PL209852B1 - Środek antyzbrylający do nawozów mineralnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest środek antyzbrylający do nawozów mineralnych, w szczególności fosforowych, azotowych i wieloskładnikowych, wykazujących wysoką higroskopijność.

Zjawisku zbrylania podlegają rozpuszczalne w wodzie, higroskopijne ciała stałe o krystalicznej budowie, takie jak np. nieorganiczne sole metali lub nieorganiczne sole amonowe, które zostały wytworzone w postaci proszku lub granulek. W wyniku zbrylania, substancje te tracą sypkość poprzez sformowanie w ich masie twardych bryłek, brył i calizn, utrudniających, a niekiedy uniemożliwiających ich zastosowanie. Zjawisko zbrylania jest szczególnie uciążliwe w przypadku magazynowania i transportu nawozów. Mechanizm zbrylania większości nawozów mineralnych polega na wchłanianiu wilgoci oraz formowaniu, na bazie tworzących się nasyconych roztworów soli, tak zwanych mostków krystalicznych pomiędzy granulkami lub pomiędzy cząstkami produktów niegranulowanych.

Efektywnym sposobem przeciwdziałania temu zjawisku jest pokrywanie powierzchni nawozów środkiem antyzbrylajacym, który jednocześnie poprawia ich odporność na ścieranie.

Jednym z rodzajów środków antyzbrylających, stosowanych w postaci ciekłej, są mieszaniny olejów lub substancji woskowych i woskopodobnych z organicznymi środkami powierzchniowo-czynnymi typu anionowego, kationowego lub niejonowego. Środki powierzchniowo - czynne modyfikują mechanizm występowania sił powierzchniowych w kontakcie pomiędzy fazą ciekłą oleju lub wosku a fazą stałą nawozu, poprzez obniż anie napięcia powierzchniowego na granicy faz. Faza ciekła, składająca się z oleju lub wosku i środka powierzchniowo-czynnego, dokładnie penetruje i pokrywa cząstki nawozu, ograniczając ich bezpośredni kontakt oraz powodując wzrost bariery hydrofobowej na ich powierzchni. Fakt ten wpływa również na spowalnianie procesu rekrystalizacji i zarodkowania nowych kryształów nawozu oraz utrudnia ich wzrost i tworzenie mostków krystalicznych.

Początkowo, jako środki przeciw zbrylaniu nawozów mineralnych stosowano doskonale sproszkowane ciała stałe typu kaolinit, talk, kreda (węglan wapnia), silikażel i inne.

W rozwią zaniu przedstawionym w opisie GB 571.080A w charakterze antyzbrylacza zastosowano bezwodny siarczan wapnia (kalcynowany gips). W opisie patentowym US 3.880.641 jako antyzbrylacz ujawniono doskonale sproszkowany kaolin, w którym co najmniej 40% cząstek posiada rozmiary poniżej 2 mikrometrów. Omawiane środki antyzbryłające stosowano w ilości od 3 do 5% masowych w stosunku do masy nawozów.

Nieco późniejsze rozwiązania: GB 2.253.621 i US 4.846.871 dotyczyły zastosowania jako antyzbrylacza mieszaniny lignitów metali alkalicznych lub lignitów amonowych, uzyskiwanych z węgla drzewnego.

Pod koniec lat 60-tych ubiegłego wieku zaczęły pojawiać się rozwiązania polegające na zastosowaniu jako środka antyzbrylajacego substancji powierzchniowo-czynnych rozpuszczonych w olejach mineralnych lub produktach woskowych, takich jak gacze parafinowe, mikrowoski, woski montanowe, wosk Camauba, stearyna, glicerydy oraz woski parafinowe utleniane i modyfikowane, o temperaturach topnienia od 40°C do 120°C. W niektórych rozwiązaniach jako rozpuszczalnik stosowano również glikol polietylenowy.

