Способ изготовления материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу
Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ изготовления однородного твердого материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу, причем способ предусматривает стадии: (i) подачи расплава расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы и (ii) распыления расплава в грануляторе с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный твердый материал в виде частиц на основе мочевины, содержащий твердые фазы элементарной серы в нем; причем твердые фазы элементарной серы имеют размер, определенный посредством лазерного дифракционного анализа и выраженный как d90, менее чем 20 мкм, или выраженный как d50, менее чем 10 мкм, или выраженный как d10, менее чем 5 мкм. Однородный твердый материал в виде частиц на основе мочевины, получаемый или полученный способом. Применение однородного твердого материала в виде частиц на основе мочевины в качестве удобрения. Применение однородного твердого материала в виде частиц на основе мочевины в качестве корма для животных. Изобретения позволяют получить частицы, в которых фазы элементарной серы имеют средний размер меньше чем приблизительно 100 мкм. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 9 пр.
Область техники настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к способу изготовления однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу. Настоящее изобретение также относится к однородному, твердому материалу в виде частиц на основе мочевины, содержащему небольшие фазы элементарной серы в основном материале на основе мочевины и образованному процессом наслоения. Продукт, в частности, является подходящим в качестве удобрения.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Серосодержащие удобрения имеют все возрастающий спрос для компенсации дефицита серы в почве. Обычно серу вносили в почву в виде элементарной серы или в виде соединений, таких как сульфат аммония, бисульфат аммония, тиосульфаты, сульфиды или гипс, или в комбинации с другими удобрениями, такими как мочевина, например, в виде покрытой серой мочевины, как раскрыто в документах US 3903333 (Гидротехническая служба долины реки Теннесси, 1975) и US 5599374 (RLC Technologies LLC, 1997).
Серосодержащие удобрения, включая удобрения, которые содержат элементарную серу, уже известны длительное время, первые патенты на удобрения, содержащие элементарную серу, были выданы более 50 лет назад. Серосодержащие удобрения удовлетворяют потребность в обеспечении серы как питательного вещества для растений. Агрономическая выгода от использования элементарной серы состоит в том, что удобрение, содержащее элементарную серу, может предлагать более высокое содержание азота в удобрении в присутствии высокой концентрации серы, например, свыше 42 масс. % азота (N) и свыше 8 масс. % серы (S) в удобрении на основе мочевины/ серы.
Однако в случае элементарной серы как таковой, она биологически недоступна и должна превращаться в сульфаты бактериями в почве и растворяться в воде, находящейся в почве, чтобы иметь питательную ценность для растения. Таким образом, были найдены другие решения, такие как обеспечение мочевины-сульфата аммония (UAS), в которых источник серы растворим в воде и не нуждается в биологическом превращении.
Позднее, новые попытки были предприняты для изготовления удобрений на основе мочевины, содержащих элементарную серу, изготовленных из расплава смеси основного материала на основе мочевины и элементарной серы.
В документе US 3100698 (Shell, 1963) раскрыта композиция удобрения, состоящая главным образом из совместно расплавленных и приллированных мочевины и элементарной серы. Его изготавливают смешиванием жидкого потока удобрения при температуре 141°С и жидкого потока элементарной серы при температуре 127-142°С при помощи насоса, и его приллируют при помощи распылительной форсунки с веерообразным распылением в классической башне приллирования. Энергичное перемешивание необходимо, чтобы избежать разделения фаз. Вместо использования башни приллирования, продукт можно получать другими техниками, такими как грануляция, сфероидизация или хлопьеобразование. Основным недостатком продукта на основе серы-мочевины, полученного согласно данному способу, является то, что элементарная сера не окисляется достаточно быстро для обеспечения питательной серы, которая доступна в ранний период роста, и сера становится доступной только на последних стадиях роста растений.
В документе US 4330319 (Cominco Ltd, 1982) раскрыт способ получения удобрения на основе мочевины, содержащего элементарную серу, путем смешивания расплавленной мочевины и расплавленной элементарной серы с получением расплавленной смеси и отверждения расплавленной смеси для получения удобрения в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу, пропускания расплавленной мочевины и расплавленной элементарной серы через смесительное устройство (статический смеситель) при температуре выше температур плавления мочевины и элементарной серы в относительных количествах, достаточных для получения указанного удобрения на основе мочевины, содержащего элементарную серу, поддержания перепада давления в указанном смесительном устройстве на уровне по меньшей мере приблизительно 200 кПа с получением однородного расплава мочевины и элементарной серы и отверждения указанного однородного расплава в наклонном вращающемся грануляционном барабане с получением однородного, твердого удобрения виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу, причем фазы элементарной серы имеют размер меньше чем приблизительно 100 мкм. Важным в данном способе является обеспечение однородного расплава при помощи смешивающей трубки с «Т»-образной формой для объединения потока расплавленной элементарной серы с потоком расплавленной мочевины, расплава, который затем гомогенизируют в смесителе, затем отверждают в твердые частицы во вращающемся барабане. Также раскрыто, что любой из ряда других способов также можно использовать, включая приллирование при помощи охлаждающего газа в башне, наклонном вращающемся резервуаре или псевдоожиженном слое.
Обнаружили, что небольшой размер фаз элементарной серы был предпочтителен для эффективного бактериального превращения в сульфаты, и что размер фаз должен равняться или быть меньше 100 мкм, предпочтительно равняться или быть меньше 20 мкм, чтобы бактериальное превращение в сульфаты происходило быстро. Таким образом, исследование проводили для минимизации размера фаз элементарной серы в частицах мочевинного удобрения путем добавления поверхностно-активного вещества.
В документе WO 03/106376 (Norsk Hydro, 2003) раскрыто использование добавки, предпочтительно С6-С30прямоцеочечной жирной кислоты, такой как миристиновая кислота, которая устойчива к действию температур и является амфотерной, для получения однородной смешанной фазы.
В документе WO 2014/009326 (Shell, 2014) раскрыто смешивание первого потока, содержащего жидкое удобрение, со вторым потоком, содержащим жидкую элементарную серу, в смесительном устройстве в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества с получением эмульсии, содержащей частицы элементарной серы, которые покрыты слоем поверхностно-активного вещества и диспергированы в удобрении, которую можно отверждать.
ReSulf® является примером коммерческого продукта, продаваемого компанией Yara International ASA, который представляет собой удобрение в виде частиц на основе мочевины, содержащее небольшие фазы элементарной серы, с композицией 42-9S, и получается из микроэмульгированной элементарной серы в жидкой основе из мочевины при помощи поверхностно-активного вещества и отверждения при помощи классической техники приллирования.
Не только гранулы, но и пастилки удобрения на основе мочевины, содержащего элементарную серу, производились компанией Yara International ASA (Осло, Норвегия) с композицией 42-9S, используя охлаждающий ленточный конвейер (Sandvik, Стокгольм, Швеция, и в Nitrogen + Syngas 313, сентябрь-октябрь 2011 г.).
