PL B1. INSTYTUT NAWOZÓW SZTUCZNYCH, Puławy, PL BUP 20/09. BOLESŁAW KOZIOŁ, Puławy, PL WUP 07/11 RZECZPOSPOLITA POLSKA

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. C05G 3/00 ( ) C05C 1/02 ( ) C05G 3/10 ( ) (54) Preparat do kondycjonowania nawozów mineralnych, zwłaszcza saletry amonowej (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 20/09 (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT NAWOZÓW SZTUCZNYCH, Puławy, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/11 (72) Twórca(y) wynalazku: BOLESŁAW KOZIOŁ, Puławy, PL PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest preparat do kondycjonowania nawozów mineralnych, zwłaszcza saletry amonowej. Preparat zmniejsza pylenie oraz zmniejsza skłonność saletry amonowej do zbrylania podczas magazynowania. Podczas magazynowania nawozów mineralnych występuje zjawisko zbrylania. Nawozy mineralne stanowią proste związki chemiczne jak saletra amonowa albo też uzyskane w procesach technologicznych kompozycje różnych składników jak saletrzak. Własności saletry amonowej sprawiają, że nawozy z jej zawartością są podatne na samoistne zbrylanie. Saletra amonowa łatwo chłonie wilgoć z powietrza, szczególnie wówczas, gdy jest przechowywana luzem. Zawarta w nawozie woda powoduje powstawanie na powierzchni granul nasyconych roztworów nawozowych, które w wyniku wielokrotnych przemian fizyko-chemicznych wywołują zjawisko zbrylenia. Istnieją sposoby zmniejszenia zbrylania nawozów mineralnych. Jedną z możliwości jest kondycjonowanie gotowego produktu preparatami antyzbrylającymi poprzez ich nanoszenie na powierzchnię granul nawozu. Znanych jest wiele preparatów zmniejszających zbrylanie. Preparaty występują jako mieszaniny naturalnych lub syntetycznych wosków, olejów mineralnych lub roślinnych, amin tłuszczowych oraz środków powierzchniowo czynnych. Nie jest znany uniwersalny preparat antyzbrylający i przeciwpyłowy dla wszystkich rodzajów nawozów mineralnych. Skuteczność preparatów antyzbrylających zależy od właściwego zestawienia ich receptury i dostosowania ich składu do właściwości nawozu, dla którego są przeznaczone oraz od ilości zastosowanego antyzbrylacza. W przypadku nawozów wysoko azotowych, produkowanych na bazie azotanu amonowego, o zawartości azotu N powyżej 28% istnieją ograniczenia w stosowaniu preparatu antyzbrylającego. Wynika to ze szczególnych właściwości tych nawozów - skłonności do wybuchu pod wpływem nadmiernej ilości związków organicznych. Ze względu na szczególne własności saletry amonowej dobór składu i ilości preparatu antyzbrylającego wymaga szczególnej rozwagi i ostrożności. Rodzaj i ilość zastosowanych preparatów ma wpływ na właściwości wybuchowe saletry. Zastosowane preparaty oprócz właściwości zapobiegania zbrylaniu nie mogą powodować zwiększenia skłonności saletry do wybuchu. Istotną cechą preparatu antyzbrylającego jest jego stan skupienia - preparaty płynne lub o niskiej temperaturze topnienia są bardziej skuteczne niż preparaty o wyższych temperaturach topnienia. W polskim opisie patentowym Nr pt. "Środek antyzbrylający, zwłaszcza do nawozów sztucznych" opisano preparat składający się z 8-35 części wagowych