RU2772944C1 - Composition for granular fertilizer based on carbamide - Google Patents

Composition for granular fertilizer based on carbamide Download PDF

Info

Publication number
RU2772944C1
RU2772944C1 RU2021123872A RU2021123872A RU2772944C1 RU 2772944 C1 RU2772944 C1 RU 2772944C1 RU 2021123872 A RU2021123872 A RU 2021123872A RU 2021123872 A RU2021123872 A RU 2021123872A RU 2772944 C1 RU2772944 C1 RU 2772944C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
urea
composition
nitrogen
carbamide
ammonium sulfate
Prior art date
Application number
RU2021123872A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Александрович Изосин
Original Assignee
Прайвит Компани Лимитед Бай Шэрс Инновейшн Агро Груп Лимитед
Filing date
Publication date
Application filed by Прайвит Компани Лимитед Бай Шэрс Инновейшн Агро Груп Лимитед filed Critical Прайвит Компани Лимитед Бай Шэрс Инновейшн Агро Груп Лимитед
Application granted granted Critical
Publication of RU2772944C1 publication Critical patent/RU2772944C1/en
Priority to CN202280067548.0A priority Critical patent/CN118076573A/en
Priority to EP22741583.3A priority patent/EP4347536A2/en
Priority to PCT/RU2022/000182 priority patent/WO2023018351A2/en

Links

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: inventions relate to agriculture. The compositions for granular fertilizer contain carbamide and functional additives, and as functional additives the compositions contain ammonium sulfate and the urease inhibitor, alkylbenzyldimethylammonium chloride or didecyldimethylammonium chloride, selected from the group of quaternary ammonium salts. All components are taken at a certain ratio.
EFFECT: inventions make it possible to prevent the decomposition of urea into ammonia and carbon dioxide, thus reducing nitrogen losses due to the introduction of a urease inhibitor into the granules, to provide a synergistic effect, to create a stable granular urea-ammonia mixture with no hygroscopicity.
2 cl, 8 tbl, 6 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области агрохимии, конкретно к составу карбамидо-аммиачной смеси (КАС) в гранулированной форме, которая может быть пригодна для выращивания различных видов сельскохозяйственных культур на любых типах почв.The invention relates to the field of agricultural chemistry, specifically to the composition of the urea-ammonia mixture (UAN) in granular form, which can be suitable for growing various types of crops on any type of soil.

Уровень техникиState of the art

Азот является основным источником питания растений, и от его содержания в почве зависит рост и развитие растений, урожайность и качество получаемой сельскохозяйственной продукции. В агрохимии известны точные количества азота, выносимого растениями из почвы при вегетации (например, для пшеницы среднее значение составляет 35 кг на 1 тонну зерна). Для восполнения потраченного из почвы азота, а также для обеспечения необходимого количества азота на планируемую урожайность, сельхозтоваропроизводители вносят необходимые количества азота. Наиболее эффективным азотным питанием в настоящее время считается использование карбамидо-аммиачных смесей.Nitrogen is the main source of plant nutrition, and the growth and development of plants, the yield and quality of agricultural products obtained depend on its content in the soil. In agrochemistry, the exact amounts of nitrogen taken out by plants from the soil during the growing season are known (for example, for wheat, the average value is 35 kg per 1 ton of grain). To replenish the nitrogen spent from the soil, as well as to provide the necessary amount of nitrogen for the planned yield, agricultural producers apply the necessary amounts of nitrogen. The most effective nitrogen nutrition is currently considered to be the use of urea-ammonia mixtures.

В связи с высокой скоростью разложения карбамида в почве за счет действия уреазы почвобактерий актуальной задачей является пролонгировать нахождение азотного удобрения в почве и, соответственно, ингибировать процессы его гидролиза и разложения.Due to the high rate of decomposition of urea in the soil due to the action of urease of soil bacteria, the urgent task is to prolong the presence of nitrogen fertilizer in the soil and, accordingly, to inhibit the processes of its hydrolysis and decomposition.

Известен широкий ассортимент азотных удобрений, применяемых в земледелии, способы получения которых предложены и реализованы в промышленности: карбамид, кальциевая селитра, аммиачная селитра с фосфатной добавкой и др. [Технология аммиачной селитры. Под ред. В.М. Олевского, М., Химия, 1978 г.; В.А. Клевке, Н.Н. Поляков, Л.З. Арсеньева. Технология азотных удобрений, М., ГХИ, 1963 г.].Known for a wide range of nitrogen fertilizers used in agriculture, methods of obtaining which are proposed and implemented in the industry: urea, calcium nitrate, ammonium nitrate with a phosphate additive, etc. [Technology of ammonium nitrate. Ed. V.M. Olevsky, M., Chemistry, 1978; V.A. Klevke, N.N. Polyakov, L.Z. Arseniev. Technology of nitrogen fertilizers, M., GHI, 1963].

Основными видами азотных удобрений являются карбамид-К (ГОСТ 2081-2010), содержащий азот в амидной форме, аммиачная селитра-АС (ГОСТ 2-2013) и известково-аммиачная селитра-ПАС (ТУ 2181-001-77381580-2006), в которых азот находится в аммонийной и нитратной формах.The main types of nitrogen fertilizers are urea-K (GOST 2081-2010), containing nitrogen in the amide form, ammonium nitrate-AS (GOST 2-2013) and lime-ammonium nitrate-PAS (TU 2181-001-77381580-2006), in which nitrogen is in ammonium and nitrate forms.