W rozwiązaniu US 3.186.828 zastosowano po raz pierwszy kationowe surfaktanty typu alifatycznych amin pierwszorzędowych RNH2, to jest amin tłuszczowych, rozpuszczonych w oleju mineralnym, a w dalszych rozwiązaniach, na przykład w opisach patentowych US 3.305.491, GB 1.383.718, GB 1.562.390, pojawiły się kompozycje różnych amin alifatycznych jedno, dwu- i trzeciorzędowych oraz amin i kwasów tłuszczowych, rozpuszczonych w olejach lub produktach woskowych.

W kolejnych opisach patentowych, na przyk ł ad US 4.356.020, US 5.698.005, US 6.878.180, w charakterze substancji o działaniu antyzbrylajacym wskazano alifatyczne poliaminy, aminy aryloalifatyczne jak np. R(C6H5)NH2, eteroaminy jak np. ROR'NH2 lub niearomatyczne, cykliczne aminy jak np. alkilowane imidazoliny i morfoliny, względnie pochodne tych połączeń, w tym rozpuszczalne w oleju lub wodzie sole, addukty tlenku etylenu lub propylenu względnie czwartorzędowe sole amoniowe.

W przytoczonych rozwią zaniach, zawartość substancji powierzchniowo-czynnych w rozpuszczalnikach, to jest produktach woskowych, olejach lub wodzie wynosiła od 10% masowych do 60% masowych.

Jak wynika z opisów patentowych, środki antyzbryłające zawierające kationowe substancje powierzchniowo-czynne, efektywnie zmniejszały skłonności do zbrylania nawozów wieloskładnikowych o wysokiej zawartoś ci azotu, w tym azotanów amonu, azotanów amonowo-wapniowych, mocznika, fosforanów mono i di-amonowych, a także innych nawozów wykazujących wysoką higroskopijność.

PL 209 852 B1

Stosowana ilość środka anty zbrylającego w stosunku do nawozu wynosiła najczęściej od 0,01% masowych do 1% masowego i zależała od wielkości granulek nawozu oraz rodzaju nawozu, czyli od jego higroskopijności i kruchości oraz struktury powierzchniowej jego cząstek.

W rozwią zaniu przedstawionym w opisie US 3.880.641 zastrzeżono sposób cią g ł ego dozowania ciekłego środka antyzbrylającego do nawozu metodą zraszania, to jest podawania go pod ciśnieniem poprzez dysze do masy sypkiego nawozu, przesuwającej się w sposób ciągły w suszarce bębnowej.

Stwierdzono nieoczekiwanie, że zastosowanie dietanoloamidu kwasów tłuszczowych jako dodatkowego surfakanta kationowego obok amin tłuszczowych, zwiększa efektywność działania środka antyzbrylającego.

Przedmiotem wynalazku jest środek antyzbrylający do nawozów mineralnych, w szczególności fosforowych, azotowych i wieloskładnikowych, wykazujących wysoką higroskopijność, stanowiący mieszaninę gaczu parafinowego i/lub odcieku z odolejania gaczów oraz kompozycji środków powierzchniowo-czynnych, zawierającej aminę alifatyczną o długości łańcucha węglowodorowego od C14 do C22 i dietanoloamid kwasów tłuszczowych o łańcuchu węglowodorowym od C8 do C22, w stosunku masowym aminy do dietanoloamidu wynoszą cym od 15 : 1 do 7 : 1.

Według wynalazku, środek antyzbrylający do nawozów mineralnych zawiera 75 + 98% masowych, korzystnie 85 + 95% masowych, gaczu parafinowego o temperaturze krzepnięcia od 48°C do 60°C i zawartości oleju do 30% masowych, uzyskiwanego w procesach rozpuszczalnikowego odparafinowania destylatów próżniowych ropy naftowej i/lub odcieku z procesu odolejania gaczów parafinowych o temperaturze krzepnięcia od 25°C do 40°C i zawartości oleju do 40% masowych, 2 + 25% masowych, korzystnie 5 + 15% masowych kompozycji środków powierzchniowo - czynnych, zawierającej aminę tłuszczową o długości łańcucha węglowodorowego od C14 do C22 oraz dietanoloamid kwasu tłuszczowego o długości łańcucha węglowodorowego od C8 do C22, w stosunku masowym aminy do dietanoloamidu wynoszącym od 15 : 1 do 7 : 1.