amin tłuszczowych pierwszorzędowych, 0,5-4 części wagowych amin tłuszczowych drugorzędowych, 0,02-2 części wagowych soli amin tłuszczowych pierwszorzędowych z kwasami tłuszczowymi, 0,01-1 części wagowych soli amin tłuszczowych drugorzędowych z kwasami tłuszczowymi oraz gaczu parafinowego i/lub oleju parafinowego jako uzupełnienia do 100 części wagowych. W polskim opisie patentowym Nr pt. Środek antyzbrylający do nawozów sztucznych" opisano preparat zawierający 5-20 części wagowych amin tłuszczowych pierwszorzędowych o wzorze RNH 2, gdzie R jest alkilem zawierającym atomów węgla, 1-20 części wagowych produktu reakcji amin tłuszczowych pierwszorzędowych z kwasami tłuszczowymi zawierającego minimum 20 części wagowych N-podstawionego amidu, 0,01-2 części wagowych oleju metylosilikonowego oraz ewentualnie do 5 części wagowych amin tłuszczowych drugorzędowych o długości łańcucha alkilowego C 12 -C 22 oraz jako uzupełnienie do 100 części wagowych oleje mineralne lub gacze parafinowe lub ich mieszaniny. W polskim opisie patentowym Nr pt. Środek antyzbrylający do granulowanych nawozów sztucznych" opisano preparat zawierający gacz parafinowy i/lub olej parafinowy w ilości części masowych, aminy tłuszczowe w ilości 0,1-5 części masowych, oksyetylenowane alkohole tłuszczowe w ilości 0-0,4 części masowych, polietylen mazisty w ilości 0,1-10 części masowych, zawiera również kopolimer blokowy tlenku etylenu i tlenku propylenu. W polskim opisie patentowym Nr opisano emulsję wodno-parafinową oraz sposób wytwarzania emulsji wodno-parafinowej. Emulsja parafinowa zawiera parafinę i/lub gacz parafinowy i/lub olej parafinowy w ilości 1-80 części masowych, kwas tłuszczowy w ilości 0-20 części masowych, trietanoloaminę w ilości 0-4,5 części masowych i wodę w ilości 9,99-85,5 części masowych. W opisie patentowym EP Nr opisano środek zawierający kompozycje hydrofobowe i antyzbrylające, zawierający aminy tłuszczowe, przykładowo stearyloaminę, alkohole tłuszczowe takie

3 PL B1 3 jak alkohol stearynowy, kwas fosforowy i kwasy tłuszczowe, najkorzystniej uwodornione tłuszcze lub kwasy tłuszczowe z nasion rzepaku. W opisie patentowym EP Nr przedstawiono środki do pokrywania nawozów, w celu wyeliminowania zbrylania i pylenia, które otrzymuje się z mieszaniny pierwszo- i drugorzędowych monoamin tłuszczowych C w ilości 10-25%, stearynianu glinu w ilości 2-8%, alkoholi tłuszczowych w ilości 2-8% i składników konwencjonalnych. Preferowane aminy to aminy z utwardzonych tłuszczów, a preferowanym alkoholem tłuszczowym jest alkohol oktadecylowy. W opisie FR Nr podaje się, że nawozy traktuje się, w celu wyeliminowania pylenia, olejami roślinnymi - najczęściej olejem rzepakowym lub sojowym, najkorzystniej wymieszanymi z melasą lub innymi lepiszczami. W polskim opisie patentowym Nr przedstawiono preparat zawierający mieszaninę gaczy i mas parafinowych z pokostem i/lub epoksydowanymi olejami roślinnymi zawierającymi sykatywy oraz związkami krzemoorganicznymi i helioforem. Preparaty oparte na olejach mineralnych lub roślinnych, gaczach parafinowych oraz mieszaninach olejów schnących z sykatywami mogą być stosowane przy innych niż saletra