UA90250C2 - Спосіб одержання гранул сечовини, застосування сполуки карбонової кислоти, а також застосування цієї сполуки та розчинника - Google Patents

Abstract

Винахід стосується способу одержання гранул сечовини з поліпшеними властивостями, особливо тенденції до злежування, утворення пилу й характеристик піноутворення у водному середовищі, шляхом уведення сполуки до поверхні гранул сечовини, причому сполука є сполукою карбонової кислоти загальної формули XY-Z-COOH, в якій Z означає насичений або ненасичений вуглеводень з 1-25 атомами вуглецю і Х та Y вибрані з групи, яка складається з атома водню або полярної функціональної групи, де полярна функціональна група вибрана з групи, яка складається з карбоксильної групи, гідроксильної групи, аміногрупи або ацетальної групи, і сполуку вводять у вигляді розчину в полярному розчиннику в грануляти сечовини, які потім висушують. Також винахід стосується застосування сполуки та розчинника в цьому способі.

Description

Винахід стосується способу поліпшення властивостей гранулятів сечовини, які найбільше стосуються тенденції до злежування, утворення пилу і характеристик піноутворення у водному середовищі, шляхом уведення добавок до сечовини.

Сечовина широко використовується в багатьох напрямах, таких як виробництво добрив, інгредієнт для корму рогатої худоби і виробництво клею та меламіну. Гранули сечовини виробляють головним чином або затвердінням розбризкуваного розплаву сечовини, або способом грануляції. Перш ніж досягнути цільового застосування, гранули сечовини часто зазнають тривалого терміну зберігання і міжконтинентального перевезення. Тому сечовина повинна бути неламкою і незлежуваною. Для отримання міцних гранулятів часто до розплаву сечовини додають похідне формальдегіду, таке як сечовино-формальдегідну смолу.

Сечовинні зразки чутливі до грудкування через зберігання під тиском, міграції вологи та високі температури. Для усунення даного явища можуть бути застосовані покриття на основі полівінілацетату та поверхнево-активних сполук, таких як описані в патенті США 4812158. Дані покриття, однак, мають недостатню активність проти злежування після обробки гранул сечовини, особливо у вологих і теплих умовах.

Дані добавки проти злежування містять поверхнево-активні сполуки, які прискорюють утворення дусту сечовини в умовах вогкості. Підвищена кількість дрібних частинок буде збільшувати злежування сечовини і може викликати серйозні пилові проблеми під час перевезення/переробки. Крім того, присутність поверхнево- активних компонентів може спричинити підвищення піноутворення при застосуванні сечовини у водному середовищі, що звичайно використовується у виробництві клею і розчинах сечовина-нітрат амонію.

У зв'язку з тим, що досі існують проблеми у виробництві гранулятів сечовини, є потреба в хімічному продукті, який може бути використаний як добавка до сечовини для зниження тенденції до злежування й утворення пилу з гранул. Дана сполука повинна додаватися у невеликій кількості на поверхню гранул, бути недорогою, ефективною, бути непіноутворювальною і безпечною для навколишнього середовища.

Тому предметом даного винаходу є така сполука. Завдання винаходу вирішується за допомогою способу згідно з преамбулою, в якому добавка містить сполуку карбонової кислоти загальної формули ХУ-(2)-СООН, у якій 7 означає насичений або ненасичений вуглеводень з 1-25 атомами вуглецю і Х і М вибрані з групи, що складається з атома водню або полярної органічної функціональної групи, і в якому добавку вводять у вигляді водного розчину в грануляти сечовини, які потім висушують.

Переважно полярна органічна функціональна група вибрана з групи, що складається з карбоксильної групи, гідроксильної групи, аміногрупи або ацетальної групи.

Встановлено, що з даних полярних функціональних груп гідроксильні групи та карбоксильні групи забезпечують найкращі характеристики щодо запобігання злежуванню. Додатково з'ясувалося, що утворення пилу в оброблених гранулятів сечовини було помітно знижене. Крім того, було показано, що похідні карбонової кислоти не викликають ніякого ціноутворення при застосуванні сечовини з покриттям у виробництві клею.