W charakterze amin tłuszczowych stosowane są aminy nienasycone, nasycone i częściowo uwodornione. Jako dietanoloamidy kwasów tłuszczowych stosowane są produkty kondensacji dietanoloaminy z kwasami tłuszczowymi nasyconymi, nienasyconymi i ich mieszaninami.

Nośnikami węglowodorowymi środków powierzchniowo-czynnych są gacze parafinowe oraz odcieki z procesu odolejania gaczów, surowe lub rafinowane metodą rafinacji adsorpcyjnej lub metodą hydrorafinacji.

Środek antyzbrylający według wynalazku charakteryzuje się wysoką efektywnością antyzbrylającą, przy poziomie dozowania do nawozu w ilości od 0,2 do 0,7% masowych.

Poza tym, obecność dietanoloamidu kwasów tłuszczowych w kompozycji z aminami tłuszczowymi ułatwia rozpylenie środka antyzbrylajacego i równomierne rozprowadzenie go na powierzchni granulek nawozu. Umożliwia to uzyskanie maksymalnego efektu antyzbrylajacego przy minimalizacji zużycia środka antyzbrylajacego.

Przedmiot wynalazku został szczegółowo przedstawiony w przytoczonych poniżej przykładach.

P r z y k ł a d I

W mieszalniku o pojemności 1,5 dcm³ stopiono, w temperaturze 70°C, 900 g gaczu parafinowego hydrorafinowanego o temperaturze krzepnięcia 53°C i zawartości oleju 15% masowych, a następnie dodano do niego 90 g aminy stearylowej oraz 10 g dietanoloamidu kwasu oleinowego. Całość dokładnie wymieszano.

Wytworzony środek antyzbrylający w ilości 0,6% masowych rozprowadzono metodą zraszania w 1 kg nawozu - fosforanu diamonowego, granulowanego. Obserwacja próbki nawozu w świetle ultrafioletowym pozwoliła na potwierdzenie równomiernego rozprowadzenia środka antyzbrylającego w całej masie nawozu.

Efektywność zastosowanego środka antyzbrylającego badano stosując następujący test:

Badaną próbkę nawozu umieszczano w naczyniu metalowym w kształcie rury, z umiejscowionym w środku ruchomym tłokiem. Na powierzchnię ubitej warstwy nawozu stosowano nacisk siły 1 kG, przez okres 1 godziny. Następnie naczynie umieszczono w komorze wilgotnościowej, w warunkach wilgotności względnej powietrza - 80%, na okres 24 godzin. Po tym czasie wykonywano próbę polegającą na wyciągnięciu tłoka z warstwy zbrylonego nawozu, dokonując jednocześnie za pomocą dynamometru pomiaru wartości użytej do tego celu siły.

Taki sam test przeprowadzano dla próbki nawozu - fosforanu diamonowego, granulowanego, nie zawierającego dodatku środka antyzbrylającego. Zmierzona wartość siły dla próbki nawozu ze

PL 209 852 B1 środkiem antyzbrylającym była 2,2 razy mniejsza, niż dla próbki nawozu bez dodatku środka antyzbrylającego.

P r z y k ł a d II

W mieszalniku o pojemnoś ci 1,5 dcm³ stopiono, w temperaturze 80°C, 500 g gaczu parafinowego, wykazującego temperaturę krzepnięcia 58°C i zawartość oleju 27% masowych oraz 350 g odcieku z odolejania gaczów o temperaturze krzepnięcia 35°C i zawartości oleju 31% masowych, a następnie do tej mieszaniny dodano 120 g aminy talowej częściowo uwodornionej oraz 30 g dietanoloamidu kwasów tłuszczowych C8 ± C14. Całość dokładnie wymieszano.

