CZ20003833A3 - Způsob granulace hnojiv s obsahem močoviny - Google Patents

Abstract

Způsob granulace hnojiv, který spočívá v tom, že se připraví směs obsahující močovinu a připraví se zdroj síranu amonného s rozměrovým rozložením velikosti částic ze síta s oky od asi 1/10 do 1/3 palce. Močovina a síran amonný se zavede do bubnového granulátoru, ve kterém se udržuje teplota na výši dostatečné pro udržování zavedené směsi v kapalném stavu, a nakonec se směs ochladí až k vytvoření granulí síranu amonného, nesoucích močovinu.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu granulace výrobků s povahou hnojivá, zejména pak se jedná o způsob impregnace materiálu hnojivá močovinou a o granulaci s vytvářením pelet.

Dosavadní stav techniky

V současnosti se rozšiřuje používání hnojiv s obsahem močoviny, aplikovaných pomocí kropení, sprejování či v aerosolu. Nejvíce nežádoucí aspekt při užití těchto hnojiv je následkem skutečnosti, že močovina je rozpustná ve vodě, takže při běžné povrchové aplikaci většina takové směsi přichází nazmar, neboť je odplavována při dešti, závlahách, apod. Takový postup při hnojení je nákladný a má přitom malou účinnost. Jednou z možností jak zamezit těmto ztrátám je způsob, kde močovina se smíchává nebo krystalizuje s matricí hnojivá. Předkládaný vynález řeší právě tento problém.

Podstata vynálezu

Nedostatky současného stavu, resp. problém vhodného smíchávání či krystalizace močoviny s hnojivém, se řeší v podstatné míře podle předkládaného vynálezu, kde předmětem jednoho z provedení je vytvoření zlepšeného hnojivá a také způsob zabudování močoviny do tohoto hnojivá.

Dalším předmětem vynálezu je způsob granulace hnojivového materiálu, kde se postupuje v následujících krocích. Vytvoří se směs s obsahem močoviny, připraví se zdroj síranu amonného s rozměrovým rozložením částic ze síta s oky od asi 1/10 do 1/3 palce, močovina a síran amonný se vloží do bubnového granulátoru, teplota v bubnovém granulátoru se udržuje na výši dostatečné pro udržení směsi v tekutém stavu, pro směs se síranem amonným, a nakonec se směs ochladí až k vytvoření granulí síranu amonného, nesoucích, resp. obsahujících močovinu.

Pro usnadnění pohybu částic v bubnu může být buben opatřen vrstvou pryže, Teflonu, neoprenu, apod.

Pelety po granulaci vykazují díky povaze své krystalické struktury mezi jejími částicemi relativně velký podíl prázdného prostoru, což dává možnost využít tohoto volného objemu pro rekrystalizovanou močovinu.

Podle dalšího předmětu u jednoho z možných provedení vynálezu je vytvořena granule hnojivá, provedená jako draselná granule, s obsahem okolo 20% volného intersticiálního prostoru, kde je uložena močovina.

Podle typu močovinové směsi, použité při provádění vynálezu v praxi, je v příkladných provedeních užito močovinoformaldehydu, ortofosforečnanu močovinoamonného, polyfosforečnanu močovino-amonného, upravené močoviny, apod. V rámci zde presentovaného chemického rámce není problémem pro odborníky znalé této problematiky použít i další látky, podobné látkám uvedeným výše.

Ještě dalším předmětem u jednoho z provedení vynálezu může být způsob granulace hnojivového produktu, sestávající z následujících kroků. Vytvoří se směs ·*«· φφ φ φ · • · φ • · φ φ • φ φ · φφ φφ obsahující močovinu a zdroj síranu draselného s rozměrovým rozložením částic ze síta s oky od asi 1/10 do 1/3 palce, močovina a síran draselný se vloží do bubnového granulátoru, teplota v bubnovém granulátoru se udržuje na výši postačující k udržování směsi v tekutém stavu, pro směs se síranem draselným, a nakonec se směs chladí až k vytvoření granulí síranu draselného, nesoucích, resp.obsahujících močovinu.

Pro zlepšení smáčivosti hnojivového produktu se může přidávat povrchově aktivní činidlo. Toto činidlo snižuje povrchové napětí materiálu hnojivá natolik, že močovina může být vplavována do tohoto materiálu. To má zásadní význam v momentě, kdy se směs močoviny a hnojivá ochladí k teplotě nad bodem tání močoviny, a dále, když dochází k výsledné rekrystalizací močoviny uvnitř matrice, tvořené materiálem hnojivá.

