WO2015102544A1 - Engrais azoté à base de nitrate d'ammonium non explosif et ininflammable - Google Patents

Engrais azoté à base de nitrate d'ammonium non explosif et ininflammable Download PDF

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Definitions

  • Non-Explosive and Non-Flammable Ammonium Nitrate Nitrogen Fertilizer is a chemical fertilizer dedicated mainly to the nitrogen input for the soil amendment in the agricultural sector while having the ability to be marketed in the form of granules, solid.
  • This fertilizer is aimed at achieving a definitive solution to the safety problem arising from the risks of explosion and self-incineration of nitrogenous chemical fertilizers as well as their uses for making explosives. by terrorists.
  • Several solutions have also been explored for the risks of contamination of ground water tables and the release of gaseous pollutants while attempting and trying to limit them, contain and limit their effects.
  • this product seeks to enable the chemical fertilizer industries to have much more flexibility vis-à-vis Nitrogen levels in currently commercialized products on the market while helping to facilitate the granulation phase which can be of great value to the industry from marketing points of view and the satisfaction of different customer needs; this, saving energy and profit.
  • the present invention is derived from a manufacturing process specially designed for this product which amounts to the polymerization (complexation) of urea with formaldehyde in an acid catalyzed ammonium nitrate solution, the production of which is carried out as follows:
  • the essential thing is to have an aqueous mixture of these three substances without the urea and formaldehyde being mixed, alone, for a sufficient time at the initiation of any polymerization reaction.
  • the initial mixture of urea, ammonium nitrate and formaldehyde or formaldehyde can be made from these substances in pure form or industrial grades: Ammonium nitrate (33% N); Urea (46% N) and Formol (37.5%) or other concentration.
  • the final product can contain between 30 and 40% nitrogen after drying because the initial mixture can accommodate moderate variations in the mass percentages relative to its compounds.
  • the proportion of formaldehyde to urea allows only a very slight change while the proportion of ammonium nitrate can tolerate larger variations.
  • the proportion of ammonium nitrate must not be excessive in order to maintain the flammability of the final product and its uselessness in the manufacture of explosives for terrorist purposes.
  • the reaction is catalyzed essentially by the acids.
  • the catalyst acid of the reaction may be weak, strong or a mixture; however, a weak and / or dilute acid gives a more malleable paw that can facilitate the granulation of the product while a strong and / or concentrated acid limits the reaction time. It is strongly recommended not to use acids that give salts that can deteriorate the quality of the fertilizer.
  • the mixture, after the addition of the catalyst, may or may not require moderate agitation according to the industrial manufacturing techniques used; if the mixture flows immediately after the addition of the catalyst, then a metered pumping of the latter is sufficient.
  • the expectation of the end of the reaction varies enormously with the quantity, the nature and the concentration of the catalyst used.
  • Drying is optimal around 50 ° C or less; but, can be done in higher temperatures to the extent of the acceleration of the procedure while taking into account the generation of low release of gases containing nitrogen.
  • the invention is characterized by non-flammability and its sterile and inactive nature with respect to its use as an explosive or explosive manufacturing ingredient; this fertilizer can not be used for terrorist purposes or cause explosions accidents following self-incineration such as ammonium nitrate.
  • the procedure, which contributes to a very good quality, envisaged for the manufacture of this product includes the steps listed as follows:
  • said invention titled “Non-Explosive Ammonium Nitrate Fertilizer and Non-Flammable” is a chemical fertilizer that modifies the soil by nitrogen in various forms, ammonium ions and nitrates, for a duration greater than those common fertilizers (Ammonium Nitrate and Urea) without risk of self-incineration and explosion.
  • this product reduces the risk of groundwater contamination by drainage of chemicals through precipitation and release of harmful gases such as ammonia and NO x .

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Abstract

La présente-invention, intitulée « Engrais Azoté à base du Nitrate d'Ammonium non explosif et ininflammable », est un engrais chimique dédié, principalement, à l'apport en matière d'Azote pour l'amendement des sols dans le secteur agricole essentiellement sous forme de granulés. Ce produit contourne ou limite plusieurs des principales problématiques rencontrées par l'industrie des engrais chimiques dont on peut citer : • Utilisation des engrais dans la confection des explosifs pour des fins terroristes. • Dégagement des gaz nocifs et à effet de serre tel que les NOx et l'ammoniac. • Contamination des nappes d'eau phréatiques par drainage des substances chimiques, surtout les nitrates, par les précipitations. • Taux fixes en termes de pourcentages d'azote dans les engrais chimiques. La présente invention, « engrais azoté à base de nitrate d'ammonium non explosif », peut contenir une concentration d'azote variable, entre 30 et 40%.