amonowa nawozach, bowiem ich skuteczność jest zauważalna przy znacznie większej ilości zastosowanego preparatu niż jest to możliwe w przypadku saletry amonowej. Preparaty w postaci emulsji wodnych zawierają znaczne ilości wody, która jest czynnikiem wysoce niekorzystnym przy kondycjonowaniu saletry amonowej. Preparaty antyzbrylające przeznaczone dla saletry amonowej oprócz właściwości antyzbrylających i przeciwpyłowych nie powinny zwiększać skłonności saletry do wybuchu. W przypadku saletry amonowej istotne jest zastosowanie jak najmniejszej ilości preparatu antyzbrylającego. W celu uzyskania preparatu kondycjonującego spełniającego w/w wymagania prowadzono badania laboratoryjne z użyciem różnych związków mogących korzystnie wpływać na ograniczenie zbrylania saletry amonowej bez zwiększenia jej skłonności do wybuchu. W wyniku przeprowadzonych badań okazało się, że preparat otrzymany w wyniku zmieszania w temperaturze C ciekłego poliizobutenu z uwodornionymi aminami tłuszczowymi, ciekłym polimerem krzemoorganicznym, ciekłymi węglowodorami parafinowymi oraz niejonowym środkiem powierzchniowo czynnym, a następnie naniesiony metodą natrysku dyszowego na powierzchnię granulowanej saletry amonowej eliminuje skutecznie występujące pylenie i zbrylanie nie powodując zwiększenia skłonności saletry do wybuchu. Istota wynalazku polega na tym, że preparat stanowi ciekłą jednorodną mieszaninę poliizobutenu w ilości do 98 cz. masowych, z uwodornionymi aminami tłuszczowymi w ilości do 20 cz. masowych, polimerem krzemoorganicznym w ilości do 5 cz. masowych, ciekłymi węglowodorami parafinowymi w ilości do 50 cz. masowych oraz niejonowym środkiem powierzchniowo czynnym w ilości do 5 części masowych. Jako ciekły poliizobuten preparat zawiera produkty polimeryzacji izobutenu o ogólnym wzorze -[-CH 2 -C(CH 3 ) 2 -] n -, masie molowej wynoszącej od 180 do 2500, lepkości kinematycznej od 2,5 do 4600 mm 2 /s oraz gęstości mierzonej w temperaturze 15 C od 0,78 do 0,92 g/cm 3 Ciekły poliizobuten charakteryzuje się niską temperaturą krzepnięcia (poniżej minus 10 C), dużą odpornością na działanie kwasów i zasad oraz właściwościami hydrofobowymi. Posiada również zdolność do zwilżania powierzchni i dobre właściwości pełzania. Jako uwodornione aminy tłuszczowe preparat zawiera mieszaninę uwodornionych pierwszorzędowych amin tłuszczowych o wzorze R-NH 2, gdzie R stanowi podstawnik o zawartości od 12 do 18 atomów węgla w cząsteczce (C 12 -C 18 ), przy czym zawartość amin pierwszorzędowych wynosi minimum 95%. Jako polimer krzemoorganiczny zawiera metylosilikony o lepkości kinematycznej mierzonej w temperaturze 25 C od 10 do 300 mm 3 /s. Metylosilikony o takiej lepkości charakteryzują się właściwościami hydrofobowymi i wykazują skłonność do pełzania. Jako ciekłe węglowodory parafinowe preparat zawiera produkty wysokowrzącej destylacji ropy naftowej stanowiące mieszaninę olejów parafinowych o zawartości atomów węgla w cząsteczce od C 9 do C 21. Jako niejonowy środek powierzchniowo czynny zawiera mieszaninę dwuetanoloaminy i trójetanoloaminy, w której stosunek masowy zawartości dwuetanoloaminy do trójetanoloaminy wynosi od 1:1 do 2,5:1.

