PL243627B1 - Środek antyzbrylający do nawozów mineralnych zwłaszcza nawozów saletrzano-amonowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest środek antyzbrylający zwłaszcza do nawozów mineralnych charakteryzujący się tym, że zawiera nie więcej niż 80 części masowych surowego oleju talowego, aminy tłuszczowe pierwszorzędowe i/lub mieszaniny amin tłuszczowych pierwszorzędowych o długości łańcucha węglowodorowego C14 - C22 w ilości od 15 do 30 części masowych oraz kwasy tłuszczowe i/lub mieszaniny kwasów tłuszczowych o długości łańcucha węglowodorowego C14 - C22 w ilości nie więcej niż 6 części masowych i korzystnie do 2 części masowej produktu po reakcji oleju kokosowego z dietanoloamidem.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest środek antyzbrylający do nawozów mineralnych, zwłaszcza nawozów saletrzano-amonowych.

Zjawisko zbrylania nawozów mineralnych, zwłaszcza nawozów saletrzanych, stanowi duży problem ekonomiczny oraz techniczny dla zakładów produkujących nawozy. Zbrylanie się nawozów granulowanych powoduje straty materiałowe i wprowadza dodatkowe, niepotrzebne koszty, gdyż bez dodatkowych działań nie można ich równomiernie dawkować oraz długo magazynować. Temat przeciwdziałania zbrylaniu się nawozów granulowanych zwłaszcza saletrzanych jest podejmowany od lat.

W dokumencie patentowym PL 163286 ujawniono środek antyzbrylający i hydrofobizujący do produktów sypkich, pylistych i higroskopijnych zawierających aminy tłuszczowe, i ewentualnie sole amin tłuszczowych z kwasami tłuszczowymi charakteryzujący się tym, że składa się z 50-70 części wagowych amin tłuszczowych drugorzędowych mających 14-22 atomów węgla w łańcuchu alkilowym, 0,1-10 części wagowych amidów kwasów tłuszczowych mających 14-22 atomów węgla w łańcuchu alkilowym, 5-30 części wagowych mieszaniny mono- di- oraz trójglicerydów kwasów tłuszczowych mających 14-22 atomów węgla w łańcuchu alkilowym, ewentualnie do części wagowych amin tłuszczowych trzeciorzędowych mających 14-22 atomów węgla w łańcuchu alkilowym i ewentualnie 10 części wagowych soli amin tłuszczowych mających 14-22 atomów węgla w łańcuchu alkilowym z kwasami tłuszczowymi mającymi 14-22 atomów węgla w łańcuchu alkilowym.

W kolejnym opisie patentowym PL 198091 ujawniono środek antyzbrylający do granulowanych nawozów sztucznych charakteryzujący się tym, że zawiera gacz parafinowy o temperaturze krzepnięcia od plus 35°C do plus 75°C i/lub olej parafinowy o temperaturze krzepnięcia od minus 25°C do plus 35°C w ilości 84,6 do 99,7 części masowych, pierwszorzędowe aminy tłuszczowe zawierające w łańcuchu alkilowym od 14 do18 atomów węgla w ilości od 0,1 do 5 części masowych, alkohole tłuszczowe zawierające w łańcuchu węglowym od 12 do 22 5 atomów węgla oksyetylenowanych 9 do 18 molami tlenku etylenu na 1 mol alkoholu w ilości 0,1 do 0,4 części masowych oraz polimer z grupy: polietylen, polietylen mazisty, polipropylen, polipropylen ataktyczny, kopolimer blokowy tlenku etylenu i tlenku propylenu w ilości od 0,1 do 10 części masowych.

Z kolei w dokumencie patentowym PL 209148 ujawniono preparat do kondycjonowania nawozów mineralnych, zwłaszcza saletry amonowej, który charakteryzuje się tym, że stanowi ciekłą jednorodną mieszaninę poliizobutylenu, w ilości do 98 cz. masowych, z uwodornionymi aminami tłuszczowymi w ilości do 20 cz. masowych, polimerem krzemoorganicznym w ilości do 5 cz. masowych, ciekłymi węglowodorami parafinowymi w ilości do 50 cz. masowych oraz niejonowym środkiem powierzchniowo czynnym w ilości do 5 części masowych. Preparat zapobiega zbrylaniu saletry amonowej, nie powodując zwiększenia jej skłonności do wybuchu.

W dokumencie patentowym PL 209852 ujawniono środek antyzbrylający do nawozów mineralnych zawierający 75 ^ 98% 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 kompozycji środków powierzchniowo czynnych, zawierającej aminę tłuszczową o długości rodnika 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.

W stanie techniki znane są środki antyzbrylające stosowane do nawozów mineralnych zwłaszcza do nawozów saletrzanych, w których używane są surowce ropopochodne w postaci gaczy parafinowych, olei mineralnych czy też wosków parafinowych.

Negatywny wpływ ropopochodnych materiałów na środowisko oraz wyczerpywanie się zasobów ropy naftowej jest obecnie poważnym problemem. Dlatego też pojawiła się konieczność zastąpienia materiałów na bazie ropy naftowej bardziej przyjaznymi dla środowiska substancjami będącymi produktami ubocznymi co wpisuje się w gospodarkę obiegu zamkniętego (GOZ).