Description

Description de l'invention
« Engrais Azoté à base de Nitrate d'Ammonium
non Explosif et Ininflammable »
Introduction et domaine technique de l'invention:
Comme l'indique le nom de l'invention, «Engrais Azoté à base de Nitrate d'Ammonium non Explosif et Ininflammable» ; il s'agit d'un engrais chimique dédié principalement à l'apport en matière d'azote pour l'amendement des sols dans le secteur agricole tout en ayant l'aptitude à être commercialisé sous forme de granulés, solide.
Technique antérieure et problématiques :
L'industrie d'engrais chimiques azotés, principalement le nitrate d'ammonium et l'urée, rencontre plusieurs problématiques qui peuvent générer d'autres dans différents secteurs (sécurité, ressources en eaux, environnement...) dont on peut citer :
• Utilisation des engrais dans la confection des explosifs pour des fins terroristes.
• Dégagement des gaz nocifs et à effet de serre tel que les NOxet l'ammoniac. • Contamination des nappes d'eau phréatiques par drainage des substances chimiques, surtout les nitrates, par les précipitations qui s'infiltrent dans le sol.
• La plupart des procédés de fabrication des engrais chimiques azotés donnent des taux fixes et invariants en termes de pourcentage d'azote dans le produit commercialisé.
• Ecart, dans la pratique, entre le rendement d'apport en azote réel et le rendement optimal qui varie entre les différents types d'engrais.
· Les difficultés techniques rencontrées dans la fabrication industrielle de mélanges d'urée et de nitrate d'ammonium dans le but de la confection d'engrais à l'état solide.
Solutions et effets avantageux apportés :
L'invention de cet engrais a pour objectif l'aboutissement à résoudre d'une manière définitive la problématique de sécurité ayant pour origine les risques d'explosion et d'auto-incinération des engrais chimiques azotés ainsi que leurs utilisations pour la confection des explosifs par les terroristes. On a également prospecté plusieurs solutions pour les risques de contamination des nappes d'eaux phréatiques et le dégagement des polluants gazeux tout en tentant et essayant de les borner, contenir et limiter leurs effets. En outre, ce produit cherche à permettre aux industries d'engrais chimiques d'avoir beaucoup plus de flexibilité vis-à-vis des taux d'azotes dans les produits commercialisés, actuellement, sur le marché tout en contribuant à la facilitation de la phase de granulation ce qui peut s'avérer d'une grande utilité pour l'industrie de points de vue marketing et satisfactions des différents besoins de la clientèle ; ceci, en économisant de l'énergie et du profit.
Exposé du produit et de son procédé de fabrication :
La présente invention dérive d'un procédé de fabrication spécialement conçu pour ce produit qui revient à la polymérisation (complexation) de l'urée avec le formaldéhyde dans une solution de nitrate d'ammonium catalysée par un acide dont la fabrication se réalise comme suit :
1. Mélanger l'urée, le nitrate d'ammonium et le formaldéhyde dans l'eau.
2. Agitation jusqu'à l'homogénéisation du mélange.
3. Ajout du catalyseur.
4. Agitation si nécessaire.
5. Attente avec ou sans maintient de l'agitation jusqu'à la fin de la réaction.
6. Séchage qui peut être suivi ou non par la granulation du produit obtenu. Mélanger l'urée, le nitrate d'ammonium et le formaldéhyde dans l'eau peut se faire selon plusieurs méthodes dont, parmi eux, on cite les suivantes : · L'ajout du nitrate d'ammonium et de l'urée au formol.
• Ajouter de l'urée et du formaldéhyde à une solution aqueuse de nitrate d'ammonium.
• Ajouter le nitrate d'ammonium et le formaldéhyde à une solution aqueuse de l'urée.
L'essentiel est d'avoir un mélange aqueux de ces trois substances sans que l'urée et le formaldéhyde restent mélangés, eux seuls, pendant une durée suffisante à l'amorçage de quelconque réaction de polymérisation. Le mélange initial de l'urée, le nitrate d'ammonium et le formol ou formaldéhyde peut être réalisé à partir de ces substances dans la forme pure ou de qualités industrielles : Nitrate d'ammonium (33% N) ; Urée (46% N) et Formol (37.5%) ou autre concentration. Le produit final peut contenir entre 30 et 40% d'azote après séchage car le mélange initial peut accommoder des variations modérées des pourcentages massiques relatifs à ses composés. La proportion du formaldéhyde par rapport à l'urée ne permet qu'une très légère modification alors que la proportion du nitrate d'ammonium peut tolérer de plus importantes variations. La proportion du nitrate d'ammonium ne doit pas être excessivement majoritaire pour maintenir ininflammabilité du produit final et son inutilité pour la fabrication des explosifs pour des fins terroristes.
