PL201287B1 - Skoncentrowany nawóz ciekły oraz sposób wytwarzania nawozu ciekłego - Google Patents

Abstract

Skoncentrowany nawóz ciekły w postaci roztworu, który zawiera 24 ± 1% wag. azotu ogólnego i 8 ± 0,5% wag. P2O5 i charakteryzuje się zawartością polifosforanów w zakresie 50 - 80% całkowitej ilości fosforanów, korzystnie 55 - 70% oraz ewentualnie odpowiednią ilość wody dla utrzymania składu, oraz ewentualnie zawiera bór. Sposób wytwarzania skoncentrowanego nawozu ciekłego polega na tym, że uzyskuje się nawóz przez mieszanie roztworu saletrzano-mocznikowego o zawartości azotu 28 - 32% wag. z roztworem polifosforanu amonu o składzie nawozowym 10 - 12% wag. azotu N i 30 - 38% wag. fosforu jako P2O5, korzystnie 33 - 37% oraz ewentualnie wprowadza się bór, przy czym roztwór polifosforanów otrzymuje się przez neutralizację kwasu polifosforowego termicznego o wzorze chemicznym Hn+2PnO3n+1, i zawartości P2O5 75 - 80% wodą amoniakalną o zawartości amoniaku NH3 22 - 25,5% w reaktorze - mieszalniku chłodzonym wodą tak, aby temperatura procesu nie przekroczyła 70°C, a korzystnie temperatura neutralizacji mieści się w zakresie 40° - 50°C.

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201287 (13) B1 (²¹) Numer zgłoszema: ³⁷¹⁷²¹ (¹) )

C05C 13/00 (2006.01) C05C 3/00 (2006.01) C05G 1/06 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 13.12.2004 (54) Skoncentrowany nawóz ciekty oraz sposób wytwarzania nawozu ciekłego

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	Instytut Chemii Nicktgzniczncj,Gliwicc,PL
26.06.2006 BUP 13/06	(72) Twórca(y) wynalazku:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.2009 WUP 03/09	Bztbztz Cichy,Gliwicc,PL Witold Gtzcbisz,Pkznzń,PL Stanisław Fklck,Gliwicc,PL

(57) sooneenrrowany nawóz ciekły w oostaci rozWroru. który aawiera 24 ± 1% wag. aootu ogólnego i 8 ± 0,5% wag. P2O5 i charakteryzuje się zawartością polifosforanów w zakresie 50 - 80% całkowitej ilości fosforanów, korzystnie 55 - 70% oraz ewentualnie odpowiednią ilość wody dla utrzymania składu, oraz ewentualnie zawiera bór. Sposób wytwarzania skoncentrowanego nawozu ciekłego polega na tym, że uzyskuje się nawóz przez mieszanie roztworu saletrzano-mocznikowego o zawartości azotu 28 - 32% wag. z roztworem polifosforanu amonu o składzie nawozowym 10 - 12% wag. azotu N i 30 - 38% wag. fosforu jako P2O₅, korzystnie 33 - 37% oraz ewentualnie wprowadza się bór, przy czym roztwór polifosforanów otrzymuje się przez neutralizację kwasu polifosforowego termicznego o wzorze chemicznym H_n+2PnO3_n+1. i zawartości P2O₅ 75 - 80% wodą amoniakalną o zawartości amoniaku NH3 22 - 25,5% w reaktorze - mieszalniku chłodzonym wodą tak, aby temperatura procesu nie przekroczyła 70°C, a korzystnie temperatura neutralizacji mieści się w zakresie 40° - 50°C.

PL 201 287 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nawóz ciekły oraz sposób wytwarzania ciekłego, skoncentrowanego nawozu wieloskładnikowego w postaci roztworu, przeznaczonego do stosowania doglebowego.

Nawozy ciekłe wykazują wysoce specyficzne cechy fizyczne i chemiczne, z których na uwagę zasługują:

- Niska wartość indeksu solnego; dzięki czemu zastosowany nawóz nie uszkadza kiełkujących nasion.