Найкращі результати зі сполукою за винаходом отримані коли Х являє собою атом водню або гідроксильну групу, і У являє собою карбоксильну групу.

Сполука карбонової кислоти за даним винаходом застосовується до гранулятів сечовини в полярному розчиннику, переважно у воді. Концентрація даної сполуки в даному розчині повинна становити 0,5-6Омас.9о, переважно 5-3Омас.бо. У даній концентрації сполука повністю розчинна і служить гарантією того, що на поверхні сечовини відбувається основна рекристалізація.

Достатнє покриття гранул сечовини сполукою за даним винаходом може бути отримано шляхом використання кількості сполуки карбонової кислоти, що дорівнює 100-10000ч/млн, переважно 500-3000ч/млн відносно маси гранул сечовини.

Застосування водного розчину до гранул сечовини здійснюється при температурі даних гранул від 30 до 90"С, переважно при 40-7070.

Винахід також стосується сполуки карбонової кислоти, призначеної для застосування в способі за даним винаходом, при цьому сполука відрізняється тим, що вона має загальну формулу ХУ-2-СООН, у якій 7 означає насичений або ненасичений вуглеводень з 1-25 атомами вуглецю і Х та У вибрані з групи, що складається з атома водню або полярної органічної функціональної групи.

Для демонстрації переваги способу і сполуки за даним винаходом був проведений ряд дослідів.

Добавки доставлені фірмою бідта-Аїагісни. Дані сполуки розчиняли у воді з концентрацією 2095 (мас./мабс), якщо не застережено інше. Використовувані гранули сечовини зсередини оброблені сечовино- формальдегідною смолою і доставлені фірмою Нуаго Аді 5іцїзкі! В.М., Нідерланди.

Перед нанесенням покриття сечовину (1,0 кілограм на зразок) зберігали в герметичних пластикових ємностях у термостаті при 50"С протягом 16 годин. Обробку проводили у такий спосіб. Сечовину вміщують в обертовий барабан для нанесення покриття, який має температуру приблизно 50"С. Потім на добриво розбризкують покриття у кількості 0-5000ч/млн з подальшим обертанням барабана протягом додаткових 5 хвилин. Оброблене добриво переносять у пластикову посудину. Після закривання посудини сечовині дозволяють охолодитися нижче кімнатної температури протягом 24 годин.

Приклад 1

Для підвищення злежування сечовини гранулам надавали можливість поглинути до 0,590 води під час зберігання їх у кліматичній камері (температура - 20"С, відносна вологість - 8095). Тенденцію до грудкування, а також стисливість гранул сечовини оцінювали наповненням прозорої круглої трубки з внутрішнім діаметром

Зсм за допомогою 40 грамів «вологої» сечовини. У трубку вводили плунжер, за допомогою якого на зразок чинили тиск приблизно в б0ОкПа. Відразу після застосування надмірного тиску і знову через 24 години вимірювали масу сечовинної колонки. З даних двох величин (А висоти (95) обчислювали відносну різницю у висоті яка являє собою міру стисливості. Тенденцію до грудкування гранул сечовини визначали вимірюванням сили (М) руйнування злежаного зразка, що утворився у прозорій круглій трубці. Результати являють собою середні значення зі, щонайменше, п'яти вимірювань.

Наступні добавки були перевірені у вигляді 2095 розчинів у воді при застосуванні в дозі 1500мг на кілограм сечовини.

Стисливість (А висоти (96)) 1 суміш, розкриту в патенті США 4812158, використовували як препарат, що складається з 6795 (мас/мас.) води, 1195 (мас./мас.) полівінілацетату і 2295 (мас/мас.) алкілсульфату; 2 розчин нагрівали до 502С перед обробкою сечовини;

З застосовували як 1095 суспензію при 802С в дозі ЗО0Оч/млн.