Будет предпочтительно иметь удобрение в виде частиц на основе мочевины, содержащее элементарную серу, которое не только имеет высокое содержание питательных веществ и высокое отношение N:S с агрономической точки зрения, но и содержит элементарную серу в такой форме и с таким размером частиц, которые легче и быстрее доступны в виде питательных веществ для растений. Такое удобрение можно вносить, и оно может быть эффективным, в ранний период роста или в другое время.
Все известные способы для решения вышеуказанной проблемы направлены на использование однородного смешанного расплава и/или использование поверхностно-активного вещества для минимизации размера фаз элементарной серы.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Неожиданно авторы настоящего изобретения обнаружили способ, в котором избегают как использования добавки, в частности поверхностно-активного вещества, которое улучшает однородность расплава расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы и/или снижает средний размер частиц фазы элементарной серы в нем (по сравнению с расплавом расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы, который не содержит такую добавку), так и использования однородного смешанного расплава, но все еще дает частицы, в которых фазы элементарной серы имеют средний размер меньше чем приблизительно 100 мкм, что является приблизительно максимальным размером, свыше которого элементарная сера становится слишком медленно доступной для растений. Использование поверхностно-активного вещества усложняет процедуры уровня техники и добавляет в удобрения соединения, которые нежелательны на поле и не имеют сельскохозяйственного значения. Использование смесительного устройства повышает время удержания в системе (отдельные детали, смесительное устройство, насосы и пр.), которое следует поддерживать минимальным, т.е. несколько секунд, а не минут, для минимизации разложения расплава мочевины, в частности в биурет и аммиак согласно реакции 2CO(NH2)2=>биурет + NH3.
Способ согласно настоящему изобретению основан на использовании гранулятора для мочевины с псевдоожиженным слоем, в котором жидкий материал на основе мочевины и элементарную серу смешивают, распыляют через одно или несколько распылительных средств, содержащих по меньшей мере одну форсунку, и отверждают в частицы.
Преимуществом способа согласно настоящему изобретению является то, что его можно выполнять на обычной установке получения мочевины, в которой используют вышеуказанную технологию грануляции в псевдоожиженном слое без значительных модификаций процесса или интеграции дополнительного оборудования, такого как смеситель расплава, и без необходимости в добавках, таких как поверхностно-активные вещества, в частности ионные поверхностно-активные вещества, которые улучшают однородность расплава расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы и/или снижают размер частиц фазы элементарной серы в нем.
В своем самом широком смысле настоящее изобретение связано со способом изготовления однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу, причем способ предусматривает стадии:
(i) подачи расплава расплавленного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы и
(ii) распыления расплава в грануляторе для мочевины с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины, содержащий твердые фазы элементарной серы в нем.
Согласно одному варианту осуществления настоящее изобретение связано со способом изготовления однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу, причем способ предусматривает стадии:
(a) подачи первого жидкого потока, содержащего основной материал на основе мочевины, при первой температуре, по меньшей мере, равной или выше температуры плавления основного материала на основе мочевины;
(b) подачи второго жидкого потока, содержащего элементарную серу, при второй температуре, по меньшей мере, равной или выше температуры плавления элементарной серы;
(c) непрерывного объединения первого потока со вторым потоком при третьей температуре, при которой оба потока являются жидкими, так что элементарная сера в полученном расплаве находится в жидком виде;
(d) распыления полученного расплава в грануляторе для мочевины с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины, содержащий твердые фазы элементарной серы в нем.
В конкретном варианте осуществления способ, описанный в настоящем документе, обеспечивают при условии, что в способ не добавляют никаких улучшающих однородность добавок и/или снижающих размер частиц добавок. Как указано в настоящем документе «улучшающие однородность добавки» относятся к добавкам, таким как поверхностно-активные вещества и, в частности, ионные поверхностно-активные вещества, которые улучшают однородность расплава расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы. Как указано в настоящем документе «снижающие размер частиц добавки» относятся к добавкам, таким как поверхностно-активные вещества и, в частности, ионные поверхностно-активные вещества, которые снижают размер частиц фазы элементарной серы в нем.
В дополнительном варианте осуществления настоящее изобретение также связано с однородным, твердым материалом в виде частиц на основе мочевины, содержащим элементарную серу, содержащим фазы элементарной серы в основном материале на основе мочевины и образованным процессом наслоения, причем указанные фазы элементарной серы имеют очень маленькие размеры порядка 10 мкм или менее, и предпочтительно изготовлен согласно способу настоящего изобретения.
В конкретном варианте осуществления однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины, описанный в настоящем документе, обеспечивается при условии, что указанный материал не содержит улучшающие однородность добавки и/или снижающие размер частиц добавки.
Указанный материал в виде частиц на основе мочевины может предпочтительно использоваться в качестве удобрения, в частности для стимуляции роста сельскохозяйственных продуктов на обедненной по сере почве.
Указанный материал в виде частиц на основе мочевины можно предпочтительно также использовать в качестве корма для животных.
В контексте настоящего изобретения, хотя в литературе природа фазы элементарной серы всегда рассматривается как частица или капля, в контексте настоящего изобретения фаза элементарной серы главным образом рассматривается как фаза, которая может иметь ряд форм, являясь неправильной, каплевидной, хлопьеобразной, игольчатой и пр.
Настоящее изобретение не ограничено удобрениями основе мочевины, а может также использоваться для изменения продуктов, где элементарная сера будет предпочтительно добавляться в мочевину. Например, однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины настоящего изобретения можно использовать в качестве корма для животных.
В дополнительном варианте осуществления настоящее изобретение также связано с использованием гранулятора с псевдоожиженным слоем, оборудованным распылительными средствами, для получения материала на основе мочевины, который содержит небольшие фазы элементарной серы, предпочтительно где указанные фазы элементарной серы имеют размер, определенный лазерным дифракционным анализом и выраженный как d90, меньше чем приблизительно 20 мкм, или, выраженный как d50, меньше чем приблизительно 10 мкм, или, выраженный как d10, меньше чем приблизительно 5 мкм.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Способ будет теперь описан более подробно.
В конце 1970-х гг.технологию грануляции в псевдоожиженном слое ввели в область получения мочевины в качестве альтернативы классическим способам, таким как приллирование и грануляция в барабане. Псевдоожиженный слой образуется, когда некоторое количество твердого вещества в виде частиц (обычно находящегося в емкости для хранения) помещают в подходящие условия, чтобы обеспечить поведение смеси твердого вещества/жидкости как жидкости. Это обычно достигается подачей жидкости под давлением через среду в виде частиц. Это приводит к тому, что среда имеет много свойств и характеристик обычных жидкостей, таких как способность к свободному течению под действием силы тяжести или перекачивание при помощи технологий жидкостного типа. Полученное явление называется псевдоожижением. Псевдоожиженные слои используют для нескольких целей, таких как реакторы с псевдоожиженным слоем (типы химических реакторов), каталитический крекинг со взвешенным катализатором, горение в псевдоожиженном слое, тепло- или массоперенос или модификация поверхности раздела, такая как нанесение покрытия на твердые изделия, и грануляция в псевдоожиженном слое.