Celem wynalazku było zastąpienie środków ropopochodnych (gaczy, wosków parafinowych czy olei mineralnych), które stanowiły główny masowo składnik środków antyzbrylających stosowanych do przeciwdziałania zbrylaniu się nawozów granulowanych, przez surowiec przyjazny dla środowiska.

Istotą wynalazku jest środek antyzbrylający do nawozów mineralnych, zwłaszcza nawozów saletrzano-amonowych, charakteryzujący się tym, że zawiera nie więcej niż 80 części masowych surowego oleju talowego, aminy tłuszczowe pierwszorzędowe i/lub mieszaniny amin tłuszczowych pierwszorzędowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22, w ilości od 15 do 30 części masowych oraz kwasy tłuszczowe i/lub mieszaniny kwasów tłuszczowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22,w ilości nie więcej niż 6 części masowych i korzystnie do 2 części masowych produktu po reakcji oleju kokosowego z dietanoloamidem.

Korzystnie środek antyzbrylający zawiera nie więcej niż 80 części masowych frakcji oleju talowego po destylacji frakcyjnej, przy czym frakcja oleju talowego zawiera kwasy tłuszczowe oleju talowego w ilości co najmniej 90% masowych i jest o gęstości 0,7-1,0 g/cm³ i lepkości dynamicznej 4-10 mPa*s.

Korzystnie olej talowy jest odpadem po produkcji masy drzewnej.

Kwasy tłuszczowe oleju talowego (TOFA - z. ang. tall oil fatty acid; kwas tłuszczowy oleju talowego) są ważnym odnawialnym surowcem, który jest otrzymywany jako strumień uboczny z procesu rozwłókniania drewna miękkiego Kraft. Surowy olej talowy (ciekła kalafonia) jest trzecim co do wielkości produktem ubocznym chemicznym w młynie siarczanowym po ligninie i hemicelulozie. Uzysk surowego oleju talowego z tego procesu mieści się w przedziale 30-50 kg/tonę masy celulozowej. Po destylacji frakcyjnej surowego oleju talowego otrzymuje się bardziej czystą postać TOFA, zawierającą co najmniej 95% wolnych kwasów tłuszczowych (głównie mieszanina kwasu oleinowego i kwasu linolowego). Resztę stanowią inne składniki m.in. kwasy kalafo niowe oraz substancje zmydlające się.

Nieoczekiwanie okazało się, że zastąpienie środków ropopochodnych surowym olejem talowym, a zwłaszcza kwasami tłuszczowymi oleju talowego (TOFA), jako odpadu po produkcji masy drzewnej, w skuteczny sposób zapobiega zbrylaniu się nawozów granulowanych zwłaszcza nawozów saletrzanych, które charakteryzują się największą tendencją do zbrylania z pośród innych nawozów granulowanych. Dodatkowo środek według wynalazku poprawia jakość nawozów zwiększając wytrzymałość na zgniatanie granul pokrytych tymże środkiem.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w poniższych przykładach wykonania.

Przykład 1

Środek antyzbrylający według wynalazku sporządzono przez dokładne wymieszanie w temperaturze 70°C: 80 części masowych surowego oleju talowego, 15 części masowych mieszanin amin tłuszczowych pierwszorzędowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22, części masowych kwasów tłuszczowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22.

Po zmieszaniu uzyskano środek antyzbrylający gotowy do zastosowania na nawozy mineralne.

Przykład 2

Sporządzono przez dokładne wymieszanie w temperaturze 65°C środka antyzbrylającego składającego się z: 66 części masowych frakcji po destylacji oleju talowego (TOFA), 30 części masowych mieszanin amin tłuszczowych pierwszorzędowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22, 4 części masowych kwasów tłuszczowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22. Otrzymany środek naniesiono przez natrysk w strumieniu gazu obojętnego na saletrę amonową oraz saletrzak w ilości 1,15 g środka na 1 kg nawozu. Następnie spryskany środkiem antyzbrylającym materiał poddano szokom temperaturowym pod obciążeniem (siedem cykli termicznych; jeden cykl termiczny obejmował trzymanie próbki przez 1 h w temperaturze 40°C, a następnie przez 1 h w temperaturze 20°C). W identyczny sposób sporządzono wypraski saletry amonowej oraz saletrzaku, niestabilizowanych (bez antyzbrylacza). Wypraski, które wyciągnięto po szokach temperaturowych badano określając skuteczność antyzbrylacza zastosowanego do natrysku nawozów, określoną jako siła potrzebna do rozbicia przygotowanych w powyższy sposób wyprasek po natryskaniu środkiem antyzbrylającym w odniesieniu do siły potrzebnej do rozbrylenia nawozu nienatryskanego antyzbrylaczem. Dodatkowo badano wytrzymałość granul na zgniatanie. W tym celu brano pod uwagę średnią wytrzymałość 40 granul z frakcji 3 i 4 mm. Wytrzymałości granul na zgniatanie poddano zarówno granule nienatryskane antyzbrylaczem oraz natryskane handlowym i opracowanym środkiem według wynalazku.