En effet, pour obtenir un engrais avec un pourcentage en azote entre 32 et 36%, le mélange initial doit respecter les proportions suivantes:
• nitrate d'ammonium commercial (33% N) dans la proportion de masse 51.5% du mélange.
• urée (46% N) dans le pourcentage de masse 20% du mélange. · formol de concentration 37.5% dans le pourcentage 28.5% de la masse du mélange initial.
La réaction est catalysée essentiellement par les acides. L'acide catalyseur de la réaction peut être faible, fort ou un mélange ; cependant, un acide faible et/ou dilué donne une patte plus malléable et susceptible de faciliter la granulation du produit alors qu'un acide fort et/ou concentré limite le temps de réaction. Il est fortement recommandé de ne pas utiliser les acides qui donnent des sels pouvant détériorer la qualité de l'engrais.
Le mélange, après l'ajout du catalyseur, peut ou non exiger une agitation modérée selon les techniques industrielles de fabrication utilisées ; si le mélange subit un écoulement immédiatement après l'ajout du catalyseur, alors, un pompage dosé de ce dernier est suffisant. L'attente de la fin de réaction varie énormément avec la quantité, la nature et la concentration du catalyseur utilisé.
Le séchage est optimal aux alentours de 50° C ou encor moins ; mais, peut se faire dans des températures supérieures dans la mesure de l'accélération de la procédure tout en prenant compte de la génération de faible dégagement des gaz contenant de l'azote.
Pour obtenir une patte malléable et en parfait état pour la granulation, un séchage modéré est suffisant.
Ladite invention est caractérisée par l'ininflammabilité et sa nature stérile et inactive vis-à-vis à son utilisation comme explosif ou ingrédient de fabrication d'explosifs ; cet engrais ne peut pas être utilisé pour des fins terroristes ou causer des explosions accidentelles suite à son auto-incinération tel que le nitrate d'ammonium.
Ce produit prend plus de temps pour libérer la totalité de l'azote qu'il contient dans le sol encaissant car la dissolution immédiate et précoce ne touche qu'une partie de l'engrais alors que le reste est libéré plus lentement et d'une manière attardée pendant une durée variable selon la nature et, surtout, l'acidité ou alcalinité du sol; ce qui en résulte :
• La réduction de dégagement des gaz nocifs et à effet de serre tel que les NOx et l'ammoniac.
• L'atténuation de la contamination de la nappe d'eau phréatique par lé drainage des substances chimiques par les précipitations.
• L'augmentation du rendement d'assimilation de l'azote par les plantes.
Le procédé de fabrication de cet engrais est caractérisé par la facilitation de la phase de granulation vu la forme pâteuse du produit à la fin de la réaction chimique précédemment expliquée. Mode opératoire :
Pour satisfaire l'objectif principal de l'invention qui se résume par l'amendement des sols en matière d'azote pour le secteur agricole, le mode opératoire, qui contribue à une très bonne qualité, envisagé pour la fabrication de ce produit comporte les étapes énumérées comme suit :
1. Mélanger du nitrate d'ammonium commercial (33% N) avec de l'urée agricole (46% N) et du formol (37.5%) dans les proportions massiques suivante :
■ nitrate d'ammonium commercial (33% N) : 51.5% du mélange.
■ urée (46% N) : 20% du mélange.
■ formol de concentration 37.5% : 28.5% de la masse du mélange.
2. Agitation pendant quelques minutes jusqu'à la dissolution totale des ajouts solides et l'homogénéisation du mélange.
3. Ajout de l'acide acétique 6° dans la proportion massique 6%.
4. Agitation pendant 10 minutes.
5. Attendre pour un maximum de 8 heures pour que la réaction prenne lieu.
6. Séchage modéré à 50° C jusqu'à avoir une patte consistante.
7. Granulation puis séchage accentué à 50°C. Récapitulatif :
Ainsi, ladite invention, intitulée «Engrais Azoté à base de Nitrate d'Ammonium non Explosif et Ininflammable», revient à un engrais chimique qui amende le sol par l'azote sous formes variées, ions ammoniums et nitrates, pendant une durée supérieures à celles des engrais courants (Nitrate d'Ammonium et Urée) sans risques d'auto-incinération et d'explosion. En outre, ce produit réduit les risques de contamination des nappes phréatiques par drainage des substances chimiques par les précipitations et de dégagement des gaz nocifs tel que l'ammoniac et les NOx.