Существует множество типов грануляции в псевдоожиженном слое, но для целей настоящего документа необходимо подробно обсуждать только технологию грануляции в псевдоожиженном слое, которая используется для получения материала на основе мочевины, в частности мочевины. В настоящее время используют главным образом три основных различных способа: способ, который изначально был разработан компанией Yara Fertilizer Technology (YFT, Норвегия), но сейчас лицензирован Uhde Fertilizer Technology (UFT, Нидерланды), способ компании Toyo Engineering Corporation (TEC, Япония) и способ компании Stamicarbon (Нидерланды). Кроме того, существуют некоторые новые способы, например, у компании UreaCasale (Швейцария) и Green Granulation Technology (GGT, Нидерланды).
Все способы работают главным образом одинаково в том отношении, что - со ссылкой на настоящее изобретение - отдельные частицы твердой мочевины, необязательно содержащие элементарную серу, поддерживаются во взвешенном состоянии потоком воздуха, растут путем многократного соударения с каплями раствора или расплава мочевины, необязательно содержащего элементарную серу, затем отверждаются по их поверхности посредством комбинации выпаривания (если есть вода) и охлаждения ожижающим воздухом перед тем, как частицы поступают в контакт с большим количеством расплава мочевины, необязательно содержащего элементарную серу. Это достигается путем обеспечения правильной турбулентности и смешивания, так что гранулы циркулируют поочередно через зону, где условия предпочтительны для соударения с каплями, и зону, где условия предпочтительны для их отверждения. Они разработаны для осуществления этого без каких-либо внутренних подвижных частей. Механизм грануляции (процесс наслоения) в способах грануляции мочевины в псевдоожиженном слое отличается от обычных способов грануляции удобрений (способа агломерации), в которых небольшие твердые частицы слипаются вместе при помощи жидкой фазы, которая затем отверждается и цементирует небольшие частицы вместе в большие гранулы. Используя технологии грануляции в псевдоожиженном слое, гранулы мочевины, необязательно содержащие элементарную серу, таким образом содержат ряд слоев, полученных из наслоенных отвердевших капель, аналогично слоям лука. Все способы разработаны для достижения этого, но они достигают этого различными путями. В способе UFT частицы мочевины, необязательно содержащие элементарную серу, поддерживают в состоянии псевдоожижения путем объемного потока воздуха, продуваемого через перфорированную пластину в днище емкости гранулятора. С равномерными интервалами через слой расплав мочевины, необязательно содержащий элементарную серу, распыляют в ряде распылительных средств, содержащих форсунки, окруженные распыляющим воздухом, подаваемым вертикально вверх. Эти насадки служат двум целям: как распылению капель жидкой мочевины на частицы, так и обеспечению циркуляции в псевдоожиженном слое, так что частицы всасываются и захватываются потоком воздуха, где они достигают слоев расплава мочевины, необязательно содержащих элементарную серу, затем проходят в часть слоя, где они только сталкиваются с ожижающим воздухом, который служит для сушки, охлаждения и отверждения их наиболее позднего нанесенного слоя перед их захватом следующей струей. Технология ТЕС использует фонтанирующий или кипящий слой. Она не использует распыляющие форсунки так таковые, вместо этого, расплав мочевины, необязательно содержащий элементарную серу, выходящий из насадок в днище слоя, разрушается высокоскоростным вторичным воздухом, подаваемым вокруг них. Это также поднимает захваченные частицы над верхней поверхностью окружающего псевдоожиженного слоя. Способ Stamicarbon также не использует распыляющие форсунки; частицы получают свое покрытие из мочевины, необязательно содержащей элементарную серу, путем другого механизма, при котором они проходят через пленку расплава мочевины, необязательно содержащего элементарную серу, созданную кольцевой форсункой вокруг форсунки вспомогательного воздуха. Все три способа дают гранулы размером от приблизительно 2 до 8 мм (для получения большего объема информации смотрите «Fair wind for FB Technology)), pp. 40-47, Nitrogen + Syngas 282, July-August 2006). Технология компании UreaCasale основана на вихревом грануляторе, который по существу представляет собой плавающий псевдоожиженный слой, причем частицы ожижаются подачей воздуха из днища через решетку, так что частицы перемещаются продольно и по кругу. Расплав мочевины, необязательно содержащий элементарную серу, распыляют сбоку во вращающийся псевдоожиженный слой специальными распылительными средствами, содержащими форсунки, причем небольшое количество воздуха впрыскивается в форсунку, чтобы в расплаве образовалась эмульсия воздуха.
Несмотря на вышеуказанные способы, настоящее изобретение не ограничено этими способами, а содержит все способы, где частицы по существу образуются наслоением. Важным для настоящего изобретения является то, что образование частиц происходит по существу действием наслоения, а не агломерации. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что эту технологию можно использовать для изготовления однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего фазы элементарной серы, которые имеют средний размер меньше чем приблизительно 100 мкм, в частности меньше чем приблизительно 20 мкм, в частности меньше чем приблизительно 10 мкм, меньше чем приблизительно 5 мкм. Без ограничения какой-либо теорией считается (и будет показано далее), что механизм наслоения создает мелкие фазы элементарной серы в частице на основе мочевины со средним размером приблизительно 100 мкм или менее, предпочтительно с размером менее 50 мкм или менее, более предпочтительно с размером менее 25 мкм или менее, наиболее предпочтительно с размером менее 10 мкм или менее и еще более предпочтительно с размером менее 5 мкм, так что фаза элементарной серы с таким небольшим размером может легко окисляться для обеспечения питательной серы для растений при внесении в почву.
В самом широком смысле обеспечивается способ изготовления однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу, причем способ предусматривает стадии:
(i) подачи расплава расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы и
(ii) распыления расплава в грануляторе для мочевины с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный, твердый основной материал в виде частиц на основе мочевины, содержащий твердые фазы элементарной серы в нем.
Вышеуказанный способ можно осуществлять как периодический процесс или как непрерывный процесс. В периодическом процессе смесь расплавленного основного материала на основе мочевины и элементарной серы подают при температуре в диапазоне от приблизительно 120°С до 150°С. Смесь можно предпочтительно составлять путем добавления элементарной серы, например, в виде порошка, в расплав основного материала, необязательно в присутствии небольшого количества воды, такого как приблизительно 5-10 масс. % или менее, и необязательно в присутствии добавок, таких как добавки против спекания, поверхностно-активные вещества, красители, микроэлементы и следовые элементы, добавки против разложения, ингибиторы уреазы и пр.