Otrzymano następujące wyniki:

PL 243627 BI

Nawóz	Siła potrzebna do rozbicia wyprasek [N]	Średnia Skuteczność antyzbrylająca [%]	Wytrzymałość granul na zgniatanie [N]
	Po natrysku	Po 30 dniach magazynowania	Po natrysku	Po 30 dniach magazynowania	Po natrysku	Po 30 dniach magazynowania
Saletra amonowa (bez antyzbrylacza)	1154 1117 1099	1263 1265 1300	-	-	51,9	62,5
Saletra amonowa pokryta opracowanym środkiem według wynalazku	0 11 0	0 0 0	99,7	100	65,3	63,8
Saletrzak (bez antyzbrylacza)	1454 1335 1539	1324 1228 1301	-	-	50,7	55,7
Saletrzak pokryty opracowanym środkiem według wynalazku	103 252 291	45 9 48	85,1	97,4	53,6	80,2

Przykład 3

Sporządzono przez dokładne wymieszanie w temperaturze 65°C środka antyzbrylającego składającego się z: 70,5 części masowych frakcji po destylacji oleju talowego (TOFA), 25 części masowych aminy tłuszczowej pierwszorzędowej o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22, 4 części masowych kwasów tłuszczowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22 oraz 0,5 części masowych produktu po reakcji oleju kokosowego z dietanoloamidem. Otrzymany środek naniesiono przez natrysk w strumieniu gazu obojętnego na saletrę amonową w ilości 0,9 g środka na 1 kg nawozu.

Wykonano badania takie jak opisano w przykładzie 1 i otrzymano wyniki odpowiednio:

Nawóz	Siła potrzebna do rozbicia wyprasek [N]	Średnia Skuteczność antyzbrylająca [%]	Wytrzymałość granul na zgniatanie [N]
	Po natrysku	Po 30 dniach magazynowania	Po natrysku	Po 30 dniach magazynowania	Po natrysku	Po 30 dniach magazynowania
Saletra amonowa (bez antyzbrylacza)	1154 1117 1099	1263 1265 1300	-	-	51,9	62,5
Saletra amonowa pokryta opracowanym środkiem według wynalazku	195 36 92	0 0 0	90,4	100	65,2	63,8
Saletrzak (bez antyzbrylacza)	1454 1335 1539	1324 1228 1301	-	-	50,7	55,7
Saletrzak pokryty opracowanym środkiem według wynalazku	201 0 30	50 42 24	94,7	97,0	71,5	76,5

PL 243627 BI

Przykład 4

Sporządzono przez dokładne wymieszanie w temperaturze 65°C środka antyzbrylającego składającego się z: 76 części masowych frakcji po destylacji oleju talowego (TOFA), 20 części masowych mieszanin amin tłuszczowych pierwszorzędowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22, 4 części masowych kwasów tłuszczowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22. Otrzymany środek naniesiono przez natrysk w strumieniu gazu obojętnego na saletrę amonową w ilości 1,2 g środka na 1 kg nawozu.

Wykonano badania takie jak opisano w przykładzie 1 i otrzymano wyniki odpowiednio:

Nawóz	Siła potrzebna do rozbicia wyprasek [N]	Średnia Skuteczność antyzbrylająca [%]	Wytrzymałość granul na zgniatanie [N]
	Po natrysku	Po 30 dniach magazynowania	Po natrysku	Po 30 dniach magazynowania	Po natrysku	Po 30 dniach magazynowania
Saletra amonowa (bez antyzbrylacza)	1154 1117 1099	1263 1265 1300	-	-	51,9	62,5
Saletra amonowa pokryta opracowanym środkiem według wynalazku	15 10 0	39 88 82	99,3	94,5	65,1	66,8

Zastrzeżenia patentowe

Claims (3)

1. Środek antyzbrylający do nawozów mineralnych, zwłaszcza do nawozów saletrzano-amonowych, znamienny tym, że zawiera nie więcej niż 80 części masowych surowego oleju talowego, aminy tłuszczowe pierwszorzędowe i/lub mieszaniny amin tłuszczowych pierwszorzędowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22, w ilości od 15 do 30 części masowych oraz kwasy tłuszczowe i/lub mieszaniny kwasów tłuszczowych o długości łańcucha węglowodorowego C14-C22, w ilości nie więcej niż 6 części masowych i korzystnie do 2 części masowych produktu po reakcji oleju kokosowego z dietanoloamidem.

2. Środek antyzbrylający według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera nie więcej niż 80 części masowych frakcji oleju talowego po desytylacji frakcyjnej, przy czym frakcja oleju talowego zawiera kwasy tłuszczowe oleju talowego w ilości co najmniej 90% masowych, i jest o gęstości 0,7-1,0 g/cm³ i lepkości dynamicznej 4-10 mPa*s.

3. Środek antyzbrylający według zastrz. 1, znamienny tym, że olej talowy jest odpadem po produkcji masy drzewnej.