Известны удобрения марки КАС-28, КАС-30, КАС-32 (жидкое удобрение). Удобрения типа КАС имеют определенные агрохимические преимущества по сравнению с другими видами азотных удобрений. Недостаток удобрений КАС заключается в том, что они производятся только в виде водных растворов. Вода, входящая в состав растворов КАС, является балластом и обуславливает дополнительные затраты на их перевозку и хранение.Fertilizers of the brand KAS-28, KAS-30, KAS-32 (liquid fertilizer) are known. Fertilizers such as UAN have certain agrochemical advantages compared to other types of nitrogen fertilizers. The disadvantage of UAN fertilizers is that they are produced only in the form of aqueous solutions. Water, which is part of UAN solutions, is ballast and causes additional costs for their transportation and storage.

Получение КАС в сухом гранулированном виде крайне затруднено из-за очень высокой гигроскопичности смесей карбамида и аммиачной селитры. Рациональное направление решения проблемы состоит в поиске добавок, ингибирующих протекание негативных процессов.Obtaining UAN in dry granular form is extremely difficult due to the very high hygroscopicity of mixtures of urea and ammonium nitrate. The rational direction of solving the problem is to search for additives that inhibit the course of negative processes.

Известно гранулированное комплексное бесхлорное азотно-калийно-магниевое удобрение, которое содержит смесь карбамида с аммиачной селитрой и сульфат калия (см. патент Ru №2672408 оп. 14.11.2018). Однако, это удобрение содержит сульфат калия и аммиачную селитру. Удобрение пригодно для выращивания различных видов сельскохозяйственных культур преимущественно на кислых почвах.A granulated complex chlorine-free nitrogen-potassium-magnesium fertilizer is known, which contains a mixture of urea with ammonium nitrate and potassium sulfate (see patent Ru No. 2672408 op. 11/14/2018). However, this fertilizer contains potassium sulfate and ammonium nitrate. The fertilizer is suitable for growing various types of crops, mainly on acidic soils.

Известно гранулированное азотное удобрение на основе аммиачной селитры и карбамида с сульфатной добавкой, которое характеризуется тем, что гранулы азотного удобрения содержат ядро из аммиачной селитры, внешнюю оболочку из карбамида и промежуточный слой из сульфата аммония [патент RU №2394799, оп. 20.07.2010]. Однако, в известном удобрении в результате гидролиза под действием уреазы почвобактерий возможно быстрое разложение верхнего слоя карбамида на аммиак и двуокись углерода, что приводит к потере азота до 30-50%. Кроме того, известное удобрение имеет высокую гигроскопичность.Known granular nitrogen fertilizer based on ammonium nitrate and carbamide with a sulfate additive, which is characterized in that the nitrogen fertilizer granules contain a core of ammonium nitrate, an outer shell of urea and an intermediate layer of ammonium sulfate [patent RU No. 2394799, op. 20.07.2010]. However, in the well-known fertilizer, as a result of hydrolysis under the action of soil bacteria urease, the top layer of carbamide can quickly decompose into ammonia and carbon dioxide, which leads to a loss of nitrogen up to 30-50%. In addition, the well-known fertilizer has a high hygroscopicity.

Для решения задачи разложения карбамида на аммиак и двуокись углерода известен ряд ингибиторов уреазы (веществ, замедляющих разложение карбамида почвобактериями), позволяющих в той или иной степени замедлить гидролиз карбамида: N-(н-бутил) тиофосфорный триамид, N-(н-бутил) фосфорный триамид, тиофосфорилтриамид, фенилфосфородиамид, циклогексилтриамид фосфорной кислоты, циклогексилтриамид триамид фосфорной кислоты, триамид фосфорной кислоты. гидрохинон, п-бензохинон, гексамидоциклотрифосфазен, тиопиридины, тиопиримидины, тиопиридин-N-оксиды, N, N-дигало-2-имидазолидинон, N-галоген-2-оксазолидинон, их производные или любая их комбинация. Другие примеры ингибиторов уреазы включают фенилфосфородиамидат (PPD / PPDA), гидрохинон, триамид N-(2-нитрофенил) фосфорной кислоты (2-NPT), наиболее эффективным на сегодня считается N-(п-бутил)тиофосфотриамид (NBPT), хотя ингибирующими свойствами по отношению к уреазе обладают также N(n-пропил)тиофосфортриамид (NPPT), фенилфосфородиамидат (PPD), гидрохинон, тиосульфат аммония, тиокарбамид.To solve the problem of decomposition of carbamide into ammonia and carbon dioxide, a number of urease inhibitors (substances that slow down the decomposition of carbamide by soil bacteria) are known, which make it possible to slow down the hydrolysis of carbamide to one degree or another: N-(n-butyl) thiophosphoric triamide, N-(n-butyl) phosphorus triamide, thiophosphoryltriamide, phenylphosphorodiamide, phosphoric acid cyclohexyltriamide, cyclohexyltriamide phosphoric acid triamide, phosphoric acid triamide. hydroquinone, p-benzoquinone, hexamidocyclotriphosphazene, thiopyridines, thiopyrimidines, thiopyridine-N-oxides, N,N-dihalo-2-imidazolidinone, N-halo-2-oxazolidinone, derivatives thereof, or any combination thereof. Other examples of urease inhibitors include phenylphosphorodiamidate (PPD/PPDA), hydroquinone, N-(2-nitrophenyl)phosphoric acid triamide (2-NPT), N-(p-butyl)thiophosphotriamide (NBPT) is currently considered the most effective, although inhibitory properties in relation to urease, N (n-propyl) thiophosphorotriamide (NPPT), phenylphosphorodiamidate (PPD), hydroquinone, ammonium thiosulfate, thiocarbamide also have.