Согласно другому варианту осуществления обеспечивается способ изготовления однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины и серы, содержащего элементарную серу, причем способ предусматривает последовательные стадии:
(a) подачи первого жидкого потока, содержащего основной материал на основе мочевины, при первой температуре, по меньшей мере, равной или выше температуры плавления основного материала на основе мочевины;
(b) подачи второго жидкого потока, содержащего элементарную серу, при второй температуре, по меньшей мере, равной или выше температуры плавления элементарной серы;
(c) непрерывного объединения первого потока со вторым потоком с образованием третьего потока при третьей температуре, при которой оба потока являются жидкими, так что элементарная сера в полученном расплаве находится в жидком виде;
(d) распыления полученного расплава в грануляторе для мочевины с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины, содержащий твердые фазы элементарной серы в нем.
Согласно другому варианту осуществления обеспечивается способ изготовления однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу, который предусматривает стадии подачи первого жидкого потока, содержащего основной материал на основе мочевины, при первой температуре в диапазоне от приблизительно 120°С до 145°С, подачи второго жидкого потока, содержащего элементарную серу, при второй температуре в диапазоне от приблизительно 120°С до 150°С, объединения первого потока со вторым потоком при третьей температуре в диапазоне от приблизительно 120°С до 150°С и распыления полученного расплава в грануляторе для мочевины с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины, содержащий твердые фазы элементарной серы в нем, например, при температуре от 95°С до 120°С.
Расплавленный основной материал на основе мочевины и расплавленную элементарную серу получают из источника расплавленного основного материал на основе мочевины и источника расплавленной элементарной серы, соответственно. В контексте настоящего изобретения расплавленный основной материал на основе мочевины также содержит водный раствор, содержащий высокую концентрацию основного материала на основе мочевины, например, с содержанием воды от 0,2 до 10 масс. %, предпочтительно от 3 до 5 масс. %. Расплавленный основной материал на основе мочевины поддерживают при температуре, которая зависит от содержания воды в нем. Обычно температура составляет приблизительно 130°С, и предпочтительно температура находится в диапазоне от приблизительно 120°С до 145°С. Расплавленную элементарную серу также поддерживают при температуре выше ее температуры плавления, обычно при температуре свыше приблизительно 120°С. Расплавленную элементарную серу предпочтительно поддерживают при температуре в диапазоне от приблизительно 120°С до 150°С. Количество расплавленного основного материала на основе мочевины и количество расплавленной элементарной серы из их соответствующих источников объединяют в пропорциях, требуемых для выхода желаемой марки материала.
Расход и давление потока расплавленного основного материала на основе мочевины и для потока расплавленной элементарной серы можно регулировать отдельно и в зависимости друг от друга, что будет очевидно, так что можно получать желаемое количество материала, достаточное количество элементарной серы для получения желаемой марки материала и фаз элементарной серы в материале на основе мочевины, имеющие желаемый размер. Например, потоки элементарной серы/ основного материала на основе мочевины можно объединять с отношением потоков, которое находится в диапазоне от 0,1:100 до 25:100 по массе, предпочтительно от 1:100 до 15:100 по массе, так что образуются частицы, которые содержат от 0,1 до 20 масс. % элементарной серы, предпочтительно от 1 до 10 масс. % элементарной серы.
Марки однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу, могут изменяться в широком диапазоне. Можно получать марки только с несколькими масс. % элементарной серы, например, марку с 4 масс. % элементарной серы (композиция 43-4S) или вплоть до приблизительно 20 масс. % элементарной серы (композиция 37-20S). Для большинства сельскохозяйственных применений массовое отношение N:S находится в диапазоне от 4:1 до 10:1, соответствующем приблизительно 5-10 масс. % элементарной серы, по сравнению с общей массой частиц в случае удобрения на основе мочевины/серы.
Поскольку два потока физически нерастворимы друг в друге, полученный поток является только механически смешанным и неоднородным объединенным потоком. Объединение соответствующих потоков можно проводить любым из ряда способов. Например, подходящие количества расплавленной элементарной серы и расплавленного основного материала на основе мочевины можно подавать на линию всасывания подходящего насоса. Объединенные количества расплавленной элементарной серы и расплавленного основного материала на основе мочевины затем поступают при помощи насоса непосредственно в гранулятор, в частности в распылительные средства, которые содержат по меньшей мере одну форсунку. Нет необходимости в отдельном смесительном устройстве для получения однородного расплава небольших фаз расплавленной элементарной серы в расплавленном основном материале на основе мочевины, поскольку объединение потока расплавленного основного материала на основе мочевины и потока расплавленной элементарной серы непрерывное, т.е. не прерывается на период, достаточно длинный для образования пробки или из расплавленного основного материала на основе мочевины, или из расплавленной элементарной серы с получением частиц, которые содержат главным образом или основной материал на основе мочевины, или элементарную серу.
Таким образом, согласно одному варианту осуществления описан способ согласно настоящему изобретению, в котором расплав расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы неоднородный. Способ измерения (не)однородности в некотором месте в способе происходит путем измерения содержания серы (масс. %) или отношения U/S (масс. % мочевины / масс. % элементарной серы) в ряде образцов, например, отобранных из третьего потока, и определения суммы квадратов отклонений всех точек данных от их выборочного среднего (DEVSQ) для указанного содержания S или отношения U/S (например, что определено как функция DEVSQ в Microsoft Excel). Предпочтительно DEVSQ указанного содержания S составляет более 1, предпочтительно более 5, в частности от 1 до 30 (определено по меньшей мере на 5 образцах приблизительно по 2 грамма). Предпочтительно DEVSQ указанного отношения U/S составляет более 1, предпочтительно более 3, в частности от 1 до 15 (определено по меньшей мере на 5 образцах приблизительно по 2 грамма).
Способ согласно настоящему изобретению дает однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины, содержащий элементарную серу. Однородность указанного материала можно определить таким же путем, как описано выше. Предпочтительно DEVSQ содержания S указанного материала составляет менее 1, предпочтительно менее 0,5 (определено по меньшей мере на 5 образцах приблизительно по 2 грамма).
В альтернативном варианте осуществления соответствующие потоки можно подавать в смесительное устройство, такое как емкость, снабженную перемешиванием, гомогенизатор, статический смеситель, смесительный насос или «Т»-образное устройство, как описано в документе US 4330319, причем объединенные потоки смешивают перед тем, как полученный расплав переносят в грануляционное устройство, в частности распылительные средства, содержащие по меньшей мере одну форсунку.
Для поддержания желаемых температур и для предотвращения какого-либо преждевременного отверждения расплавленного материала все устройство, которое содержит расплавленную элементарную серу и/или основной материал на основе мочевины, может, например, иметь паровой обогрев, внутренний или внешний, или паровую рубашку и/или быть изолированным.