Ještě dalším předmětem u jednoho z provedení vynálezu může být způsob granulace hnojivového produktu, sestávající z následujících kroků. Vytvoří se směs obsahujcí močovinu a zdroj chloridu draselného s rozměrovým rozložením částic ze síta soky od asi 1/10 do 1/3 palce, močovina a chlorid draselný se vloží do bubnového granulátoru, teplota v bubnovém granulátoru se udržuje na výši postačující k udržování směsi v tekutém stavu, pro směs s chloridem draselným, a nakonec se směs ochladí až k vytvoření granulí chloridu draselného, nesoucích, resp. obsahujících močovinu.

Bylo zjištěno, že rekrystalizace močoviny uvnitř matrice materiálu hnojivá vede k podstatnému zlepšení vlastností takto vytvořených granulí. Typické je pro takovéto granule či tablety zvýšení pevnosti v tlaku na hodnoty přesahující 7 kg. Výhoda tohoto jevu spočívá v tom, že z částic, které jsou tvrdší, se netvoří tak velké množství prachu, částice se během dopravy nedrtí a nerozpadají se. Modifikovaná rozpustnost a zlepšení při manipulaci s močovinou jsou právě výhody, kterých dosud známými postupy nebylo možno dosáhnout.

Ještě dalším předmětem u jednoho z provedení vynálezu může být způsob granulace hnojivového produktu, sestávající z následujících kroků. Vytvoří se směs obsahující močovinu a zdroj dusičnanu draselného s rozměrovým rozložením částic ze síta soky od 1/10 do 1/3 palce, močovina a dusičnan draselný se vloží do bubnového granulátoru, teplota v bubnovém granulátoru se udržuje na výši postačující k udržování směsi v tekutém stavu, pro směs s dusičnanem draselným,, a nakonec se směs chladí až k vytvoření granulí dusičnanu draselného,· nesoucích, resp. obsahujících močovinu.

Tímto byl celkově popsán předkládaný vynález, přičemž dále bude podrobněji vysvětlen též se vztahem k přiloženým obrázkům, ilustrujícím příkladná provedení.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiložených vyobrazeních je na obr.1 schéma zařízení pro provádění předkládaného způsobu a na obr.2 je pak fotografie granule síranu amonného, obsahující v sobě rekrystalizovanou močovinu.

Příklady provedení vynálezu

Jak je patrné zobr.1, hnojivový materiál 10 představuje jeden ze vstupů do granulátoru 12.. Hnojivovým materiálem 10 může být chlorid draselný, síran draselný, •

9 9 9

9 9

9 9 9 • 9 9 9

9 9 9 9

9999 9 • 9 99

9 9 9

9 9 9

9 9 9

9 9 9 • 9 99 síran amonný, apod. Hnojivový materál 10 může být odebírán ze zdroje, kterým může být např. formovací granulační okruh (pánvový granulační systém), zde neznázorněný. Hnojivový materiál 10 má zrna o velikosti ze síta s oky rozměru mezi asi 1/10 a asi 1/3 palce a v této formě je také zaváděn do bubnového granulátoru 12. Přitom vhodné granulátory jsou pro odborníky v této oblasti běžně známé. Zdroj směsi 14, obsahující močovinu, je pak, vedle hnojivového materiálu 10, dalším vstupem do granulátoru 12. Močovina se může zavádět do granulátoru 12 v kapalném stavu, nebo granulátor 12 se může ohřívat dostatečně silným zdrojem tepla tak, že močovina, ve směsi tuto močovinu obsahující, se zkapalňuje. Další alternativou je, že vstupující hnojivový materiál 10 se může ohřívat, a to v takové míře, že působí tavení močoviny ve směsi.

Jako volitelný krok, podle povahy použitých chemických procesů, může být zavádění vhodného povrchově aktivního činidla 16 do granulátoru 12, čímž se usnadní přenos kapalné močoviny do matrice hnojivového materiálu 10. Z granulátoru 12 se směs 18 vede do chladicího zařízení 20. Celé zařízení může obsahovat ještě další bubnový granulátor, fluidizované lože či ještě jiné chladicí zařízení, usnadňující podobně pohyb produktu. Pro dosažení krystalizace močoviny v hnojivovém materiálu 10, zavádí se chladivovým vstupem 22 do granulátoru 20 chladicí tekutina. Chladicí tekutina může být jakákoliv tekutina, inertní vůči chemickým procesům, probíhajícím v chladicím zařízení 20. Pro chlazení močoviny v chladicím zařízení 20 se příkladně může do tohoto zařízení zavádět vzduch. Ke krystalizaci dochází v jakémkoli bodě nad bodem tání močoviny (typicky 110*0), přičemž chladicí vzduch v chladicím zařízení 20 snižuje teplotu k přibližně δδ’Ο, čímž se získává výsledný produkt, vycházející z celého zařízení produktovým výstupem 24.