Однако недостатком составов с применением вышеуказанных ингибиторов является низкое сродство ингибиторов к карбамиду, а также низкая термическая стойкость ингибиторов при гранулировании карбамида, что приводит к частичному разложению данных ингибиторов при введении их в расплав карбамида. А использование данных ингибиторов при нанесении на гранулу карбамида также отличается низкой эффективностью, т.к. ингибиторы смываются атмосферными осадками, после чего основная масса гранулы, представляющая собой обычный, не ингибированный карбамид, разлагается уреазой почвобактерий с обычной скоростью.However, the disadvantage of the compositions using the above inhibitors is the low affinity of the inhibitors for urea, as well as the low thermal stability of the inhibitors during urea granulation, which leads to partial decomposition of these inhibitors when they are introduced into the urea melt. And the use of these inhibitors when applied to a urea granule is also characterized by low efficiency, because the inhibitors are washed off by atmospheric precipitation, after which the main mass of the granule, which is the usual, not inhibited carbamide, is decomposed by urease of soil bacteria at the usual rate.

Задачи, решаемые изобретением, состоят в следующем. Необходимо разработать такую композицию для гранулированного удобрения на основе карбамидо-аммиачной смеси, имеющую достаточно низкую гигроскопичность и замедленное разложение карбамида.The problems solved by the invention are as follows. It is necessary to develop such a composition for granular fertilizer based on a urea-ammonia mixture, which has a sufficiently low hygroscopicity and slow decomposition of urea.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническим результатом заявляемого изобретения является:The technical result of the claimed invention is:

- предотвращение разложения карбамида на аммиак и углекислый газ, снижая таким образом потери азота за счет введения в состав гранулы ингибитора уреазы;- preventing the decomposition of urea into ammonia and carbon dioxide, thus reducing the loss of nitrogen due to the introduction of a urease inhibitor into the composition of the granule;

- синергический эффект, при котором действие одного компонента усиливается в присутствии другого;- a synergistic effect, in which the effect of one component is enhanced in the presence of another;

- создание стабильной гранулированной карбамидо-аммиачной смеси с отсутствием гигроскопичности.- creation of a stable granulated urea-ammonia mixture with no hygroscopicity.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в композиции используется сульфат аммония, который при смешении с карбамидом и дальнейшем гранулировании не делает смесь гигроскопичной, а в качестве функциональной добавки используется близкий по растворимости к карбамиду ингибитор уреазы, выбранный из группы четвертичных аммониевых солей, который предотвращает разложение карбамида на аммиак и углекислый газ, снижая таким образом потери азота. Использование композиции по изобретению позволяет существенно сократить потери азота по сравнению с использованием только карбамида или карбамида совместно с сульфатом аммония.These technical results are achieved by the fact that the composition uses ammonium sulfate, which, when mixed with urea and further granulation, does not make the mixture hygroscopic, and as a functional additive, a urease inhibitor similar in solubility to carbamide is used, selected from the group of quaternary ammonium salts, which prevents decomposition carbamide to ammonia and carbon dioxide, thus reducing nitrogen losses. The use of the composition according to the invention makes it possible to significantly reduce nitrogen losses in comparison with the use of only urea or urea together with ammonium sulfate.

Конкретные варианты осуществления изобретения приведены ниже.Specific embodiments of the invention are given below.

Композиция для гранулированного удобрения (первый вариант), содержащая карбамид и функциональные добавки, отличающаяся тем, что в качестве функциональных добавок композиция содержит сульфат аммония и ингибитор уреазы алкилбензилдиметиламмония хлорид, выбранный из группы четвертичных аммониевых солей, взятых в соотношении (мас %)Composition for granulated fertilizer (first version) containing urea and functional additives, characterized in that the composition contains ammonium sulfate and urease inhibitor alkylbenzyldimethylammonium chloride as functional additives, selected from the group of quaternary ammonium salts, taken in the ratio (wt %)

КарбамидUrea 50-94%,50-94%, Сульфат аммонияAmmonium sulfate 5-45%,5-45%, Алкилбензилдиметиламмония хлоридAlkylbenzyldimethylammonium chloride 0,3-5%.0.3-5%.

Композиция для гранулированного удобрения (второй вариант), содержащая карбамид и функциональные добавки, отличающаяся тем, что в качестве функциональных добавок композиция содержит сульфат аммония и ингибитор уреазы дидецилдиметиламмония хлорид, выбранный из группы четвертичных аммониевых солей, взятых в соотношении (мас %)Composition for granulated fertilizer (second variant) containing urea and functional additives, characterized in that the composition contains ammonium sulfate and didecyldimethylammonium chloride urease inhibitor, selected from the group of quaternary ammonium salts, as functional additives, taken in the ratio (wt %)

КарбамидUrea 50-94%,50-94%, Сульфат аммонияAmmonium sulfate 5-45%,5-45%, Дидецилдиметиламмония хлоридDidecyldimethylammonium chloride 0,3-5%.0.3-5%.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Одним из основных принципов агрохимии является закон лимитирующего фактора (закон минимума Либиха). Он звучит: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени» (ЭКОЛОГИЯ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ, Хамзина Ш.Ш., Жумабекова Б.К., 2015 г., 2.3. Лимитирующие факторы. Закономерности действия абиотических и биотических факторов. Закон минимума Либиха). Простое его толкование: рост урожая напрямую зависит от увеличения фактора, который находится в минимуме. Другими словами, если при вегетации существует недостаток какого-либо элемента, то для дальнейшего роста растение будет дожидаться восполнения этого элемента, которого не хватает, не развиваясь в той степени, в которой могло бы развиться при соблюдении баланса. В связи с данным принципом было выведено соотношение, что при среднем потреблении 15 кг азота растению обязательно необходимо потребить 1 кг серы, при недостатке серы растение просто не сможет потребить внесенный в почву азот и максимально развиться. На базе этого принципа в композицию по изобретению внесен также серосодержащий компонент сульфат аммония.One of the basic principles of agrochemistry is the law of the limiting factor (Liebig's law of the minimum). It sounds: “The substance that is at a minimum controls the crop and determines the magnitude and stability of the latter in time” (ECOLOGY AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT, Khamzina Sh.Sh., Zhumabekova B.K., 2015, 2.3. Limiting factors. Patterns of action abiotic and biotic factors Liebig's law of the minimum). Its simple interpretation: the growth of the crop directly depends on the increase in the factor, which is at a minimum. In other words, if during the growing season there is a deficiency of any element, then for further growth the plant will wait for the replenishment of this element, which is lacking, without developing to the extent that it could develop if the balance was maintained. In connection with this principle, a ratio was derived that with an average consumption of 15 kg of nitrogen, a plant must necessarily consume 1 kg of sulfur, with a lack of sulfur, the plant simply will not be able to consume nitrogen introduced into the soil and develop as much as possible. On the basis of this principle, the sulfur-containing component ammonium sulfate is also introduced into the composition according to the invention.