Объединенный расплав основного материала на основе мочевины/серы затем отверждают в твердые частицы однородного основного материала на основе мочевины, содержащего элементарную серу, причем фаза элементарной серы имеет средний размер меньше чем приблизительно 100 мкм, в частности меньше чем приблизительно 20 мкм, в частности меньше чем приблизительно 10 мкм, в частности меньше чем приблизительно 5 мкм, путем пропускания объединенного расплава основного материала на основе мочевины/серы в распылительные средства, содержащие по меньшей мере одну форсунку гранулятора для мочевины с псевдоожиженным слоем. Форсунка может быть любой форсункой, которая подходит для соответствующего гранулятора. Например, хорошие результаты получали с гранулятором UFT, оборудованным спиральными распылительными форсунками BETE (BETE Fog Nozzle, Inc., Гринфилд, США) и/или с распылительными форсунками типа HFT (ЕР 1701798 В1, 2005, Yara International ASA), при рабочем давлении приблизительно 0,5 бар и расходе приблизительно 10 литров/минуту. Отметим, что такая форсунка работает при значительно более низком давлении, чем форсунки, раскрытые в US 4330319 (Cominco Ltd, 1982), которые требуют перепада давления по меньшей мере приблизительно 200 кПа (2 бар). Использование низкого давления является преимуществом, поскольку меньше энергии требуется для распыления расплава.
Желательно поддерживать время удержания расплава перед распылением насколько это возможно коротким. Таким образом, время, которое проходит между стадией объединения и тем, когда расплав покидает распылительные средства в грануляторе с псевдоожиженным слоем, предпочтительно должно быть насколько это возможно коротким. Например, время удержания расплава между стадиями объединения и распыления порядка приблизительно 10-100 секунд или менее будет обеспечивать то, что разложение мочевины в буирет будет минимальным.
Отвержденные частицы затем просеивают и получают продукт с желаемыми размерами частиц. Продукт представляет собой однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины, содержащий элементарную серу, содержащий равномерную дисперсию небольших фаз элементарной серы в основном материале на основе мочевины, причем фазы элементарной серы имеют средний размер меньше чем приблизительно 100 мкм, в частности меньше чем приблизительно 20 мкм, в частности меньше чем приблизительно 10 мкм, в частности меньше чем приблизительно 5 мкм.
Для снижения тенденции к спеканию твердого материала на основе мочевины, содержащего элементарную серу, подходящее средство против спекания можно использовать, такое как формальдегид. Небольшое количество подходящего средства можно наносить на отвержденные частицы или на фракцию продукционного размера, при необходимости, путем нанесения покрытия или распыления. Альтернативно и предпочтительно, подходящее средство против спекания можно добавлять или в источник расплавленного основного материала на основе мочевины, расплавленную смесь основного материала на основе мочевины и элементарной серы, в поток расплавленного основного материала на основе мочевины или перед закачиванием мочевины, или объединением основного материала на основе мочевины с потоком элементарной серы. Обычно формальдегид или мочевиноформальдегид добавляют в расплав основного материала на основе мочевины перед грануляцией для данной цели, и он выступает в качестве гранулирующего средства.
Необязательно дополнительные добавки можно добавлять, такие как красители, микроэлементы и следовые элементы, средства против разложения, ингибиторы уреазы и пр.
Согласно одному варианту осуществления способ согласно настоящему изобретению обеспечивает материал на основе мочевины, причем основной материал на основе мочевины выбирают из группы удобрения на основе мочевины, мочевины-сульфата аммония и мочевины-фосфата аммония.
Предпочтительные варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению будут теперь показаны посредством следующих неограничивающих примеров.
Примеры
Все эксперименты проводили на опытной установке получения мочевины в Sluiskil (Yara International ASA). Эта опытная установка имела разовую рабочую емкость - после просеивания - приблизительно 50 кг кондиционного продукта. Она по существу состоит из емкости получения мочевины с мешалкой с активным объемом приблизительно 150 литров и гранулятора с псевдоожиженным слоем типа UFT, оборудованного распылительной форсункой спирального типа или типа HFT (раскрытой в ЕР 1701798 В1, 2005, Yara International ASA).
Аналитические материалы
- Концентрацию расплава измеряли посредством анализа Карла Фишера на образце хлопьев, взятом из полученного расплава в смесительной емкости.
- Содержание S измеряли при помощи анализатора LECO типа SC 144 DR (LECO, Saint Joseph, Массачусетс, США) и по массе после фильтрования.
- рН определяли посредством титриметрического анализа.
- d50 гранул определяли посредством просеивания или при помощи анализатора частиц Retsch Camsizer (Retsch Technology GmbH, Хан, Германия).
- Индекс спекаемости PQR измеряли при помощи пневматической машины определения спекания с давлением 2 бар в течение 24 часов при 27°С.
- Индекс раздавливания PQR измеряли при небольшой производительности до 10 кг и гранулы раздавливали на шкале при помощи стального прута с плоским концом.
- Пыль от истирания PQR измеряли при помощи устройства получения пыли, содержащего стеклянную колонну, два впускных клапана для воздуха, стеклянную крышку, расходомер и сетку с размером ячеек прибл. 1 мм.
- Насыпную плотность измеряли при помощи пикнометра GeoPyc 1360 от Micromeritics (Norcross, Джорджия, США).
- Распределение частиц по размерам фаз элементарной серы в гранулах мочевины измеряли посредством лазерного дифракционного анализа и, во-вторых, посредством анализа с применением воздухоструйного ситового аппарата. Лазерный дифракционный анализ проводили при помощи устройства Cilas 1180 с длиной волны от 635 до 835 нм (Cilas, Орлеан, Франция). Анализ дифракционных данных проводили при помощи теории Ми, согласно ASTM способу D4464-10 «Стандартные способы тестирования для определения распределения частиц по размерам каталитического материала при помощи рассеяния лазерного излучения» с комплексным показателем преломления 1,9 + i0,01.
Получение образцов для лазерного дифракционного анализа: 80 г гранул, содержащих мочевину и фазы элементарной серы (также называемые частицы), растворяли в 500 мл деионизированной воды при приблизительно 60°С в течение 2 часов при перемешивании. Полученную суспензию, содержащую твердые частицы элементарной серы, отфильтровывали и промывали теплой деионизированной водой. Экстрагированные таким образом твердые частицы элементарной серы диспергировали в изопропаноле (объем 15 мл) и обрабатывали ультразвуковым перемешиванием (датчик 750 Вт, 20 кГц) в течение 20 минут перед проведением лазерного дифракционного анализа. Ультразвуковое перемешивание разрушает агломераты этих твердых частиц элементарной серы, которые агломерируются в растворе. Без этой обработки получают несколько большие значения в отношении размера частиц.
