WO2018097805A1 - Engrais multiple et son procédé de fabrication - Google Patents

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WO2018097805A1
WO2018097805A1 PCT/TN2017/000007 TN2017000007W WO2018097805A1 WO 2018097805 A1 WO2018097805 A1 WO 2018097805A1 TN 2017000007 W TN2017000007 W TN 2017000007W WO 2018097805 A1 WO2018097805 A1 WO 2018097805A1
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multiple chemical
chemical fertilizer
urea
potassium
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PCT/TN2017/000007
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Inventor
Mohamed QUADDAY
Hamza DAHMANI
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Quadday Mohamed
Dahmani Hamza
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C9/00—Fertilisers containing urea or urea compounds
    • C05C9/02—Fertilisers containing urea or urea compounds containing urea-formaldehyde condensates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
    • C05B7/00—Fertilisers based essentially on alkali or ammonium orthophosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C9/00—Fertilisers containing urea or urea compounds
    • C05C9/005—Post-treatment

Definitions

  • Multiple Fertilizer and its Manufacturing Process is a chemical fertilizer dedicated mainly to the input of nitrogen, phosphate, potassium and, possibly, other elements for the soil amendment in the agricultural sector while having the ability to be marketed as a solution or in the form of solid granules which may contain 20% of each major element (NPK: 20-20-20) with or without the presence of other minor elements.
  • the multiple chemical fertilizer industry mainly NP, NK and NPK, has several technical, economic and environmental issues, including:
  • the invention of this fertilizer aims to minimize the cost of producing multiple fertilizers and to improve the yield of the product in order to save production resources, reduce the quantities used by the farmer and increase the profit margin. profit of the producers compared to the current market.
  • Several solutions have also been explored for the risks of contamination of ground water tables and the release of gaseous pollutants while attempting and trying to limit them, contain and limit their effects. Presentation of the product and its manufacturing process:
  • the present invention derives from a manufacturing process specially designed for this product which amounts to the polymerization (complexation) of urea with formaldehyde in a solution of monopotassium phosphate or dihydrogenphosphate of potassium (KH 2 P0 4 ) catalyzed by an acid, the production of which is carried out as follows:
  • the initial mixture of urea, KH 2 PO 4 and formaldehyde or formaldehyde can be made from these substances in pure form, industrial grades, or other concentrations.
  • the final product can contain 20% of each major element (Nitrogen, Phosphate and Potassium) after drying because the initial mixture can accommodate moderate variations of the mass percentages relative to its compounds.
  • the final product may contain one or more nutrients other than N, P and.
  • Urea may be partially substituted by ammonium nitrate and / or other products containing Nitrogen.
  • KH 2 PO 4 may be partially or completely substituted by KCl (potassium chloride) and / or other products containing potassium, phosphate or both.
  • the catalyst acid of the reaction may be weak, strong or a mixture; however, a weak and / or dilute acid gives a more malleable paw that can facilitate the granulation of the product while a strong and / or concentrated acid limits the reaction time. It is strongly recommended not to use acids that give salts with the ability to deteriorate the quality of the fertilizer.
  • the mixture, after the addition of the catalyst, may or may not require moderate agitation according to industrial manufacturing techniques.
  • This product takes longer to release all of the nutrients it contains in the soil as it dissolves immediate and early affects only a part of the fertilizer while the rest is released more slowly and in a delayed manner for a variable duration depending on the nature and, especially, the acidity or alkalinity of the soil; This results in: ⁇ The mitigation of groundwater contamination by the drainage of chemicals through precipitation.
  • the manufacturing process of this fertilizer is characterized by the facilitation of the granulation phase in view of the pasty form of the product at the end of the chemical reaction previously explained.
  • the procedure which contributes to a very good quality, envisaged and specially designed for the manufacture of this product comprises the steps listed as follows:
  • ⁇ KC1 between 2% and 12%.
  • said invention entitled “Multiple Fertilizer and its Manufacturing Process” refers to a chemical fertilizer that substantially improves the soil with nitrogen, phosphate and potassium for a period longer than those of common fertilizers.
  • this product reduces the risk of groundwater contamination by drainage of chemicals through precipitation and irrigation water.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