Сульфат аммония в предлагаемом количестве используется также для придания композиции свойств стабильной гранулированной карбамидо-аммиачной смеси, которая характеризуется отсутствием гигроскопичности. Дополнительным преимуществом добавления сульфата аммония в композицию является возможность увеличить содержание сульфатной серы в композиции до 10%, положительно влияющей на связывание растениями азота.Ammonium sulfate in the proposed amount is also used to give the composition the properties of a stable granular urea-ammonia mixture, which is characterized by the absence of hygroscopicity. An additional advantage of adding ammonium sulfate to the composition is the ability to increase the content of sulfate sulfur in the composition up to 10%, which has a positive effect on nitrogen fixation by plants.

Четвертичные аммониевые соли в предлагаемом количестве используются для предотвращения разложения карбамида на аммиак и углекислый газ, снижая таким образом потери азота.Quaternary ammonium salts in the proposed amount are used to prevent the decomposition of urea into ammonia and carbon dioxide, thus reducing the loss of nitrogen.

Опытным путем, заявителем было определено, что наилучшее качество композиции для гранулированного удобрения было достигнуто при использовании ингибитора уреазы, выбранного из группы четвертичных аммониевых солей. В ходе проведенных заявителем опытов было определено, что для достижения указанных технических результатов наиболее оптимальным является использование следующих веществ из группы четвертичных аммониевых солей:By experience, the applicant has determined that the best quality of the composition for granular fertilizer was achieved using a urease inhibitor selected from the group of quaternary ammonium salts. In the course of the experiments carried out by the applicant, it was determined that in order to achieve the indicated technical results, the most optimal is the use of the following substances from the group of quaternary ammonium salts:

- Алкилбензилдиметиламмония хлорид, имеющий международный регистрационный номер CAS 63449-41-2;- Alkylbenzyldimethylammonium chloride, having the international registration number CAS 63449-41-2;

Дидецилдиметиламмония хлорид, имеющий международный регистрационный номер CAS 7173-51-5.Didecyldimethylammonium chloride, having the international registration number CAS 7173-51-5.

В процессе получения заявленного средства, химические вещества, входящие в его состав, вступают друг с другом в реакцию, обеспечивая получение композиции для гранулированного удобрения, позволяющей решить поставленные задачи за счет синергетического эффекта, при котором действие одного компонента усиливается в присутствии другого. Именно, за счет синергетического влияния совокупности используемых компонентов композиция для гранулированного удобрения, при их заявленном количественном соотношении, поставленные задачи были решены, и достигнуты указанные технические результаты. Что и было подтверждено экспериментально.In the process of obtaining the claimed agent, the chemicals included in its composition react with each other, providing a composition for granular fertilizer, which allows solving the tasks set due to a synergistic effect, in which the action of one component is enhanced in the presence of another. Namely, due to the synergistic effect of the totality of the components used, the composition for granular fertilizer, with their stated quantitative ratio, the tasks were solved, and the indicated technical results were achieved. Which was confirmed experimentally.

Результаты исследования только в отношении карбамида представлены в таблицах 3-8, столбец «Потери азота при использовании карбамида без ингибитора, %»).The results of the study only in relation to urea are presented in tables 3-8, column "Loss of nitrogen when using urea without inhibitor,%").

Т.е. при использовании только карбамида эффекта по торможению разложения амидного азота нет.Those. when using only carbamide, there is no effect on inhibition of the decomposition of amide nitrogen.

Были произведены исследования по снижению гидролиза карбамида с использованием композиции карбамид + сульфат аммония (СА: 5%, 20%, 45%) без добавления ингибитора уреазы.Studies were made to reduce the hydrolysis of urea using the composition of urea + ammonium sulfate (CA: 5%, 20%, 45%) without the addition of a urease inhibitor.

Figure 00000001
Figure 00000001

Уреаза-гидролитический фермент из группы амидаз, обладающий специфическим свойством катализировать гидролиз мочевины до диоксида углерода и аммиака:Urease is a hydrolytic enzyme from the group of amidases, which has the specific property of catalyzing the hydrolysis of urea to carbon dioxide and ammonia:

CO(NH2)2+H2O→CO2+2NH3 CO (NH 2 ) 2 + H 2 O → CO 2 + 2NH 3

К любой динамической системе применим принцип Ле-Шателье, который гласит: «Если на систему, находящуюся в равновесии, оказать воздействие путем изменения концентрации, температуры или давления, то равновесие сместится в сторону, противодействующую произведенному изменению».Le Chatelier's principle is applicable to any dynamic system, which states: "If a system in equilibrium is affected by a change in concentration, temperature or pressure, then the equilibrium will shift in the direction that counteracts the change."