4 4 PL B1 Preparat stanowi ciekłą, jednorodną mieszaninę uzyskaną w wyniku intensywnego zmieszania składników w temperaturze C, a następnie ochłodzenia do temperatury otoczenia (20 C). Użyte w odpowiednich proporcjach składniki, zapewniają uzyskanie skutecznego preparatu o właściwościach przeciwzbrylających dla granulowanej saletry amonowej. Przeprowadzone testy laboratoryjne, w warunkach zbliżonych do magazynowych, wykazały całkowitą sypkość nawozów pokrytych warstwą preparatu. Preparat nanoszono w temperaturze około 40 C za pomocą natrysku dyszowego na saletrę amonową znajdującą się w ruchu. P r z y k ł a d 1 Do ogrzewanego reaktora z mieszadłem turbinowym wprowadzono kolejno 98 g poliizobutylenu o lepkości kinematycznej 2,5 mm 2 /s mierzonej w temperaturze 20 C, masie molowej 180 i gęstości 0,78 g/cm 3, po ogrzaniu do temperatury 50 C dodano 20 g amin tłuszczowych, a następnie 5 g metylosilikonu o lepkości kinematycznej 300 mm 2 /s i 20 g mieszaniny olejów parafinowych o zawartości atomów węgla w cząsteczce od C 9 do C 21. Następnie przy intensywnym mieszaniu składników do reaktora wprowadzono 2,5 g mieszaniny dwuetanoloaminy i trójetanoloaminy, w której stosunek masowy zawartości dwuetanoloaminy do trójetanoloaminy wynosi od 1:1. Zawartość reaktora podgrzano do temperatury 65 C i intensywnie mieszano aż do uzyskania jednorodnego preparatu. Zawartość reaktora ochłodzono do temperatury pokojowej. Uzyskano preparat w postaci ciekłej, jednorodnej mieszaniny składników. P r z y k ł a d 2 Do ogrzewanego reaktora z mieszadłem turbinowym wprowadzono kolejno 58 g poliizobutylenu o lepkości kinematycznej 5,8 mm 2 /s mierzonej w temperaturze 40 C, masie molowej 280 i gęstości 0,82 g/cm 3 po ogrzaniu do temperatury 50 C dodano 10 g amin tłuszczowych, a następnie 4 g metylosilikonu o lepkości kinematycznej 100 mm 2 /s i 25 g mieszaniny olejów parafinowych o zawartości atomów węgla w cząsteczce od C 9 do C 21. Następnie przy intensywnym mieszaniu składników do reaktora wprowadzono 4 g mieszaniny dwuetanoloaminy i trójetanoloaminy, w której stosunek masowy zawartości dwuetanoloaminy do trójetanoloaminy wynosi od 1,5:1. Zawartość reaktora podgrzano do temperatury 65 C i intensywnie mieszano aż do uzyskania jednorodnego preparatu. Zawartość reaktora ochłodzono do temperatury pokojowej. Uzyskano preparat w postaci ciekłej, jednorodnej mieszaniny składników. P r z y k ł a d 3 Do ogrzewanego reaktora z mieszadłem turbinowym wprowadzono kolejno 50 g poliizobutylenu o lepkości kinematycznej 13,5 mm 2 /s mierzonej w temperaturze 40 C, masie molowej 320 i gęstości 0,83 g/cm 3 po ogrzaniu do temperatury 50 C dodano 8 g amin tłuszczowych, a następnie 3 g metylosilikonu o lepkości kinematycznej 50 mm 2 /s i 30 g mieszaniny olejów parafinowych o zawartości atomów węgla w cząsteczce od C 9 do C 21. Następnie przy intensywnym mieszaniu składników do reaktora wprowadzono 5 g mieszaniny dwuetanoloaminy i trójetanoloaminy, w której stosunek masowy zawartości dwuetanoloaminy do trójetanoloaminy wynosi od 1,5:1. Zawartość reaktora podgrzano do temperatury 65 C i intensywnie mieszano aż do uzyskania jednorodnego preparatu. Zawartość reaktora ochłodzono do temperatury pokojowej. Uzyskano preparat w postaci ciekłej, jednorodnej mieszaniny składników. P r z y k ł a d 4 Do ogrzewanego reaktora z mieszadłem turbinowym wprowadzono kolejno 25 g poliizobutylenu