- Измерение общей площади поверхности экстрагированных твердых частиц элементарной серы в виде сухого порошка элементарной серы проводили на объемной адсорбционной системе Micromeritics 3Flex при помощи способа BET. Криптон поглощался при 77К согласно ASTM способу D4780-12 «Стандартный способ тестирования для определения низкой площади поверхности катализаторов и носителей катализаторов путем многоточечной адсорбции криптона».
Предполагая или сферическую или кубическую форму частиц, средний размер частиц исходя из площади поверхности рассчитывали при помощи:
Размер (м)=6/[Плотность (г⋅м-3) ⋅ Площадь (м2⋅г-1)],
где размер - это диаметр сферической частицы или длина ребра кубической частицы. Плотность элементарной серы составляет 2,0×106 г⋅м-3.
Получение образцов для определения общей площади поверхности: 80 г гранул, содержащих мочевину и частицы элементарной серы, растворяли в 500 мл деионизированной воды при приблизительно 60°С в течение 2 часов при перемешивании. Полученный раствор, содержащий твердые частицы элементарной серы, отфильтровывали и промывали теплой деионизированной водой. Экстрагированные твердые частицы элементарной серы сушили в течение ночи при 80°С.
Пример 1: мочевина + 5 масс. % S (спиральная форсунка)
122,14 кг жидкой мочевины недолго перемешивали (недостаточно для получения однородной смеси) в емкости, содержащей мешалку, с 6,5 кг элементарной серы в виде порошка и 1,36 кг мочевиноформальдегидного модификатора, UF80 (от Dynea AS, Лиллестрем, Норвегия), который представляет собой смесь мочевины/формальдегида/воды в соотношении 23/57/20, при температуре приблизительно 129°С с получением смеси расплава с 5% элементарной серы с концентрацией расплава 96,2%, после чего полученный расплав перекачивали в гранулятор с активным псевдоожиженным слоем при температуре грануляции приблизительно 104°C, оборудованный спиральной форсункой. Время впрыска составляло приблизительно 14 минут. Удобрение в виде частиц на основе мочевины, содержащее элементарную серу, выгружали из гранулятора, просеивали и охлаждали до комнатной температуры. Типичный образец продукта анализировали для определения характеристик частиц. Результаты даны в таблицах I и II.
Пример 2: мочевина + 10 масс. % S (спиральная форсунка)
115,71 кг жидкой мочевины перемешивали (недостаточно для получения однородной смеси) в емкости, содержащей мешалку, с 13,0 кг элементарной серы в виде порошка и 1,29 кг мочевиноформальдегидного модификатора, UF80 (от Dynea AS, Лиллестрем, Норвегия), который представляет собой смесь мочевины/формальдегида/воды, в соотношении 23/57/20, при температуре приблизительно 130°C с получением смеси расплава с 10% элементарной серы с концентрацией расплава 95,2%, после чего полученную смесь перекачивали в гранулятор с активным псевдоожиженным слоем при температуре грануляции приблизительно 101°С, оборудованный спиральной форсункой. Время впрыска составляло приблизительно 13 минут. Удобрение в виде частиц на основе мочевины, содержащее элементарную серу, выгружали из гранулятора, просеивали и охлаждали до комнатной температуры. Типичный образец продукта анализировали для определения характеристик частиц. Результаты даны в таблицах I и II.
Пример 3: мочевина + 5 масс. % S (форсунка типа HFT)
122,14 кг жидкой мочевины перемешивали (недостаточно для получения однородной смеси) в емкости, содержащей мешалку, с 6,5 кг элементарной серы в виде порошка и 1,36 кг мочевиноформальдегидного модификатора, UF80 (от Dynea AS, Лиллестрем, Норвегия), который представляет собой смесь мочевины/формальдегида/воды, в соотношении 23/57/20, при температуре приблизительно 130°C с получением смеси расплава с 5% элементарной серы с концентрацией расплава 96,3%, после чего полученную смесь перекачивали в гранулятор с активным псевдоожиженным слоем при температуре грануляции приблизительно 108°С, оборудованный форсункой типа HFT. Время впрыска составляло приблизительно 13 минут. Удобрение в виде частиц на основе мочевины, содержащее элементарную серу, выгружали из гранулятора, просеивали и охлаждали до комнатной температуры. Типичный образец продукта анализировали для определения характеристик частиц. Результаты даны в таблицах I и II.
Пример 4: мочевина + 10 масс. % S (форсунка типа HFT)
115,71 кг жидкой мочевины перемешивали (недостаточно для получения однородной смеси) в емкости, содержащей мешалку, с 13,0 кг элементарной серы в виде порошка и 1,29 кг мочевиноформальдегидного модификатора, UF80 (от Dynea AS, Лиллестрем, Норвегия), который представляет собой смесь мочевины/формальдегида/воды, в соотношении 23/57/20, при температуре приблизительно 130°C с получением смеси расплава с 10% элементарной серы с концентрацией расплава 97,4%, после чего полученную смесь перекачивали в гранулятор с активным псевдоожиженным слоем при температуре грануляции приблизительно 108°C, оборудованный форсункой типа HFT. Время впрыска составляло приблизительно 13 минут. Удобрение в виде частиц на основе мочевины, содержащее элементарную серу, выгружали из гранулятора, просеивали и охлаждали до комнатной температуры. Типичный образец продукта анализировали для определения характеристик частиц. Результаты даны в таблицах I и II.
Пример 5: мочевина + 11 масс. % S (спиральная форсунка, поток распыливающего воздуха 230 кг/ч)
115,93 кг жидкой мочевины перемешивали (недостаточно для получения однородной смеси) в емкости, содержащей мешалку, с 14,3 кг элементарной серы в форме пастилки (3-6 мм) и 1,28 кг мочевиноформальдегидного модификатора, UF80 (от Dynea AS, Лиллестрем, Норвегия), который представляет собой смесь мочевины/формальдегида/воды, в соотношении 23/57/20, при температуре приблизительно 130°C с получением смеси расплава с 10% элементарной серы с концентрацией расплава 95,1%, после чего полученную смесь перекачивали в гранулятор с активным псевдоожиженным слоем при температуре грануляции приблизительно 107°С, оборудованный спиральной форсункой. Время впрыска составляло приблизительно 12 минут. Удобрение в виде частиц на основе мочевины, содержащее элементарную серу, выгружали из гранулятора, просеивали и охлаждали до комнатной температуры. Типичный образец продукта анализировали для определения характеристик частиц. Результаты даны в таблицах I и II.