La présente invention intitulée «Engrais Multiple et son Procédé de Fabrication» s'agit d'un engrais chimique dédié principalement à l'apport en matière d'Azote, Phosphate, Potassium et, éventuellement, d'autres éléments pour l'amendement des sols dans le secteur agricole tout en ayant l'aptitude à être commercialisé sous forme de solution ou de granulés solides qui peuvent contenir 20% de chaque élément majeur (NPK : 20-20-20) avec ou sans présence d'autres éléments mineurs. Cet engrais multiple est inventé dans le but de résoudre les problématiques techniques, économiques et environnementales suivantes : • Coût de production élevé. • Les difficultés techniques rencontrées dans la fabrication industrielle d'engrais multiples à l'état solide et le recourt à l'ajout des additifs coûteux. • Contamination des nappes d'eau phréatiques par drainage des substances chimiques par les précipitations, surtout les nitrates, qui s'infiltrent dans le sol. • Faible rendement des engrais qui résulte de la perte des éléments nutritifs par drainage ou autre.

Description

Description de l'invention
«Engrais Multiple et son Procédé de Fabrication»
Introduction et domaine technique de l'invention :
Comme l'indique le nom de l'invention, «Engrais Multiple et son Procédé de Fabrication» ; il s'agit d'un engrais chimique dédié principalement à l'apport en matière d'Azote, Phosphate, Potassium et, éventuellement, d'autres éléments pour l'amendement des sols dans le secteur agricole tout en ayant l'aptitude à être commercialisé sous forme de solution ou sous forme de granules solides qui peuvent contenir 20% de chaque élément majeur (NPK : 20-20-20) avec ou sans présence d'autres éléments mineurs.
Technique antérieure et problématiques :
L'industrie d'engrais chimiques multiples, principalement NP, NK et NPK, rencontre plusieurs problématiques techniques, économiques et environnementales dont on peut citer :
• Coût de production élevé,
• Les difficultés techniques rencontrées dans la fabrication industrielle d'engrais multiples à l'état solide. • Le recourt à l'ajout des additifs coûteux pour aboutir à un produit sous forme de granules ou pellets solides.
• Contamination des nappes d'eau phréatiques par drainage des substances chimiques, surtout les nitrates, par les précipitations qui s'infiltrent dans le sol.
• Faible rendement des engrais qui résulte de la perte des éléments nutritifs par drainage.
Solutions et effets avantageux apportés :
L'invention de cet engrais a pour objectif l'aboutissement à minimiser le coût de production des engrais multiples et à améliorer le rendement du produit afin d'économiser les ressources de productions, réduire les quantités utilisées par l'agriculteur et augmenter la marge du profit du producteurs par rapport au marché actuel. On a également prospecté plusieurs solutions pour les risques de contamination des nappes d'eaux phréatiques et le dégagement des polluants gazeux tout en tentant et essayant de les borner, contenir et limiter leurs effets. Exposé du produit et de son procédé de fabrication :
La présente invention dérive d'un procédé de fabrication spécialement conçu pour ce produit qui revient à la polymérisation (complexation) de l'urée avec le formaldéhyde dans une solution de phosphate de monopotassium ou dihydrogénophosphate de potassium (KH2P04) catalysée par un acide dont la fabrication se réalise comme suit :
1. Mélanger l'urée, le KH2P04 et le formaldéhyde dans l'eau. 2. Agitation jusqu'à l'homogénéisation du mélange.
3. Ajout du catalyseur.
4. Agitation si nécessaire.
5. Attente avec ou sans maintien de l'agitation jusqu'à la fin de la réaction.
6. Séchage qui peut être suivi ou non par la granulation du produit obtenu.
Mélanger l'urée, le KH2P04 et le formaldéhyde dans l'eau peut se faire selon plusieurs méthodes dont, parmi eux, on cite les suivantes :
L'ajout du H2P04 et de l'urée au formol.
Ajouter de l'urée et du formaldéhyde à une solution aqueuse de KH2P04.
Ajouter le KH2P04 et le formaldéhyde à une solution aqueuse de l'urée. L'essentiel est d'avoir un mélange aqueux de ces trois substances sans que l'urée et le formaldéhyde restent mélangés, eux seuls, pendant une durée suffisante à l'amorçage de quelconque réaction de polymérisation qui peut dégrader la qualité du produit de la réaction.