Claims

Revendications
1. Un engrais chimique azoté appelé, ci-après, «Engrais Azoté à base de Nitrate d'Ammonium non Explosif et Ininflammable» est fabriqué essentiellement à partir du nitrate d'ammonium, de l'urée et du formaldéhyde caractérisé par son aptitude à être commercialisé à l'état solide ininflammable et non explosif.
2. Un engrais chimique azoté appelé «Engrais Azoté à base de Nitrate d'Ammonium non Explosif et Ininflammable» dont le procédé de synthèse spécialement conçu à sa fabrication se déroule comme suit :
a) Mélanger l'urée, le nitrate d'ammonium et le formaldéhyde dans l'eau.
b) Agitation jusqu'à l'homogénéisation du mélange.
c) Ajout du catalyseur.
d) Agitation si nécessaire.
e) Attente avec ou sans maintient de l'agitation jusqu'à la fin de la réaction.
f) Séchage qui peut être suivi ou non par la granulation du produit obtenu.
3. L'invention selon les revendications 1 ou 2, a pour objectif principal l'amendement des sols en matière d'azote sous différentes formes ioniques qui peut être commercialisé à l'état de granules.
4. L'invention selon les revendications 1 ou 2, dérive essentiellement d'un mélange aqueux de formaldéhyde, du nitrate d'ammonium et de l'urée qui peut-être réalisé selon quelconque méthode dont l'urée et le formaldéhyde ne restent mélangés, eux seuls, pendant une durée suffisante à l'amorçage de quelconque réaction chimique de polymérisation ou autre.
5. L'invention selon quelconque des revendications 1 ou 2, peut être synthétisé à partir de l'urée, le nitrate d'ammonium et le formaldéhyde dans leurs formes pures ou à partir de leurs formes de qualités industrielles et/ou commerciales.
6. Le procédé de synthèse de «Engrais Azoté à base de Nitrate d'Ammonium non Explosif et Ininflammable» selon la revendication 2, est essentiellement catalysé par les acides qui peuvent être faibles, forts ou des mélanges d'acides.
7. Le procédé de synthèse selon la revendication 2 ou 6, si catalysé par un acide faible et/ou dilué donne une patte plus malléable et susceptible de faciliter la granulation du produit alors qu'un acide fort et/ou concentré réduit le temps de réaction.
8. Le mélange, après l'ajout du catalyseur, selon c) de la revendication 2, peut ou non exiger une agitation modérée selon les techniques industrielles de fabrication utilisées ; si le mélange subit un écoulement immédiatement après l'ajout du catalyseur, alors, un pompage dosé de ce dernier est suffisant.
9. L'invention selon e) de la revendication 2, nécessite l'attente de la fin de réaction qui varie avec la quantité, la nature et la concentration du catalyseur utilisé.
10. L'invention selon f) de la revendication 2, subit un séchage qui est optimal aux alentours de 50° C ou encor moins ; mais, peut se faire dans des températures supérieures dans la mesure de l'accélération de la procédure de fabrication.
11. L'invention selon les revendications 2 ou 10, nécessite un séchage qui, dans le cas où le produit final est sous forme de granule, peut être modéré pour aboutir à une patte prête à subir la granulation suivit du séchage final dans le cas échéant.
12. Ladite invention selon les revendications 1 ou 2, est caractérisée par l'ininflammabilité et sa nature stérile et inactive vis- à-vis à son utilisation comme explosif ou ingrédient de fabrication d'explosifs ; cet engrais ne peut pas être utilisé pour des fins terroristes ou causer des explosions accidentelles suite à son autoincinération.
13. L'invention selon les revendications 1 ou 2, prend plus de temps pour libérer la totalité de l'azote qu'il contient dans le sol encaissant car la dissolution immédiate et précoce ne touche qu'une partie de l'engrais alors que le reste est libéré plus lentement et d'une manière attardée pendant une durée variable selon la nature et, surtout, l'acidité ou alcalinité du sol; ce qui en résulte :
• La réduction de dégagement des gaz nocifs et à effet de serre tel que les NOx et l'ammoniac. • L'atténuation de la contamination de la nappe d'eau phréatique par lé drainage des substances chimiques par les précipitations.
• L'augmentation du rendement d'assimilation de l'azote par les plantes.
14. L'invention selon les revendications 1 ou 2, est caractérisée par la facilitation de la phase de granulation à la fin du procédé de synthèse qui aboutit à une patte.
15. L' «Engrais Azoté à base de Nitrate d'Ammonium non Explosif et Ininflammable» selon la revendication 1 ou 2, peut être synthétisé pour contenir entre 30 et 40% d'azote après le séchage.
16. L'invention selon la revendication 15, est caractérisé un pourcentage en azote entre 32 et 36% après le séchage dans le cas où les proportions massiques dans le mélange initial sont comme suit :
• nitrate d'ammonium commercial (33% N) dans la proportion de masse 1.5% du mélange. • urée (46% N) dans le pourcentage de masse 20% du mélange.
• formol de concentration (37.5%) dans le pourcentage 28.5% de la masse du mélange initial.
17. L'invention selon les revendications 15 ou 16, peut accommoder une variation modérée du pourcentage du nitrate d'ammonium par rapport aux autres ingrédients dans le but de modifier la teneur en azote du produit.
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