- Dobra rozpuszczalność w wodzie składników pokarmowych; cecha ta wiąże się bezpośrednio z szybkością reakcji nawożonej rośliny na dodany składnik pokarmowy.

- Łatwa aplikacja.

Szczególnie pożądane jest, aby nawóz ciekły wykazywał odczyn zbliżony do obojętnego. Taki odczyn pozwala na stosowanie nawozu w różnych warunkach glebowych, czy też na różnych podłożach. Formulacja chemiczna i fizyczna nawozu ciekłego winna być tak przygotowana, aby nie wytrącały się osady. Ważny jest względnie szeroki zakres temperatur i względnie długi okres, w którym roztwór zachowuje stabilność ustalonego i zamierzonego składu chemicznego. Warunki te doskonale spełnia roztwór saletrzano-mocznikowy, wytwarzany w skali technicznej, oraz znany i stosowany w praktyce rolnej. Jest to nawóz wyłącznie azotowy, czasem produkowany w wersjach wzbogaconych siarką lub magnezem. Zastosowanie roztworu saletrzano-mocznikowego rozwiązuje problem nawożenia azotem doglebowego przedsiewnego oraz dokarmiania roślin azotem w przypadku takiej konieczności.

Trudniejszy do rozwiązania jest problem ciekłego nawożenia fosforem. Fosfor jako pierwszorzędowy składnik nawozowy jest niezbędny roślinom, skraca okresy wegetacji, wpływa przede wszystkim na systemy korzeniowe roślin, a w przypadku zbóż również na plon ziarna. Ze względu na słabą rozpuszczalność fosforanów w wodzie, a w szczególności w obecności mikroelementów lub w twardej wodzie, najczęściej w postaci płynnej stosowane są roztwory kwaśne, co dla wielu roślin i gleb nie jest korzystne. Rośliny pobierają fosfor w formie jonu H2PO4. Forma ta występuje w glebie o odczynie poniżej pH = 7,0.

Łatwo dostępny fosfor zwiększa tolerancję roślin na stresy wywołane:

- niedoborem wody (susza);

- nadmiernym zakwaszeniem gleby;

- atakiem patogenów.

Proponowane rozwiązanie polega na wprowadzeniu fosforu do znanego nawozu ciekłego - roztworu saletrzano-mocznikowego w postaci polifosforanu amonu o odpowiednio dobranych właściwościach. Właściwości te wynikają z dotrzymania parametrów syntezy polifosforanu amonu i z jakości surowców wejściowych do tego procesu.

Konwersja polifosforanów w ortofosforany jest stymulowana przez enzymy pirofosfatazy obecne w glebie, z reguły w znacznych ilościach. Tym samym proces ten jest silnie uzależniony od czynników kontrolujących tzw. aktywność biologiczną gleby (zawartość materii organicznej, odczyn, temperatura). Nawóz zastosowany w formie roztworu, poprzez duży kontakt z glebą w strefie ukorzenienia się rośliny, stwarza warunki do znacznego wykorzystania fosforu przez traktowane rośliny, niezależnie od gatunku i sposobu ich użytkowania. Okres pół-rozkładu polifosforanów waha się od 1 do 100 dni, przy średniej wynoszącej około 18 dni. Można założyć, że w okresie do 2 tygodni od zastosowania składnik w ilości dostatecznej do potrzeb rośliny, przekształca się w formy ortofosforanowe (według G. Rehm, Orthophosphates and Polyphosphate: Is theva a Difference, Minnesota Crop News, University of Minnesota MNLN 53, 2002 oraz. R. Lohry, Ortho versus Poty, Nutra-FLO Company, 2001). Zastosowanie roztworów polifosforanów amonu w nawożeniu ciekłym jest znane. Najczęściej wykorzystuje się polifosforany w celu podniesienia stężenia składników nawozowych w roztworach oraz dla poprawy rozpuszczalności niektórych mikroelementów dodawanych w postaci kationów, w szczególności w nawozach fosforowo-potasowych lub w roztworach nawozów płynnych NPK - polski opis patentowy 167516, US 5 707 418, polskie zgłoszenie patentowe P 340609.