Даний дослід чітко показує, що тенденція до злежування гранул сечовини може бути знижена аж до 60905 при обробці сечовини сполукою карбонової кислоти, заміщеною полярною групою. Суміш за патентом США 4812158 підвищувала грудкування. Подібні результати отримані для карбоксилатумісної добавки, а саме, для

К-Мма тартрату. З'ясувалося, що зниження тенденції до злежування гранул сечовини найбільше виявляється при використанні дикарбонових кислот. Стисливість усієї обробленої сечовини мало порівнювана з іншими типами сечовини. Однак у всіх випадках обробка гранул сечовини карбоновими кислотами знижує стисливість сечовини. Оскільки жорсткість сечовини буде підвищуватися, то сечовина буде менше схильна до злежування.

Приклад 2

Вплив дозування добавки на гранули сечовини досліджували з використанням 2095 (мас/мас.) розчину бурштинової кислоти у воді. Розчин нагрівали до 50"С перед обробкою сечовини.

Стисливість (А висоти (95))

Досліди показують, що оптимальне дозування для поверхневої обробки гранулятів сечовини за допомогою добавки за даним новим винаходом складає від 500 до З000ч/млн відносно маси сечовини.

Приклад З

Рівень пилу в оброблених гранулах сечовини був досліджений у такий спосіб. Після покриття зразків за прикладом 1 (1500ч/млн добавки відносно маси сечовини) 250 грамів даних оброблених гранул сечовини зберігали при 40"С протягом чотирьох тижнів. Потім 50 грамів (точно зважених) сечовини переносили в 500мл тригорлу круглодонну колбу. Колбу забезпечували скляною колонкою і газовим капіляром, сполученим із циліндром зі стислим повітрям. Кінець газового капіляра вміщують у сечовину. Протягом 15 хвилин через сечовину продувають повітря (надмірний тиск 2 бари), що приводить до утворення псевдозрідженої системи.

Масу сечовини, що залишилася, визначали на аналітичних терезах. Втрата маси являє собою показник кількості вільного пилу. Сечовину зворотно переносили в тригорлу колбу. Через сечовину протягом 1 хвилини продувають стисле повітря, спричинює утворення абразивного пилу. Сечовину, що залишилася, зважували на аналітичних терезах. Друга втрата маси являє собою показник абразивного пилу. Визначення виконували у двократному повторі.

Контроль(бездобавки).ї /-/-:/ | /////р/Др56777777 | 77777780 136

4-Аміномаслянакислотаїд /-:/ | 3477 | 77777765 11111199 1 суміш, розкриту в патенті США 4812158, використовували як препарат, що складається з 6795 (мас./мас.) води, 1195 (мас./мас.) полівінілацетату і 2295 (мас./мас.) алкілсульфату; 2 розчин нагрівали до 507С перед обробкою сечовини;

З застосовували як 1095 суспензію при 802С в дозі ЗО0Оч/млн.

Було показано, що утворення пилу може в основному пригнічуватися шляхом обробки сечовини сполуками, що містять карбонову кислоту.

Приклад 4

Піноутворювальну властивість сечовини з покриттям вивчали проведенням невеликого досліду з виробництва деревного клею. З цією метою 40 грамів сечовини переносили в 2-літрову скляну хімічну склянку.

Сечовину розчиняли в суміші 50мл демінералізованої води і 45мл формальдегіду (3795). Суміш перемішували магнітною мішалкою при постійній швидкості (3750б/хв) і нагрівали до 90"С. У момент досягнення 907 негайно додавали імл крижаної оцтової кислоти, при цьому відбувалося сильне пінення. Досягнутий найвищий рівень піни відмічали на склянці. Відповідний об'єм являє собою показник ціноутворення: чим менший об'єм, тим менша тенденція до ціноутворення. Результати являють собою середні значення зі, щонайменше, двох вимірювань.

Наступні добавки були перевірені у вигляді 2095 розчинів у воді при застосуванні в дозі 1500ч/млн відносно маси сечовини. (мл)

Полівінілацетат: алкілсульфат - 1 суміш, розкриту в патенті США 4812158, використовували як препарат, що складається з 6795 (мас/мас.) води, 11905 (мас./мас.) полівінілацетату і 2295 (мас/мабс.) алкілсульфату.