o lepkości kinematycznej 4600 mm 2 /s mierzonej w temperaturze 100 C, masie molowej 2500 i gęstości 0,92 g/cm 3 po ogrzaniu do temperatury 60 C dodano 6 g amin tłuszczowych, a następnie 5 g metylosilikonu o lepkości kinematycznej 10 mm 2 /s i 50 g mieszaniny olejów parafinowych o zawartości atomów węgla w cząsteczce od C 9 do C 21. Następnie przy intensywnym mieszaniu składników do reaktora wprowadzono 5 g mieszaniny dwuetanoloaminy i trójetanoloaminy, w której stosunek masowy zawartości dwuetanoloaminy do trójetanoloaminy wynosi od 2,5:1. Zawartość reaktora podgrzano do temperatury 65 C i intensywnie mieszano aż do uzyskania jednorodnego preparatu. Zawartość

5 PL B1 5 reaktora ochłodzono do temperatury pokojowej. Uzyskano preparat w postaci ciekłej, lepkiej i jednorodnej mieszaniny składników. Próbki saletry poddano badaniom na określenie stopnia zbrylenia oraz na zawartość składników palnych w przeliczeniu na węgiel (badanie określa ilość wprowadzonych składników organicznych zwiększających skłonność saletry do wybuchu). Badania stopnia zbrylenia prowadzono w warunkach zbliżonych do występujących w okresie magazynowania. Uzyskane wyniki potwierdzają wysoką skuteczność przeciwzbrylającą preparatów. Dla wszystkich preparatów uzyskano pełną sypkość saletry amonowej przy zastosowaniu ilości preparatów nie powodujących przekroczenia dopuszczalnego poziomu zawartości składników palnych w przeliczeniu na węgiel. Zastrzeżenia patentowe 1. Preparat do kondycjonowania nawozów mineralnych, zwłaszcza saletry amonowej, zawierający uwodornione aminy tłuszczowe, polimery krzemoorganiczne, znamienny tym, że stanowi ciekłą jednorodną mieszaninę składników i składa się z ciekłych poliizobutenów w ilości do 98 części masowych, z uwodornionych amin tłuszczowych w ilości do 20 części masowych, z polimeru krzemoorganicznego w ilości do 5 części masowych, z ciekłych węglowodorów parafinowych w ilości do 50 części masowych oraz niejonowego środka powierzchniowo czynnego w ilości do 5 części masowych. 2. Preparat według zastrz. 1, znamienny tym, że jako poliizobuteny zawiera ciekłe produkty polimeryzacji izobutenu o ogólnym wzorze-[-ch 2 -C(CH 3 ) 2 -] n - i masie molowej wynoszącej od 180 do 2500, lepkości kinematycznej od 2,5 do 4600 mm 2 /s oraz gęstości mierzonej w temperaturze 15 C od 0,78 do 0,92 g/cm Preparat według zastrz. 1, znamienny tym, że jako uwodornione aminy tłuszczowe zawiera mieszaninę uwodornionych pierwszorzędowych amin tłuszczowych o wzorze R-NH 2, gdzie R stanowi podstawnik o zawartości od 12 do 18 atomów węgla w cząsteczce (C 12 -C 18 ), przy czym zawartość amin pierwszorzędowych wynosi minimum 95%. 4. Preparat według zastrz. 1, znamienny tym, że jako polimer krzemoorganiczny zawiera metylosilikony o lepkości kinematycznej mierzonej w temperaturze 25 C od 10 do 300 mm 2 /s. 5. Preparat według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciekłe węglowodory parafinowe preparat zawiera produkty wysokowrzącej destylacji ropy naftowej stanowiące mieszaninę olejów parafinowych o zawartości atomów węgla w cząsteczce od C 9 do C Preparat według zastrz.1, znamienny tym, że jako niejonowy środek powierzchniowo czynny zawiera mieszaninę dwuetanoloaminy i trójetanoloaminy, w której stosunek masowy zawartości dwuetanoloaminy do trójetanoloaminy wynosi od 1:1 do 2,5:1.

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)