Пример 6: мочевина + 11 масс. % S (спиральная форсунка, поток распыливающего воздуха 170 кг/ч)
115,93 кг жидкой мочевины перемешивали (недостаточно для получения однородной смеси) в емкости, содержащей мешалку, с 14,3 кг элементарной серы в форме пастилки (3-6 мм) и 1,28 кг мочевиноформальдегидного модификатора, UF80 (от Dynea AS, который представляет собой смесь мочевины/формальдегида/воды, в соотношении 23/57/20) при температуре приблизительно 130°C с получением смеси расплава с 11% элементарной серы с концентрацией расплава 95,6%, после чего полученную смесь перекачивали в гранулятор с активным псевдоожиженным слоем при температуре грануляции приблизительно 105°C, оборудованный спиральной форсункой. Время впрыска составляло приблизительно 11 минут. Удобрение в виде частиц на основе мочевины, содержащее элементарную серу, выгружали из гранулятора, просеивали и охлаждали до комнатной температуры. Типичный образец продукта анализировали для определения характеристик частиц. Результаты даны в таблицах I и II.
Пример 7: мочевина + 5 масс. % S + 10 масс. % AS (спиральна форсунка, поток распыливающего воздуха 170 кг/ч)
110,5 кг жидкой мочевины перемешивали (недостаточно для получения однородной смеси) в емкости, содержащей мешалку, с 13,0 кг кристаллического сульфата аммония и 6,5 кг элементарной серы в форме пастилки (3-6 мм) и 1,21 кг мочевинаоформальдегидного модификатора, UF80 (от Dynea AS, Лиллестрем, Норвегия), который представляет собой смесь мочевины/формальдегида/воды, в соотношении 23/57/20, при температуре приблизительно 130°C с получением смеси расплава с 5 масс. % элементарной серы и 10 масс. % сульфата аммония с концентрацией расплава 95,7%, после чего полученную смесь перекачивали в гранулятор с активным псевдоожиженным слоем при температуре грануляции приблизительно 105°С, оборудованный спиральной форсункой. Время впрыска составляло приблизительно 12 минут. Удобрение в виде частиц на основе мочевины-сульфата аммония, содержащее элементарную серу, выгружали из гранулятора, просеивали и охлаждали до комнатной температуры. Типичный образец продукта анализировали для определения характеристик частиц. Результаты даны в таблицах I и II и сравниваются с обычным образцом мочевины, полученным таким же образом.
а: происходила некоторая потеря
b: возможно из-за большей концентрации расплава и более низкого уровня влаги.
с: эти эксперименты проводили без ультразвуковой обработки для разрушения агломератов частиц
Из этих экспериментов можно сделать вывод, что способ согласно настоящему изобретению дает высококачественный продукт, характеристики которого сравнимы с мочевиной. Выбор условий обработки должен снижать образование пыли при производстве.
Неожиданно обнаружили, что более 70% фаз S составляло <20 мкм. В частности, размер (d50) фаз S составлял менее 10 мкм. Это значительно меньше, чем размер частиц S, раскрытых в документе US 4330319, где только 5,7% и 7,5% частиц S имели диаметр частиц приблизительно 20 мкм. Посредством лазерного дифракционного анализа для всех полученных удобрений на основе мочевины, содержащих элементарную серу, d50, как обнаружили, составлял от 6,5 до 8,2 мкм. Это соответствует практически идеально рассчитанному среднему размеру частиц согласно площади поверхности по BET, т.е. от 5,0 до 7,5 мкм. Таким образом, способ согласно настоящему изобретению не только обеспечивает более эффективный процесс, он также дает частицы с меньшими фазами S, чем частицы уровня техники. Как указано, небольшой размер фаз элементарной серы предпочтителен для эффективного бактериального превращения в сульфаты.
Пример 8
Для всех примеров поглощение влаги измеряли с течением времени при помощи анализа монослоя при 20°С/80% относительной влажности в течение 24 часов. Результаты, показанные на фиг.1, показывают поглощение влаги, аналогичное обычным гранулам мочевины.
Пример 9
Для определения (не)однородности расплава и гранул, определенной как DEVSQ (сумма квадратов отклонений точек данных от их выборочного среднего) содержания S или отношения мочевины/серы, образцы мочевины/элементарной S (хлопья, приблизительно по 2 грамма) отбирали из полученного расплава в смесительной емкости и после циркулирования вблизи инжектора в грануляторе, для смеси примера 5 (11 масс. % серы) и из полученных гранул (приблизительно по 2 грамма гранул на образец). Как можно явно видеть, расплав, находящийся в смесительной емкости, очень неоднородный (высокое DEVSQ). После циркуляции при высоких потоках с большей турбулентностью расплав становится более однородным (меньшее DEVSQ). Готовые гранулы однородные (DEVSQ менее 1).
Будет понятно, что модификации можно делать в вариантах осуществления настоящего изобретения, описанного и показанного в настоящем документе, без отклонения от объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.
Кроме того, также раскрыты следующие аспекты настоящего изобретения.
Аспект 1.
Способ изготовления однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу, причем способ предусматривает стадии:
(i) подачи расплава расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы и
(ii) распыления расплава в грануляторе для мочевины с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины.
Аспект 2.
Способ изготовления однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины-серы, содержащего элементарную серу, причем способ предусматривает последовательные стадии:
(a) подачи первого жидкого потока, содержащего основной материал на основе мочевины, при первой температуре, по меньшей мере, равной или выше температуры плавления основного материала на основе мочевины;
(b) подачи второго жидкого потока, содержащего элементарную серу, при второй температуре, по меньшей мере, равной или выше температуры плавления элементарной серы;
(c) непрерывного объединения первого потока со вторым потоком с образованием третьего потока при третьей температуре, при которой оба потока являются жидкими, так что элементарная сера в полученном расплаве находится в жидком виде;
(d) распыления полученного расплава в грануляторе для мочевины с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины.
Аспект 3.
Способ по любому из аспектов 1-2, в котором отверждение материала в виде частиц на основе мочевины проводят в грануляторе по существу при помощи наслоения.
Аспект 4.
Способ по любому из аспектов 2-3, в котором первая температура находится в диапазоне от приблизительно 120°С до 145°С, и/или в котором вторая температура находится в диапазоне от приблизительно 120°С до 150°С, и/или в котором третья температура находится в диапазоне от приблизительно 120°С до 150°С.
Аспект 5.
Способ по любому из аспектов 1-4, в котором стадию распыления полученного расплава в грануляторе для мочевины с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины, проводят при температуре от 95°С до 120°С.
Аспект 6.
Способ по любому из аспектов 2-5, в котором отношение второго потока к первому потоку находится в диапазоне от 0,1:100 до 25:100 по массе, предпочтительно от 1:100 до 15:100 по массе.
Аспект 7.
Способ по любому из аспектов 2-6, в котором время удержания третьего потока между стадиями объединения и распыления составляет порядка приблизительно 10-100 секунд.
Аспект 8.
Способ по любому из аспектов 1-7, в котором распылительные средства содержат по меньшей мере одну распылительную форсунку, работающую при менее чем 2 бар, предпочтительно менее чем 1 бар.