Невеликий дослід з виробництва деревного клею показав, що добавки за даним винаходом порівняно з контрольним продуктом не викликають додаткового піноутворення, коли застосовується оброблена сечовина у водному середовищі. Це очікувалося, тому що сполуки самі по собі не мають поверхнево-активних властивостей.

Приклад 5

Для оцінки експлуатаційних характеристик покриттів гранул сечовини, що містять карбонову кислоту, гранули сечовини, вільні від формальдегіду, обробляли відібраними добавками. Потім сечовині надавали можливість поглинути до 0,295 води шляхом зберігання в кліматичній камері. Тенденція до грудкування, а також стисливість гранул була досліджена, як описано в прикладі 1.

Наступні добавки були перевірені у вигляді 2095 розчинів у воді при застосуванні в дозі 500Омг на кілограм сечовини.

Стисливість (А висоти (90) Тенденція до грудкування (М)

Контроль (без добавки)

Полівінілацетат: алкілсульфат 5 12!

Яблучнакислота.ї/-/-://1/Ї7777777711111112111111111111Ї11111111110911111 1 суміш, розкриту в патенті США 4812158, використовували як препарат, що складається з 67905 (мас/мас.) води, 1195 (мас/мас.) полівінілацетату і 22905 (мас./мас.) алкілсульфату; 2 розчин нагрівали до 507С перед обробкою гранул сечовини.

Дослід показує, що грудкування гранул сечовини може бути значно знижене шляхом використання покривних добавок за даним винаходом.

Claims (12)

1. Спосіб одержання гранул сечовини з поліпшеними властивостями, особливо тенденції до злежування, утворення пилу й характеристик піноутворення у водному середовищі, шляхом уведення сполуки до поверхні гранул сечовини, який відрізняється тим, що сполука є сполукою карбонової кислоти загальної формули ХУ-7-СООН, в якій 7, означає насичений або ненасичений вуглеводень з 1-25 атомами вуглецю і Х та У вибрані з групи, яка складається з атома водню або полярної функціональної групи, де полярна функціональна група вибрана з групи, яка складається з карбоксильної групи, гідроксильної групи, аміногрупи або ацетальної групи, і сполуку вводять у вигляді розчину в полярному розчиннику до поверхні гранул сечовини, які потім висушують.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що полярний розчинник являє собою воду.

3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що 7; містить 2-5 атомів вуглецю.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що Х являє собою атом водню або гідроксильну групу, і У являє собою карбоксильну групу.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що водний розчин має концентрацію сполуки карбонової кислоти, яка дорівнює 0,5-60 мас. 90.

6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що вказана концентрація дорівнює 5-30 мас. 90.

7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що концентрація сполуки карбонової кислоти відносно маси сечовини становить 100-10000 ч/млн., переважно 500-3000 ч/млн.

8. Спосіб за п. І, який відрізняється тим, що протягом додання водного розчину температура сечовини дорівнює 30-90 "С, переважно 40-70 2С.

9. Застосування сполуки карбонової кислоти формули ХУ-7-СООН, у якій 7 означає насичений або ненасичений вуглеводень із 1-25 атомами вуглецю і Х та У вибрані з групи, яка складається з атома водню або полярної функціональної групи, де полярна функціональна група вибрана з групи, яка складається з карбоксильної групи, гідроксильної групи, аміногрупи або ацетальної групи, у способі за будь-яким з попередніх пунктів як добавки до сечовини.

10. Застосування за п. 9, де 7. містить 2-5 атомів вуглецю.

11. Застосування за п. 10, де Х являє собою атом водню або гідроксильну групу, і У являє собою карбоксильну групу.

12. Застосування сполуки карбонової кислоти формули ХУ-7-СООН, у якій / означає насичений або ненасичений вуглеводень із 1-25 атомами вуглецю і Х та У вибрані з групи, яка складається з атома водню або полярної функціональної групи, де полярна функціональна група вибрана з групи, яка складається з карбоксильної групи,

гідроксильної групи, аміногрупи або ацетальної групи, і розчинника в способі за будь-яким з попередніх пунктів як добавки до сечовини.