«Таким образом, в соответствии с принципом Ле-Шателье химическое равновесие смещается:“Thus, in accordance with Le Chatelier's principle, the chemical equilibrium shifts:

- в сторону обратной реакции при понижении концентрации исходных веществ и повышении концентрации продуктов реакции;»- in the direction of the reverse reaction with a decrease in the concentration of the starting substances and an increase in the concentration of the reaction products;

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ: ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ, Л.В. Сеничева, В.А. Яргаева, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный университет», утверждено издательско-библиотечным советом университета в качестве учебного пособия, Хабаровск, Издательство ТОГУ, 2008.PHYSICAL CHEMISTRY: CHEMICAL EQUILIBRIUM, L.V. Senicheva, V.A. Yargaeva, State educational institution of higher professional education "Pacific State University", approved by the publishing and library council of the university as a teaching aid, Khabarovsk, Publishing House of Togu, 2008.

Таким образом, в соответствии с принципом Ле-Шателье, при добавлении ионов аммония в каталитическую реакцию гидролиза карбамида уреазой, равновесие смещается в сторону обратной реакции, т.е. ингибирования действия уреазы.Thus, in accordance with the Le Chatelier principle, when ammonium ions are added to the catalytic reaction of hydrolysis of urea with urease, the equilibrium shifts towards the reverse reaction, i.e. inhibition of the action of urease.

В связи с этим были проведены испытания карбамид + сульфат аммония результат которых показал ингибирование гидролиза карбамида, однако недостаточное для практического применения (см. Таблицу 1).In this regard, tests were carried out with urea + ammonium sulfate, the result of which showed inhibition of the hydrolysis of carbamide, but insufficient for practical use (see Table 1).

Поэтому, для усиления действия сульфата аммония были найдены дополнительные вещества, содержащие аммоний (четвертичные аммониевые соединения), которые в значительной степени усилили действие композиции в отношении ингибирования процессов гидролиза карбамида.Therefore, to enhance the action of ammonium sulfate, additional substances containing ammonium (quaternary ammonium compounds) were found, which greatly enhanced the effect of the composition in relation to the inhibition of carbamide hydrolysis processes.

При этом, существенное влияние на эффективность предлагаемой композиции для гранулированного удобрения оказывает количественное соотношение всех, входящих в него компонентов, которое подбиралось экспериментально. Параметры композиции являются оптимальными. Они получены расчетным путем и отработаны по результатам экспериментов.At the same time, the quantitative ratio of all its constituent components, which was selected experimentally, has a significant effect on the effectiveness of the proposed composition for granular fertilizer. Composition parameters are optimal. They are obtained by calculation and worked out according to the results of experiments.

Основным соображением в создании композиции по изобретению является создание состава с оптимальным количеством азота, при этом в диапазоне содержания серы к азоту 1:3,5-26.The main consideration in creating a composition according to the invention is to create a composition with an optimal amount of nitrogen, while in the range of sulfur to nitrogen content of 1:3.5-26.

Содержание серы в сульфате аммония (NH4)2SO4:Sulfur content in ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 :

(NH4)2=18,038 * 2=36,076(NH 4 ) 2 \u003d 18.038 * 2 \u003d 36.076

SO4=32+16 * 4=96SO 4 \u003d 32 + 16 * 4 \u003d 96

S=32 / (36,075+96) * 100% ≈ 24,23%S=32 / (36.075+96) * 100% ≈ 24.23%

При соотношении серы к азоту 1:3,5-26 оптимальное содержание азота в полученной композиции составляет 35-40%, таким образом, необходимо получить в композиции 1,5-11% серы: 1,5 - 11/0,2423 ≈ 5-45% по сульфату аммония.With a sulfur to nitrogen ratio of 1:3.5-26, the optimal nitrogen content in the resulting composition is 35-40%, thus, it is necessary to obtain 1.5-11% sulfur in the composition: 1.5 - 11 / 0.2423 ≈ 5 -45% for ammonium sulfate.

Концентрации четвертичных аммониевых соединений выбирались на основании проведенных исследований, представленных в таблицах 3-8.The concentrations of quaternary ammonium compounds were selected based on the studies presented in tables 3-8.

Технология приготовления заявляемой композиции для гранулированного удобрения может быть реализована на известном оборудовании, используемом в промышленных условиях, например, на существующей технологической линии производства гранулированного карбамида путем введения расплава увлажненного сульфата аммония совместно с жидкими четвертичными солями аммония в поток расплава карбамида перед башней грануляции карбамида. Известно, что хорошо смешиваются с карбамидом вещества, которые имеют близкую к карбамиду растворимость в воде. Ими являются соединения на основе аммония и четвертичные аммониевые соли.The technology for preparing the claimed composition for granular fertilizer can be implemented on well-known equipment used in industrial conditions, for example, on an existing production line for the production of granulated urea by introducing a melt of moistened ammonium sulfate together with liquid quaternary ammonium salts into the urea melt stream before the carbamide granulation tower. It is known that substances that have a solubility in water close to carbamide are well mixed with urea. These are ammonium-based compounds and quaternary ammonium salts.

Оборудование, используемое в производстве гранулированного карбамида описано в технологической литературе, см., например, Горловский Д.М. и др., «Технология карбамида», Издательство: Л.: Химия, 1981, 320 с.The equipment used in the production of granulated urea is described in the technological literature, see, for example, Gorlovsky D.M. et al., "Technology of carbamide", Publisher: L.: Khimiya, 1981, 320 p.

В данном источнике информации на стр. 186 описывается стадия выпаривания растворов до высоких концентраций. Предлагаемый ингибитор гидролиза карбамида и раствор сульфата аммония следует вводить перед данной технологической стадией при помощи обычных дозировочных насосов, осуществляющих пропорциональное дозирование раствора ингибитора и раствора сульфата аммония в поток карбамида исходя из средней концентрации карбамида в упариваемом растворе. После выпаривания воды из растворов получается гомогенный расплав, который подается на башню гранулирования. Гранулирование карбамида описано в данном источнике информации со стр. 190.This source of information on page 186 describes the step of evaporating solutions to high concentrations. The proposed carbamide hydrolysis inhibitor and ammonium sulfate solution should be introduced before this technological stage using conventional dosing pumps that proportionally dose the inhibitor solution and ammonium sulfate solution into the urea stream based on the average concentration of urea in the evaporated solution. After evaporation of water from the solutions, a homogeneous melt is obtained, which is fed to the granulation tower. Urea granulation is described in this source of information from page 190.