Skoncentrowany nawóz ciekły według wynalazku zawiera 24±1% wag. azotu ogólnego i 8±0,5% wag. P2O5 i charakteryzuje się zawartością polifosforanów w zakresie 50-80% całkowitej ilości fosforanów, korzystnie 55-70% oraz ewentualnie odpowiednią ilość wody dla utrzymania składu, oraz ewentualnie zawiera bor.

Sposób według wynalazku polega na tym, że uzyskuje się nawóz przez mieszanie roztworu saletrzano-mocznikowego o zawartości azotu 28-32% wag. z roztworem polifosforanu amonu o składzie

PL 201 287 B1 nawozowym 10-12% wag. azotu N i 30-38% wag. fosforu jako P2O₅, korzystnie 33-37% oraz ewentualnie wprowadza się bor, przy czym roztwór polifosforanów otrzymuje się przez neutralizację kwasu polifosforowego termicznego o wzorze chemicznym H_n+2PnO3_n+1, i zawartości P2O₅ 75-80% wodą amoniakalną o zawartości amoniaku NH3 22-25,5% w reaktorze - mieszalniku chłodzonym wodą tak, aby temperatura procesu nie przekroczyła 70°C, a korzystnie temperatura neutralizacji mieści się w zakresie 40°-50°C, a bor jest wprowadzany do roztworu nawozowego w postaci kwasu ortoborowego w ilości 0,1-5,0% wag.

Neutralizację prowadzi się do otrzymania pH w zakresie 5,5-7,0, korzystnie 6,0-6,5. Otrzymany roztwór nawozu A charakteryzuje się całkowitą zawartością fosforu jako P2O5 30-38%, najkorzystniej 33,5-37,0% oraz zawartością azotu amonowego w granicach 10-12% masowych i zawartością poliform (fosforanów skondensowanych o n > 2) w ilości 50-80% całkowitej zawartości fosforanów, korzystnie 55-70%.

Tak otrzymany roztwór nawozowy A dodaje się do handlowego roztworu saletrzano-mocznikowego (RSM) o zawartości azotu ogólnego w granicach 28-32% przy zachowaniu następujących proporcji wagowych.

Nawóz A (roztwór polifosforanu amonu) 21-26 cz. wag.

RSM (28-32) - 66-78 cz. wag.

Woda - 0-12 cz. wag.

Formulacje ustala się tak, aby docelowo otrzymać skład nawozowy: 24±1% azotu jako N i 8±0,5% P2O5. Proces mieszania prowadzony jest bez grzania i chłodzenia. Towarzyszący mu efekt endotermiczny jest minimalizowany przez wolne dozowanie polifosforanu do roztworu RSM tak, aby zbytnie przechłodzenie nie spowodowało niekorzystnego obniżenia rozpuszczalności składników i wysolenia się ich z roztworu. Dla zastosowania takiej formuły nawozowej w nawożeniu niektórych roślin korzystne jest wzbogacenie jej w bor. Szczególnie korzystne okazało się wprowadzenie tego mikroelementu w postaci kwasu ortoborowego. Taka forma wprowadzenia boru okazała się bardzo korzystna, gdyż rozpuszczalność kwasu ortoborowego w roztworze polifosforanu amonu o wskazanych wyżej właściwościach jest większa, niż rozpuszczalność w wodzie pod warunkiem prowadzenia procesu rozpuszczania w temperaturze 35-50°C. Jest to temperatura szczególnie korzystna dla przeprowadzenia reakcji neutralizacji kwasu polifosforowego amoniakiem bez niekorzystnej hydrolizy form polifosforanowych.