Wytworzony środek antyzbrylający w ilości 0,5% masowych rozprowadzono równomiernie, metodą zraszania, w 1 kg nawozu wieloskładnikowego o dużej zawartości azotu, granulowanego. Obserwacja próbki nawozu w świetle ultrafioletowym pozwoliła na potwierdzenie równomiernego rozprowadzenia środka antyzbrylającego w całej masie nawozu.

Efektywność zastosowanego środka antyzbrylającego badano stosując test opisany w przykładzie I.

Taki sam test przeprowadzano dla próbki granulowanego nawozu wieloskładnikowego o dużej zawartości azotu, nie zawierającego dodatku środka antyzbrylającego. Zmierzona wartość siły użytej do wyciągnięcia tłoka z próbki zbrylonego nawozu ze środkiem antyzbrylającym była 2,9 razy mniejsza, niż dla próbki nawozu bez dodatku środka antyzbrylającego.

P r z y k ł a d III

W mieszalniku o pojemności 1,5 dcm³ stopiono, w temperaturze 80°C, 915 g odcieku z odolejania gaczów, rafinowanego metodą adsorpcyjną wykazującego temperaturę krzepnięcia 35°C i zawartość oleju 31% masowych, a następnie do tej mieszaniny dodano 79 g aminy rzepakowej oraz 6 g dietanoloamidu uwodornionych kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego. Całość dokładnie wymieszano.

Wytworzony środek antyzbrylający w ilości 0,3% masowych rozprowadzono równomiernie, metodą zraszania, w 1 kg nawozu - granulowanym azotanie amonowo-wapniowym. Równomierne rozprowadzenie środka antyzbrylającego stwierdzono stosując obserwację próbki nawozu w świetle ultrafioletowym.

Efektywność zastosowanego środka antyzbrylającego badano stosując test opisany w przykładzie 1.

Taki sam pomiar przeprowadzano dla próbki nawozu - granulowanego azotanu amonowowapniowego, niezawierającego dodatku środka antyzbrylającego.

Zmierzona wartość siły użytej do wyciągnięcia tłoka z próbki zbrylonego nawozu ze środkiem antyzbrylającym była 1,9 razy mniejsza, niż dla próbki nawozu bez dodatku środka antyzbrylającego.

Claims (3)

1. Środek antyzbrylający do nawozów mineralnych, na bazie amin tłuszczowych i nośnika węglowodorowego, znamienny tym, że zawiera 75 * 98% masowych, korzystnie 85 * 95% masowych, gaczu parafinowego o temperaturze krzepnięcia od 48°C do 60°C i zawartości oleju do 30% masowych, uzyskiwanego w procesach rozpuszczalnikowego odparafinowania destylatów próżniowych ropy naftowej i/lub odcieku z odolejania gaczów parafinowych o temperaturze krzepnięcia od 25°C do 40°C i zawartości oleju do 40% masowych, 2 * 25% masowych, korzystnie 5 * 15% masowych kompozycji środków powierzchniowo - czynnych, zawierającej aminę tłuszczową o długości łańcucha węglowodorowego od C14 do C22 oraz dietanoloamid kwasu tłuszczowego o długości łańcucha węglowodorowego od C8 do C22, przy czym stosunek masowy aminy do dietanoloamidu wynosi od 15 : 1 do 7 : 1.

2. Środek antyzbrylający do nawozów mineralnych według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera aminy tłuszczowe nienasycone i/lub częściowo uwodornione i/lub nasycone.

3. Środek antyzbrylający do nawozów mineralnych według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera dietanoloamidy kwasów tłuszczowych nienasyconych i/lub częściowo uwodornionych i/lub nasyconych.