В патенте RU 2595696 C2, 27.08.2016 описан способ приготовления гранулированной мочевины путем гранулирования раствора мочевины в псевдоожиженном слое, проходящего вдоль в основном продольного пути роста, от точки (1S) начала гранулирования к точке (1Е) выдачи продукта псевдоожиженного слоя. Раствор мочевины подается в псевдоожиженный слой несколькими входящими потоками (2А, 2В, 2С) мочевины, отводимыми от главного подводимого потока (2) мочевины, в которых добавка (6) смешивается с раствором мочевины, при этом концентрация добавки во входящих потоках мочевины неодинакова так, что по меньшей мере два из этих входящих потоков мочевины имеют различную концентрацию добавки. Добавка разделена на несколько потоков (6А-6С) добавки, каждый поток добавки смешивается непосредственно с соответствующим входящим потоком (2А-2С) мочевины.Patent RU 2595696 C2, 08/27/2016 describes a method for preparing granulated urea by granulating a solution of urea in a fluidized bed, passing along the main longitudinal growth path, from the point (1S) of the start of granulation to the point (1E) of the output of the fluidized bed product. The urea solution is fed into the fluidized bed by several incoming urea streams (2A, 2B, 2C) discharged from the main urea inlet stream (2), in which the additive (6) is mixed with the urea solution, while the concentration of the additive in the incoming urea streams is not the same, so that at least two of these incoming urea streams have different additive concentrations. The additive is divided into several additive streams (6A-6C), each additive stream is mixed directly with the respective incoming urea stream (2A-2C).

ПримерыExamples

Сущность заявляемого изобретения поясняется примером приготовления заявленной композиции для гранулированного удобрения.The essence of the claimed invention is illustrated by an example of the preparation of the claimed composition for granular fertilizer.

Приготавливали заявляемую композицию для гранулированного удобрения как описано выше, но в лабораторных условиях (в таблице 2 представлены конкретные примеры, иллюстрирующие изобретение). Изготавливается заявляемая композиция (первый вариант) из расчетного количества карбамида, сульфата аммония, алкилбензилдиметиламмония хлорида. Исходные компоненты взвешивают на весах. В эмалированный реактор вместимостью 25 л, снабженный мешалкой, засыпают карбамид, с одновременным нагревом и поддержанием температуры до 140°С. Затем, при работающей мешалке, последовательно добавляют сульфат аммония и алкилбензилдиметиламмония хлорид. Перемешивание производят до полного расплавления. Затем из полученного гомогенного расплава получают гранулы посредством охлаждения каждой капли полученного расплава.Prepared the claimed composition for granular fertilizer as described above, but in laboratory conditions (table 2 presents specific examples illustrating the invention). The claimed composition (the first option) is made from the calculated amount of urea, ammonium sulfate, alkylbenzyldimethylammonium chloride. The starting components are weighed on a balance. In a glass-lined reactor with a capacity of 25 l, equipped with a stirrer, urea is poured, with simultaneous heating and maintaining the temperature up to 140°C. Then, with the stirrer running, ammonium sulfate and alkylbenzyldimethylammonium chloride are added sequentially. Stirring is carried out until complete melting. Then, granules are obtained from the resulting homogeneous melt by cooling each drop of the resulting melt.

Изготавливается заявляемая композиция (второй вариант) из расчетного количества карбамида, сульфата аммония, дидецилдиметиламмония хлорида. Исходные компоненты взвешивают на весах. В эмалированный реактор вместимостью 25 л, снабженный мешалкой, засыпают карбамид, с одновременным нагревом и поддержанием температуры до 140°С. Затем, при работающей мешалке, последовательно добавляют сульфат аммония и дидецилдиметиламмония хлорид. Перемешивание производят до полного расплавления. Затем из полученного гомогенного расплава получают гранулы посредством охлаждения каждой капли полученного расплава.The inventive composition (second option) is made from the calculated amount of carbamide, ammonium sulfate, didecyldimethylammonium chloride. The starting components are weighed on a balance. In a glass-lined reactor with a capacity of 25 l, equipped with a stirrer, urea is poured, with simultaneous heating and maintaining the temperature up to 140°C. Then, with the stirrer running, ammonium sulfate and didecyldimethylammonium chloride are added sequentially. Stirring is carried out until complete melting. Then, granules are obtained from the resulting homogeneous melt by cooling each drop of the resulting melt.

Figure 00000002
Figure 00000002

Проверка внешнего вида и отсутствия гигроскопичности проводилась с помощью визуального осмотра, а также в соответствии с методом определения рассыпчатости, согласно ГОСТ 21560.5-82.Checking the appearance and absence of hygroscopicity was carried out using visual inspection, as well as in accordance with the method for determining friability, according to GOST 21560.5-82.

Полученные композиции характеризуются следующими свойствами: не гигроскопичны, не слеживаются, имеют достаточную рассыпчатость по ГОСТ 21560.5-82, прочность гранул превышает прочность гранул карбамида.The resulting compositions are characterized by the following properties: they are not hygroscopic, do not cake, have sufficient friability according to GOST 21560.5-82, the strength of the granules exceeds the strength of the urea granules.