Rotace a sklon bubnového granulátoru 12 a/nebo 20 se volí v parametrech podle povahy hnojivového materiálu a ve spojitosti s dalšími faktory. Volba těchto parametrů je postupem běžně známým v tomto oboru.

Z produktového výstupu 24 vystupující produkt je zobrazen na obr.2, kde jsou patrné granule v podobě v podstatě sférické, a též jejich řez. Při zkoumání řezu granulí se ukazuje, že močovina je skutečně vykrystalizována v matrici hnojivá. Jak známo, pro granule hnojivá bývá typický intersticiální prázdný prostor o objemu obvykle 15 a 25% objemu granulí. Tím nastává ideální příležitost k zavádění kapalné močoviny pro možnou její rekrystalizací přímo v matrici hnojivového materiálu W.

Bylo zjištěno, že ze zabudování močoviny vyplývají podstatné výhody, kde jednou z těchto výhod je např. zvýšení pevnosti částic. Pevnost pelet síranu amonného je obvykle v mezích 2 až 3 kg. , přičemž po krystalizaci močoviny v matrici hnojivá vzroste pevnost takto ošetřených pelet na více než 7 kg. V případě chloridu draselného a síranu draselného je před krystalizaci močoviny pevnost opět od 2 do 3 kg, zatímco granule s obsahem močoviny vykazují pevnost v rozmezí asi od 7 do 8 kg.

Jak je patrné z následujícího grafu, močovina se rozpouští velmi rychle. S růstem podílu chloridu draselného se rozpustnost podstatně snižuje, čímž se získává hnojivo, které déle vydrží, resp. pomaleji se uvolňuje, a které se také nerozpadá, případně nedrtí, ale spíše postupně se rozpouští, s redukcí průměru částic v podstatě časově rovnoměrnou.

»««« BB

Β ·

Β Β • ·

Β Β Β Β ΒΒ ΒΒ • ·· Β» ΒΒ

ΒΒΒ Β Β ΒΒ Β

Β Β * · ΒΒΒ

ΒΒ ΒΒΒ ΒΒ Β ΒΒΒ ΒΒΒΒ • ΒΒ ΒΒ ΒΒ ΒΒ

Grafické vyjádření podílu rozpuštěné látky v závislosti na čase podíl rozpuštěné látky

čas

Legenda ke grafu: -*i I 1-L močovina

KCI a močovina močovina

Jak je patrné z grafu, ze zabudování močoviny do matrice hnojivá plynou významné další výhody. Jednou z nejvýznamnějších výhod,'spojených s tímto vynálezem, je skutečnost, že poměr prvků N,P,K,S lze podle potřeby pružně přizpůsobovat. Na vyobrazení na obr. je poměr NPKS 30-0-0-20.

Vedle toho, že předkládaný vynález byl zde popsán a vysvětlen na specifických příkladech, je pochopitelné, že vynález lze i významně obměňovat, aniž by se vybočilo z rozsahu ochrany popsaného vynálezu.

Claims (28)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob granulace hnojiv s obsahem močoviny, vyznačený tím, že se připraví směs obsahující močovinu, připraví se zdroj síranu amonného s rozměrovým rozložením velikosti částic ze síta s oky od asi 1/10 do 1/3 palce, tato močovina a síran amonný se zavede do bubnového granulátoru, v tomto bubnovém granulátoru se udržuje teplota na výši dostatečné pro udržování zavedené směsi v kapalném stavu, pro směs se síranem amonným, a nakonec se směs ochladí až k vytvoření granulí síranu amonného, nesoucích močovinu.
2. 2. Způsob granulace podle nároku 1, vyznačený tím, že granule mají rozměrové rozložení částic ze síta s oky od asi 1/10 do asi 1/5 palce.
3. 3. Způsob granulace podle nároku 1, vyznačený t í m , že močovina se vkládá jako močovinoformaldehyd.
4. 4. Způsob granulace podle nároku 1, vyznačený tím, že močovina se vkládá jako ortofosforečnan močovino-amonný.
5. 5. Způsob granulace podle nároku 1, vyznačený tím , že močovina se vkládá jako polyfosforečnan močovino-amonný.
6. 6. Způsob granulace podle nároku 1, vyznačený t.ím , že močovina se vkládá jako upravená močovina.
7. 7. Hnojivová granule, vyznačená tím, že je tvořena draselnou granulí s obsahem okolo 20% prázdného intersticiálního prostoru a v tomto prostoru obsahuje močovinu.
8. 8. Hnojivo podle nároku 7, vyznačené tím, že granule má rozměrové rozložení částic ze síta s oky od asi 1/10 do asi 1/3 palce.
9. 9. Hnojivo podle nároku 7 .vyznačené tím , že jako močovina se použije močovinoformaldehyd.
10. 10. Hnojivo podle nároku 7 , vyznačené tím, že jako močovina se použije ortofosforečnan močovino-amonný.
11. 11. Hnojivo podle nároku 7, vyznačené tím , že jako močovina se použije polyfosforečnan močovino-amonný.