Sposób wytwarzania według wynalazku opisano na przykładzie.

P r z y k ł a d 1

Do 662 g wody amoniakalnej o stężeniu 25% NH3 o temperaturze otoczenia zadozowano powoli przy ciągłym, intensywnym mieszaniu 445 g kwasu polifosforowego termicznego o zawartości P2O₅ ogólnego 79%. Proces realizowano w reaktorze o pojemności roboczej V=1,5 dm³ wyposażonym w mieszadło typu turbinki otwartej, wężownicę chłodzącą, termometr i ciągle działający pehametr. Intensywność chłodzenia regulowano tak, aby utrzymać temperaturę procesu neutralizacji na poziomie 40-50°C. Produkt końcowy roztwór bazowy 10 - 34 - 0 posiadał następujące właściwości:

zawartość P2O₅ ogólna 34.04% zawartość P2O₅ orto 9.5% zawartość P2O₅ piro 13.3% zawartość P2O₅ tripoli 9.09% współczynnik konwersji K = ^Ρζθ^{5 nieorto} _ 72.1%

P2O5 og.

zawartość N 9.7% pH 6.2 ^gęsto^ść 1366 kg/m³ 22O°C) temperatura krystalizacji -18°C

Do 770 g handlowego roztworu saletrzano-mocznikowego o zawartości azotu ogólnego 28% dodano, ciągle mieszając, 230 g roztworu bazowego 10-34-0 otrzymanego w sposób opisany powyżej. W czasie procesu mieszania zaobserwowano wzrost temperatury o 3°C. Otrzymano 1000 g roztworu nawozowego o następującym składzie i właściwościach:

Zawartość całkowita P2O₅ 8,15%

Udział polifosforanów w całkowitej ilości fosforanów (stopień konwersji) 70%

Zawartość azotu ogólnego (N) 24%

PL 201 287 B1 azot w formie amonowej 7,7% amidowej 11,1% azotanowej 5,2% pH 6,5 temperatura krystalizacji -1°C gęstość 1,32 g/l P r z y k ł a d 2

Do 1000 g roztworu nawozowego otrzymanego w sposób opisany w przykładzie 1 dodano 100 g stałego kwasu ortoborowego i mieszano 15 minut.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Skonccntrowany nawóó ciekty w ppstaai rootworu, zznmieenn tym, że zawiera 22±1% waa. aaztu ogólnego i 8±0,5% wag. P2O5 i charakteryzuje się zawartością polifosforanów w zakresie 50-80% całkowitej ilości fosforanów, korzystnie 55-70% oraz ewentualnie zawiera odpowiednią ilość wody dla utrzymania składu, oraz ewentualnie zawiera bor.
2. 2. Sposób watwanoznia nkonccntronóar^ceo ncnóaoa ciekłeeg, znamieenn tym, że uzzssuje cię nawóz przez mieszanie roztworu saletrzano-mocznikowego o zawartości azotu 28-32% wag. z roztworem polifosforanu amonu o składzie nawozowym 10-12% wag. azotu N i 30-38% wag. fosforu jako P2O5, korzystnie 33-37% oraz ewentualnie wprowadza się bor, przy czym roztwór polifosforanów otrzymuje się przez neutralizację kwasu polifosforowego termicznego o wzorze chemicznym Hn+2PnO3n₊1, i zawartości P2O5 75-80% wodą amoniakalną o zawartości amoniaku NH3 22-25,5% w reaktorze - mieszalniku chłodzonym wodą tak, aby temperatura procesu nie przekroczyła 70°C, a korzystnie temperatura neutralizacji mieści się w zakresie ±0°-50°C.
3. 3. watwaruania nawoou οϊβΜθοο według zajso. 2, znamienny tym, żet bon j^^s wprowadzany do roztworu nawozowego 2±-8-0 w postaci kwasu ortoborowego w ilości 0,1-5,0% wag.

   Departament Wydawnictw UP RP