Определение эффективности композиции на степень снижения потерь азота проводилось на основании измерения и сравнения количества аммиака, выделяющегося при разложении карбамида и при разложении вышеуказанных композиций.Determination of the effectiveness of the composition on the degree of reduction of nitrogen losses was carried out on the basis of measuring and comparing the amount of ammonia released during the decomposition of carbamide and during the decomposition of the above compositions.

При определении эффективности ингибирования использовали увлажненную дистиллированной водой почву (на каждые 100 г почвы 15 мл дистиллированной воды). Предварительно подобрали для испытаний почву с рН водной вытяжки 7,6 (для определения рН водной вытяжки 30 г почвы суспендировали в 150 мл дистиллированной воды в течение 30 мин, после чего измеряли рН полученной суспензии). Влажную почву помещали в пластиковую открытую кювету на 230 мл. 2 г гранул карбамида (в качестве контрольного опыта) и 2 г гранул указанных выше композиций, наносили на поверхность увлажненной почвы.When determining the effectiveness of inhibition, soil moistened with distilled water was used (for every 100 g of soil, 15 ml of distilled water). The soil with a pH of the water extract of 7.6 was preliminarily selected for testing (to determine the pH of the water extract, 30 g of soil was suspended in 150 ml of distilled water for 30 min, after which the pH of the resulting suspension was measured). Wet soil was placed in a 230 ml plastic open cuvette. 2 g of urea granules (as a control) and 2 g of granules of the above compositions were applied to the surface of moistened soil.

После этого, кювету с увлажненной почвой и нанесенной на ее поверхность гранул контрольного карбамида и гранул вышеуказанных композиций, помещали во внешний герметичный контейнер, в который предварительно налито 100 мл дистиллированной воды, после чего внешний герметичный контейнер закрывали.After that, a cuvette with moistened soil and granules of control urea and granules of the above compositions applied to its surface was placed in an external sealed container, into which 100 ml of distilled water was preliminarily poured, after which the outer sealed container was closed.

Контейнер термостатировали при комнатной температуре (20°С) в воздушном термостате в течение семи, четырнадцати, двадцати одного и двадцати восьми дней.The container was incubated at room temperature (20°C) in an air thermostat for seven, fourteen, twenty-one and twenty-eight days.

После этого воду, содержащую поглощенный аммиак из герметичного контейнера анализировали на содержание аммиака по ПНДФ 14.1.2:3.1-95 «Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации ионов аммония в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера».After that, water containing absorbed ammonia from a sealed container was analyzed for ammonia content according to PNDF 14.1.2:3.1-95 “Quantitative chemical analysis of water. A method for measuring the mass concentration of ammonium ions in natural and waste waters by the photometric method with Nessler's reagent.

Результаты испытаний представлены в таблицах 3-8. Поскольку основной задачей изобретения является сохранение максимального количества азота в почве на период вегетации растений (за счет ингибирования гидролиза карбамида в почве), то практическая польза данного изобретения заключается в повышении урожайности растений в полевых условиях.The test results are presented in tables 3-8. Since the main objective of the invention is to maintain the maximum amount of nitrogen in the soil during the growing season of plants (by inhibiting the hydrolysis of urea in the soil), the practical benefit of this invention is to increase the yield of plants in the field.

В научной литературе указаны точные цифры выноса химических элементов из почвы на количество получаемой сельскохозяйственной продукции, см., например, Методическое пособие к практическим занятиям по дисциплине «Система удобрений в севооборотах», КАЗАНСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ, ИНСТИТУТ ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ, Кафедра почвоведения, Л.Ю. РЫЖИХ, А.И. ЛИПАТНИКОВ, Казань-2018.The scientific literature indicates the exact figures for the removal of chemical elements from the soil by the amount of agricultural products received, see, for example, the Methodological Manual for practical exercises on the discipline “Fertilizer system in crop rotations”, KAZAN FEDERAL UNIVERSITY, INSTITUTE OF ECOLOGY AND NATURE MANAGEMENT, Department of Soil Science, L. YU. RYZHIKH, A.I. LIPATNIKOV, Kazan-2018.

На основании представленных в заявке исследований, при применении предложенной композиции в почве сохраняется до 91,31% от внесенного азота на ранних стадиях вегетации, при этом, при использовании только карбамида сохраняется только 47,24% от внесенного азота, таким образом, при равных условиях обработки почвы и обработки растений, на основе таблиц выноса элементов на единицу продукции, фактическая урожайность на практике однозначно увеличивается.Based on the studies presented in the application, when using the proposed composition, up to 91.31% of the applied nitrogen is retained in the soil in the early stages of vegetation, while using only carbamide, only 47.24% of the applied nitrogen is retained, thus, under equal conditions tillage and plant processing, based on the tables of removal of elements per unit of production, the actual yield in practice clearly increases.

Важнейшим фактором, определяющим выбор дополнительных компонентов, была их доступность, относительно низкая стоимость, эффективность их использования и экологическая безопасность. Кроме расширения арсенала удобрений, заявляемая композиция для гранулированного удобрения, по мнению заявителя, именно сейчас, будет пользоваться отличным спросом, поскольку позволит существенно повысить эффективность применения азотных удобрений на основе карбамида, что приведет к увеличению урожайности и качества сельскохозяйственной продукции, а также позволит повысить эффективность сельскохозяйственного производства. Заявляемая композиция для гранулированного удобрения, по мнению заявителя, позволяет удовлетворить давно существующую потребность в средстве такого назначения.The most important factor determining the choice of additional components was their availability, relatively low cost, efficiency of their use and environmental safety. In addition to expanding the arsenal of fertilizers, the proposed composition for granular fertilizer, according to the applicant, right now, will be in great demand, since it will significantly increase the efficiency of the use of nitrogen fertilizers based on urea, which will lead to an increase in yield and quality of agricultural products, and will also increase efficiency. agricultural production. The claimed composition for granular fertilizer, according to the applicant, allows you to meet the long-existing need for a tool for this purpose.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Claims (4)