Le mélange initial de l'urée, le KH2P04 et le formol ou formaldéhyde peut être réalisé à partir de ces substances dans la forme pure, de qualités industrielles, ou autres concentrations.
Le produit final peut contenir 20% de chaque élément majeur (Azote, Phosphate et Potassium) après séchage car le mélange initial peut accommoder des variations modérées des pourcentages massiques relatifs à ses composés. En outre, le produit final peut contenir un ou plusieurs éléments nutritifs autres que N, P et .
La proportion du formaldéhyde par rapport à l'urée ne permet qu'une légère modification alors que la proportion du KH2P04 peut tolérer de plus importantes variations.
Dans le but de modifier les proportions massiques des éléments nutritifs dans le produit final, l'Urée peut-être partiellement substituée par le nitrate d'ammonium et/ou autres produits contenants de l'Azote. Le KH2P04 peut être partiellement ou complètement substitué par le KC1 (Chlorure de potassium) et/ou autres produits contenants du potassium, du phosphate ou les deux.
La réaction est catalysée essentiellement par les acides :
L'acide catalyseur de la réaction peut être faible, fort ou un mélange ; cependant, un acide faible et/ou dilué donne une patte plus malléable et susceptible de faciliter la granulation du produit alors qu'un acide fort et/ou concentré limite le temps de réaction. Il est fortement recommandé de ne pas utiliser les acides qui donnent des sels ayant la capacité de détériorer la qualité de l'engrais.
Le mélange, après l'ajout du catalyseur, peut ou non exiger une agitation modérée selon les techniques de fabrication industrielle.
L'attente de la fin de réaction varie énormément avec la quantité, la nature et la concentration du catalyseur utilisé.
Pour obtenir une patte malléable et en parfait état pour la granulation, un séchage modéré est suffisant.
Ce produit prend plus de temps pour libérer la totalité des éléments nutritifs qu'il contient dans le sol encaissant car la dissolution immédiate et précoce ne touche qu'une partie de l'engrais alors que le reste est libéré plus lentement et d'une manière attardée pendant une durée variable selon la nature et, surtout, l'acidité ou alcalinité du sol ; ce qui en résulte : β L'atténuation de la contamination de la nappe d'eau phréatique par le drainage des substances chimiques par les précipitations.
• L'augmentation du rendement d'assimilation de l'engrais par les plantes.
Le procédé de fabrication de cet engrais est caractérisé par la facilitation de la phase de granulation vu la forme pâteuse du produit à la fin de la réaction chimique précédemment expliquée.
Mode opératoire :
Pour satisfaire l'objectif principal de l' invention qui se résume par l'amendement des sols en éléments nutritifs pour le secteur agricole, le mode opératoire, qui contribue à une très bonne qualité, envisagé et spécialement conçu pour la fabrication de ce produit comporte les étapes énumérées comme suit :
1. Mélanger du KH2P04, du KC1, du nitrate d'ammonium, de l'urée et du formol dans les proportions massiques suivante : ■ Formol : entre 24 % et 40 %.
■ KH2P04 : entre 20 % et 40 %.
■ Urée : entre 12 % et 32 %.
■ KC1 : entre 2 % et 12 %.
■ Nitrate d'ammonium : 2 % et 18 %.
2. Agitation pendant quelques minutes jusqu'à l'homogénéisation du mélange.
3. Ajout de l'acide Chlorhydrique concentré comme catalyseur. 4. Agitation.
5. Attendre pour un maximum de 30 minutes pour que la réaction prenne lieu.
6. Granulation et séchage.
Récapitulatif :
Ainsi, ladite invention, intitulée «Engrais Multiple et son Procédé de Fabrication», revient à un engrais chimique qui amende le sol, essentiellement, par l'azote, le phosphate et le potassium pendant une durée supérieures à celles des engrais courants.
En outre de son rendement et efficacité nettement supérieurs, ce produit réduit les risques de contamination des nappes phréatiques par drainage des substances chimiques par les précipitations et les eaux d'irrigation.