Аспект 9.
Способ по любому из аспектов 1-8, в котором фазы серы в однородном, твердом материале в виде частиц на основе мочевины имеют размеры, выраженные как средневзвешенное по поверхности D[3.2], менее чем приблизительно 40 мкм, предпочтительно менее чем приблизительно 30 мкм, более предпочтительно менее чем приблизительно 20 мкм.
Аспект 10.
Способ по любому из аспектов 1-8, в котором фазы серы в однородном, твердом материале в виде частиц на основе мочевины имеют размеры, выраженные как средневзвешенное по объему D[4.3], менее чем приблизительно 50 мкм, предпочтительно менее чем приблизительно 40 мкм, более предпочтительно менее чем приблизительно 30 мкм.
Аспект 11.
Способ по любому из аспектов 1-10, в котором основной материал на основе мочевины выбирают из группы удобрения на основе мочевины, мочевины-сульфата аммония и мочевины-фосфата аммония.
Аспект 12.
Однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины, получаемый способом по любому из аспектов 1-11.
Аспект 13.
Однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины, содержащий высокодисперсные фазы элементарной серы в основном материале на основе мочевины.
Аспект 14.
Однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины согласно аспектам 12 или 13, в котором указанные фазы серы имеют размер, выраженный как средневзвешенное по поверхности D[3.2], менее чем приблизительно 40 мкм, предпочтительно менее чем приблизительно 30 мкм, более предпочтительно менее чем приблизительно 20 мкм.
Аспект 15.
Однородный, твердый материал в виде частиц на основе мочевины согласно аспектам 12 или 13, в котором указанные фазы серы имеют размер, выраженный как средневзвешенное по объему D[4.3], менее чем приблизительно 50 мкм, предпочтительно менее чем приблизительно 40 мкм, более предпочтительно менее чем приблизительно 30 мкм.
Аспект 16.
Применение однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, раскрытого в аспектах 12-15, в качестве удобрения.
Аспект 17.
Применение однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, раскрытого в аспектах 12-15, для поддержания роста сельскохозяйственных продуктов на обеденных по сере почвах.
Аспект 18.
Применение однородного, твердого материала в виде частиц на основе мочевины, раскрытого в аспектах 12-15, в качестве корма для животных.
1. Способ изготовления однородного твердого материала в виде частиц на основе мочевины, содержащего элементарную серу, причем способ предусматривает стадии:
(i) подачи расплава расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы и
(ii) распыления расплава в грануляторе с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный твердый материал в виде частиц на основе мочевины, содержащий твердые фазы элементарной серы в нем;
причем твердые фазы элементарной серы имеют размер, определенный посредством лазерного дифракционного анализа и выраженный как d90, менее чем 20 мкм, или выраженный как d50, менее чем 10 мкм, или выраженный как d10, менее чем 5 мкм.
2. Способ по п. 1, в котором стадия (i) предусматривает:
(a) подачу первого жидкого потока, содержащего расплавленный основной материал на основе мочевины, при первой температуре, по меньшей мере, равной или выше температуры плавления основного материала на основе мочевины;
(b) подачу второго жидкого потока, содержащего расплавленную элементарную серу, при второй температуре, по меньшей мере, равной или выше температуры плавления элементарной серы;
(c) непрерывное объединение первого потока со вторым потоком с образованием третьего потока при третьей температуре, при которой оба потока являются жидкими, так что элементарная сера в полученном расплаве расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы находится в жидком виде.
3. Способ по пп. 1, 2, в котором расплав расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы распыляют в отсутствие добавки, которая улучшает однородность расплава расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы и/или снижает средний размер частиц фаз элементарной серы в нем, причем добавка является поверхностно-активным веществом.
4. Способ по пп. 1-3, в котором расплав расплавленного основного материала на основе мочевины и расплавленной элементарной серы неоднородный, в частности где сумма квадратов отклонений всех точек данных от их выборочного среднего (DEVSQ) содержания S составляет более 1, предпочтительно более 5, в частности от 1 до 30 (определено по меньшей мере на 5 образцах по 2 грамма).
5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором отверждение материала в виде частиц на основе мочевины проводят в грануляторе при помощи наслоения.
6. Способ по любому из пп. 2-5, в котором первая температура находится в диапазоне от 120°С до 145°С, и/или в котором вторая температура находится в диапазоне от 120°С до 150°С, и/или в котором третья температура находится в диапазоне от 120°С до 150°С.
7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором стадия распыления полученного расплава в грануляторе для мочевины с псевдоожиженным слоем при помощи распылительных средств, так что расплав отверждается в однородный твердый материал в виде частиц на основе мочевины, проводят при температуре от 95°С до 120°С.
8. Способ по любому из пп. 2-7, в котором отношение второго потока к первому потоку находится в диапазоне от 0,1:100 до 25:100 по массе, предпочтительно от 1:100 до 15:100 по массе.
9. Способ по любому из пп. 2-8, в котором время удержания третьего потока между стадиями объединения (с) и распыления (ii) составляет порядка 10-100 секунд.
10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором распылительные средства содержат по меньшей мере одну распылительную форсунку, работающую при менее чем 2 бар, предпочтительно менее чем 1 бар.
11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором 90% фаз элементарной серы имеют размер, определенный посредством анализа с применением воздухоструйного ситового аппарата, менее 32 мкм, причем предпочтительно 70% фаз элементарной серы имеют размер, определенный посредством анализа с применением воздухоструйного ситового аппарата, менее чем 20 мкм.
12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором основной материал на основе мочевины выбирают из группы удобрения на основе мочевины, мочевины-сульфата аммония и мочевины-фосфата аммония.
13. Способ по любому из пп. 1-12, в котором однородность, определенная как DEVSQ для содержания S материала на основе мочевины, содержащего элементарную серу, составляет менее 1, предпочтительно менее 0,5 (определенную по меньшей мере на 5 образцах по 2 грамма).
14. Однородный твердый материал в виде частиц на основе мочевины, получаемый или полученный способом по любому из пп. 1-13, причем однородный твердый материал в виде частиц на основе мочевины не содержит поверхностно-активное вещество.
15. Однородный твердый материал в виде частиц на основе мочевины по п. 14, в котором 90% фаз элементарной серы имеют размер, определенный посредством анализа с применением воздухоструйного ситового аппарата, менее 32 мкм, предпочтительно причем 70% фаз элементарной серы имеют размер, определенный посредством анализа с применением воздухоструйного ситового аппарата, менее чем 20 мкм.
16. Применение однородного твердого материала в виде частиц на основе мочевины по п. 14 или 15 в качестве удобрения, в частности для поддержания роста сельскохозяйственных продуктов на обедненной по сере почве.
17. Применение однородного твердого материала в виде частиц на основе мочевины по пп. 14, 15 в качестве корма для животных.