1. Композиция для гранулированного удобрения, содержащая карбамид и функциональные добавки, отличающаяся тем, что в качестве функциональных добавок композиция содержит сульфат аммония и ингибитор уреазы алкилбензилдиметиламмония хлорид, выбранный из группы четвертичных аммониевых солей, взятых в соотношении, мас. %:1. Composition for granular fertilizer containing urea and functional additives, characterized in that as functional additives the composition contains ammonium sulfate and urease inhibitor alkylbenzyldimethylammonium chloride, selected from the group of quaternary ammonium salts, taken in the ratio, wt. %: КарбамидUrea 50 – 94%50 - 94% Сульфат аммонияAmmonium sulfate 5 – 45%5 - 45% Алкилбензилдиметиламмония хлоридAlkylbenzyldimethylammonium chloride 0,3 – 5% 0.3 - 5%
2. Композиция для гранулированного удобрения, содержащая карбамид и функциональные добавки, отличающаяся тем, что в качестве функциональных добавок композиция содержит сульфат аммония и ингибитор уреазы дидецилдиметиламмония хлорид, выбранный из группы четвертичных аммониевых солей, взятых в соотношении, мас. %:2. Composition for granular fertilizer containing urea and functional additives, characterized in that as functional additives the composition contains ammonium sulfate and urease inhibitor didecyldimethylammonium chloride, selected from the group of quaternary ammonium salts, taken in the ratio, wt. %: КарбамидUrea 50 – 94%50 - 94% Сульфат аммонияAmmonium sulfate 5 – 45%5 - 45% Дидецилдиметиламмония хлоридDidecyldimethylammonium chloride 0,3 – 5%0.3 - 5%
RU2021123872A 2021-08-11 2021-08-11 Composition for granular fertilizer based on carbamide RU2772944C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280067548.0A CN118076573A (en) 2021-08-11 2022-05-31 Composition for granulated urea fertiliser
EP22741583.3A EP4347536A2 (en) 2021-08-11 2022-05-31 Composition for granular urea-based fertilizer
PCT/RU2022/000182 WO2023018351A2 (en) 2021-08-11 2022-05-31 Composition for granular urea-based fertilizer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2772944C1 true RU2772944C1 (en) 2022-05-27

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394799C1 (en) * 2008-12-26 2010-07-20 Закрытое акционерное общество "Завод минеральных удобрений Кирово-Чепецкого химического комбината" (ЗАО "ЗМУ КЧХК") Granular nitrogen fertiliser based on ammonium nitrate and carbamide and method of producing said fertiliser
AU2005282429B2 (en) * 2004-09-07 2011-11-24 Pure Bioscience Silver dihydrogen citrate compositions
RU2698182C1 (en) * 2016-07-28 2019-08-22 Эксион Лэбс Инк. Polymer-based antimicrobial compositions and a method for use thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2005282429B2 (en) * 2004-09-07 2011-11-24 Pure Bioscience Silver dihydrogen citrate compositions
RU2394799C1 (en) * 2008-12-26 2010-07-20 Закрытое акционерное общество "Завод минеральных удобрений Кирово-Чепецкого химического комбината" (ЗАО "ЗМУ КЧХК") Granular nitrogen fertiliser based on ammonium nitrate and carbamide and method of producing said fertiliser
RU2698182C1 (en) * 2016-07-28 2019-08-22 Эксион Лэбс Инк. Polymer-based antimicrobial compositions and a method for use thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2547451T3 (en) Use of calcium polysulphide, potassium polysulphide, calcium thiosulfate and magnesium thiosulfate as urease inhibitors
BR112017023308B1 (en) COMPOSITION COMPRISING N-(N-BUTYL)-THIOPHOSPHORIC TRIAMIDE ADDUCTS, METHOD FOR FORMING A FERTILIZER COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCTION OF A UREASE INHIBITOR FERTILIZER
BRPI0807040A2 (en) FERTILIZER-POLYMER MIXTURES THAT INHIBIT NITRIFICATION IN SOILS.
US11866384B2 (en) Compositions and their use in agricultural applications
CN109134157A (en) A kind of nitric fulvic acid compound fertilizer and preparation method thereof
BR112020022585A2 (en) composition of improved urea mixture and method for making it
US11332412B2 (en) Urea-based composition comprising elemental sulphur and method for the manufacture thereof
RU2772944C1 (en) Composition for granular fertilizer based on carbamide
EA043695B1 (en) COMPOSITION FOR GRANULATED FERTILIZER BASED ON UREA
EP4347536A2 (en) Composition for granular urea-based fertilizer
US5454850A (en) Calcium phosphate and urea phosphate soluble compound fertilizer compositions
US8968440B1 (en) Fertilizer production
US5261939A (en) Nitrification-inhibiting agent
Gezerman Effects of ammonium thiosulfate and guanyl thiourea as calcium ammonium nitrate inhibitors on fertilization and plants
RU2168487C1 (en) Liquid nitrogen-potassium fertilizer
Yakovleva et al. Effect of mineral and organic fertilizers on potassium leaching in sandy loam soils
LT5200B (en) Liquid nitrogen-potash fertiliser
Jaswal et al. Fertilizers and their roles in plant growth
Jaswal Chapter-6 Fertilizers and Their Role in Plant Growth
LT5297B (en) Liquid complex fertilizer
JPH0470276B2 (en)
RU2251246C2 (en) Method for utilizing of phosphate flour as fertilizer
PL438497A1 (en) Method of obtaining granular multi-component organic-mineral fertilizer
Koncius Impact of anthropogenic factors on the change of limed soil properties.
SK9827Y1 (en) Liquid fertilizer