    ··*· ·· • · ·

    4 · · » · * · » · · · »4 ·· ·· ·· « · · • · · • · · » • · · «· »·
12. 12. Hnojivo podle nároku 7, vyznačené tím, že jako močovina se použije upravená močovina.
13. 13. Hnojivo podle nároku 7 , vyznačené tím, že draselné granule obsahují chlorid draselný.
14. 14. Hnojivo podle nároku 7 , vyznačené tím, že draselné granule obsahují síran draselný.
15. 15. Hnojivo podle nároku 7 , vyznačené tím, že draselné granule obsahují dusičnan draselný.
16. 16. Způsob granulace hnojivového materiálu, vyznačený tím, že se vytvoří směs s obsahem močoviny, připraví se zdroj síranu draselného s rozměrovým rozložením částic ze síta s oky od asi 1/10 do 1/3 palce, močovina a síran draselný se zavedou do bubnového granulátoru, v tomto bubnovém granulátoru se udržuje teplota na výši dostatečné pro udržování zavedené směsi v kapalném stavu, pro směs se síranem sodným, a nakonec se směs ochladí až k vytvoření granulí síranu amonného, nesoucích močovinu.
17. 17. Způsob granulace podle nároku 16, vyznačený tím , že způsob dále obsahuje krok, při kterém se do bubnového granulátoru zavádí povrchově aktivní činidlo.
18. 18. Způsob granulace podle nároku 16, vyznačený tím, že směs se chladí ve druhém bubnovém granulátoru, a to protiproudovým kontaktním způsobem, pomocí chladicího vzduchu.
19. 19. Způsob granulace podle nároku 16, vyznačený tím, že teplota v bubnovém granulátoru je alespoň na úrovni teploty, při které se směs s obsahem močoviny taví.
20. 20. Způsob granulace podle nároku 16, vyznačený tím, že směs se chladí s intenzitou dostatečnou k tomu, aby směs obsahující močovinu ztuhla v síranu draselném.
21. 21. Způsob granulace podle nároku 16, vyznač e.ný tím, že granule mají rozměrové rozložení částic ze síta s oky od asi 1/10 do asi 1/4 palce.
22. 22. Způsob granulace hnojivového materiálu, vyznačený tím, že se vytvoří směs s obsahem močoviny, připraví se zdroj chloridu draselného s rozměrovým rozložením částic ze síta s oky od asi 1/10 do 1/3 palce, močovina a chlorid draselný se zavedou do bubnového granulátoru, v tomto bubnovém granulátoru se udržuje teplota na výši dostatečné pro udržování směsi v granulátoru v kapalném stavu, pro směs s chloridem draselným, a nakonec se směs ochladí až k vytvoření granulí chloridu draselného, nesoucích močovinu.
23. 23. Způsob granulace podle nároku 22, vyznačený tím, že způsob dále obsahuje krok, při kterém se do bubnového granulátoru zavádí povrchově aktivní činidlo.
24. 24. Způsob granulace podle nároku 22, vyznačený ve druhém bubnovém granulátoru, a to protiproudovým pomocí chladicího vzduchu.
25. 25. Způsob granulace podle nároku 22, vyznačený tím, že teplota v bubnovém granulátoru je alespoň na úrovni teploty, při které se směs s obsahem močoviny taví.
26. 26. Způsob granulace podle nároku 22, vyznačený tím, že směs se chladí s intenzitou dostatečnou ktomu, aby směs obsahující močovinu ztuhla v chloridu draselném.
27. 27. Způsob granulace podle nároku 22, vyznačený tím, že granule mají rozměrové rozložení částic ze síta s oky od asi 1/10 do asi 1/5 palce.
28. 28. Způsob granulace hnojivového materiálu, vyznačený tím, že se připraví směs obsahující močovinu, připraví se zdroj dusičnanu draselného s rozměrovým rozložením částic ze síta s oky od asi 1/10 do 1/3 palce, tato močovina a dusičnan draselný se zavede do bubnového granulátoru, v tomto bubnovém granulátoru se udržuje teplota na výši dostatečné pro udržování zavedené směsi v kapalném stavu, pro směs s dusičnanem draselným, a nakonec se směs ochladí až k vytvoření granulí dusičnanu draselného, nesoucích močovinu.