury około 80°C i przeprowadzono neutralizację za pomocą wodorotlenku sodowego do pH=7 i dodano wody amoniakalnej do osiągnięcia pH=7,3. Następnie dodano 12,8 kg mocznika granulowanego i 1,4 kg melaminy. Reakcję prowadzono przy ciągłym mieszaniu w temperaturze 98°C przez okres 1 godziny. Roztwór doprowadzono do pH=7,8 za pomocą kwasu mrówkowego, rozpoczęto dozowanie mocznika w ilości 15,5 kg, melaminy w ilości 3,0 kg oraz węglanu guanidyny w ilości 0,5kg i prowadzono reakcję w temperaturze 98°C. Następnie roztwór doprowadzono do pH =6,5 za pomocą kwasu mrówkowego i kontynuowano reakcję do uzyskania lepkości roztworu mierzonej KF4 (kubkiem Forda nr 4), wynoszącej 20s. Roztwór zalkalizowano do wartości pH=7,5 za pomocą mieszaniny trójetanoloaminy z wodą amoniakalną, ochłodzono oraz dodano jako środka powierzchniowo czynnego 1% eteru nonylofenylopolioksyetyleno-glikolowego oraz 1% metylosiloksanu o lepkości 20 mm²/s (cSt).

Przykład 2

Do reaktora załadowano 96,0 kg formaliny o stężeniu 59,5% CH20, temperaturze około 70°C i pH=2,3. Zawartość reaktora podgrzano do temperatury około 85°C i dodano mieszaninę monoetanoloaminy z wodą amoniakalną do osiągnięcia pH=7,5. Następnie dodano 15,0 kg mocznika granulowanego i 4,0 kg melaminy. Reakcję prowadzono przy ciągłym mieszaniu w temperaturze 100°C przez okres 1 godziny. Roztwór doprowadzono do pH=7,4 za pomocą kwasu mrówkowego, rozpoczęto dozowanie mocznika w ilości 20,0 kg, melaminy w ilości 4,4 kg oraz węglanu guanidyny w ilości 0,7 kg i prowadzono reakcję w temperaturze 100°C. Następnie roztwór doprowadzono do pH =6,5 za pomocą kwasu mrówkowego i kontynuowano reakcję do uzyskania lepkości roztworu mierzonej KF4 (kubkiem Forda nr 4), wynoszącej 22s. Roztwór zalkalizowano do wartości pH =7,2 za pomocą mieszaniny monoetanoloaminy z wodą amoniakalną, ochłodzono oraz dodano 2% eteru nonylofenylopolioksyetylenoglikolowego i 2% metylosiloksanu o lepkości 50 mm²/s (cSt).

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób otrzymywania preparatu do kondycjonowania nawozów, zwłaszcza mocznika, w wyniku reakcji kondensacji w roztworze wodnym formaldehydu, znamienny tym, że do roztworu wodnego formaldehydu o stężeniu od 37 do 75% i o pH od 2-12 uzyskanym za pomocą substancji alkalizujących, dodaje się mocznik w takiej ilości, aby zachować stosunek molowy formaldehydu do mocznika i melaminy w granicach od 0,75:1 do 6:1 oraz melaminę w ilości do 50% wagowych użytego do reakcji mocznika, a następnie mieszaninę reakcyjną utrzymuje się, przy intensywnym mieszaniu, w tempera4

   PL 192 502B1 turze od 30 do 110°C i minimalnym stężeniu formaldehydu całkowitego, co najmniej 40%, a w przypadku niższego stężenia roztworu reakcyjnego poddaje się go zatężeniu poprzez odparowanie do uzyskania stężenia minimalnego, po czym roztwór doprowadza się do pH poniżej 8 za pomocą kwasów, do mieszaniny reakcyjnej dodaje się mocznik i melaminę w ilości takiej, aby zachować stosunek molowy formaldehydu do całkowitej zawartości mocznika i melaminy wynoszący od 0,75:1 do 6:1, a następnie dodaje węglan guanidyny w ilości do 10% masy reagentów i prowadzi reakcję w temperaturze od 30 do 110°C i następnie roztwór doprowadza się do pH poniżej 7 za pomocą kwasów, po osiągnięciu właściwego pH reakcję prowadzi się do uzyskania lepkości roztworu mierzonej KF4 co najmniej 17s, roztwór alkalizuje się za pomocą substancji alkalizujących do uzyskania pH 7-12, po czym mieszaninę schładza się do temperatury otoczenia i dodaje środek powierzchniowo czynny w ilości do 20% wagowych w stosunku do masy otrzymanego roztworu oraz związek krzemoorganiczny w ilości do 20% wagowych całkowitej masy produktu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako substancję alkaliczną stosuje się wodorotlenki i/lub węglany metali alkalicznych i/lub aminy organiczne i/lub amoniak w postaci gazowej lub roztworów wodnych i/lub węglan guanidyny.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako kwasy stosuje się kwasy organiczne i nieorganiczne, korzystnie kwas mrówkowy.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek powierzchniowo czynny stosuje się eter nonylofenylopolioksyetylenoglikolowy.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako związek krzemoorganiczny stosuje się metylosiloksany.