Claims

Revendications
1. Un engrais chimique multiple contenant les trois éléments majeurs ; Azote (N), Potassium (K) et Phosphore (P), est caractérisé en ce que sa composition dérive, essentiellement, à partir d'un mélange de dihydrogénophosphate de potassium (KH2P04), de l'urée et du formaldéhyde.
2. Un Engrais Chimique Multiple, selon la revendication 1, est caractérisé en ce que la composition initiale peut avoir une multitude de changements comme suit :
■ L'Urée peut être partiellement substituée par le Nitrate d'ammonium ou autre produit contenant de l'Azote.
■ Le KH2P04 peut être partiellement ou complètement substitué par le KC1 (Chlorure de potassium) et/ou autres produits contenants du Potassium, du Phosphate ou les deux.
3. Un Engrais Chimique Multiple, selon la revendication 1, est caractérisé en ce que le mélange aqueux initial de formaldéhyde, du KH2P04 et de l'urée peut être réalisé selon quelconque méthode où l'urée et le formaldéhyde ne restent mélangés, eux seuls, pendant une durée suffisante pour l'amorçage de quelconque réaction chimique de polymérisation/complexation ou autre.
4. Un Engrais Chimique Multiple, selon la revendication 1, est caractérisé en ce que ledit engrais chimique multiple est synthétisé à partir de l'urée, le KH2P04; le formaldéhyde et/ou autres produits chimiques dans leurs formes pures ou à partir de leurs formes de qualités industrielles et/ou commerciales.
5. Un Engrais Chimique Multiple, selon la revendication 1 , est caractérisé en ce que les proportions massiques dans le mélange initial sont comme suit :
■ Formol : entre 24 % et 40 %.
■ KH2P04 : entre 20 % et 40 %.
■ Urée : entre 12 % et 32 %.
■ KC1 : entre 2 % et 12 %.
■ Nitrate d'ammonium : 2 % et 18 %.
6. Un Engrais Chimique Multiple, selon la revendication 1, est caractérisé en ce que ledit engrais chimique multiple peut contenir plusieurs oligo-éléments et/ou éléments en traces autres que l'Azote, le Potassium et le Phosphore ajoutés pendant ou à la fin de la réaction chimique. Ces éléments sont le fer, le Calcium, le Sulfate, le Manganèse, le Magnésium, le Cuivre et/ou autres éléments sous différentes formes chimiques.
7. Un procédé de fabrication d'engrais chimiques multiples contenant les trois éléments majeurs Azote, Potassium et Phosphore avec ou sans la présence des oligoéléments et/ou éléments en traces est caractérisé en ce que une séquence de différentes phases, dudit procédé de fabrication d'engrais chimique multiple, se déroulent comme suit : a) Mélanger l'urée, le KH2P04 et le formaldéhyde, avec ou sans la présence des oligoéléments et/ou des éléments en traces, dans l'eau.
b) Agitation jusqu'à l'homogénéisation du mélange et dissolution des réactifs.
c) Ajout du catalyseur.
d) Agitation, si nécessaire, selon le procédé industriel. e) Séchage, si nécessaire.
f) Granulation, pelletisation ou broyage du produit obtenu.
8. Un procédé de fabrication d'engrais chimiques multiples, selon la revendication 7, est caractérisé en ce que le catalyseur de la réaction de polymérisation/complexation peut être un acide faible, fort ou un mélange d'acides.
9. Un procédé de fabrication d'engrais chimiques multiples, selon la revendication 7, est caractérisé en ce que la modification de la quantité, la nature et/ou la concentration du catalyseur utilisé peut causer la variation du temps nécessaire pour que la réaction de polymérisation/complexation soit complète.
10. Un procédé de fabrication d'engrais chimiques multiples, selon la revendication 7, est caractérisé en ce que le produit à la fin de la réaction de polymérisation/complexation est sous forme de patte.
11. Un procédé de fabrication d'engrais chimiques multiples, selon la revendication 7, est caractérisé en ce que le produit dudit procédé de fabrication d'engrais chimiques multiples est sous forme solide (granules, poudre et/ou pellets).
12. Un Engrais Chimique Multiple, selon la revendication 1, est caractérisé en ce que son utilisation est pour l'amendement des sols en matière d'Azote, Phosphate et Potassium sous différentes formes ioniques avec ou sans la présence des oligoéléments et/ou éléments en traces.
13. Un Engrais Chimique Multiple, selon la revendication 1, est caractérisé en ce que la durée de diffusion, dissolution et libération des éléments nutritifs dans le sol agricole encaissant est variable selon la nature et, surtout, l'acidité ou alcalinité du sol.
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