В изобретении предложен способ получения серосодержащей композиции удобрения, включающий стадии a) создания взвеси по меньшей мере одного материала удобрения на основе фосфатов, выбранного из группы, состоящей из фосфатов аммония, азотно-фосфорно-калийных соединений (NPK) на основе фосфата аммония, суперфосфатов и частично кислых фосфатных пород; b) приведения указанной взвеси в контакт по меньшей мере с одним анионогенным поверхностно-активным веществом и элементарной серой и c) введения смеси, полученной на стадии b), в гранулятор для того, чтобы получить гранулы композиции удобрения, при этом по меньшей мере одно удобрение на основе фосфатов присутствует в количестве от по меньшей мере 50 мас.%, элементарная сера присутствует в количестве от 1 до 25 мас.% и по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество присутствует в количестве от 0,001 до 3 мас.% относительно общей массы композиции удобрения. Изобретение также относится к композиции удобрения.

[0001] Способ получения серосодержащей композиции удобрения, включающий стадии, на которых:

[0002] Способ по п.1, в котором элементарная сера представляет собой расплавленную серу.

[0003] Способ по п.1 или 2, в котором по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой лигносульфонат.

[0004] Способ по любому из пп.1-3, в котором по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество присутствует в количестве от 0,05 до 3 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 2,0 мас.% относительно массы всей композиции удобрения.

[0005] Композиция удобрения, включающая:

[0006] Композиция удобрения по п.5, в которой по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой лигносульфонат.

[0007] Композиция удобрения по п.6, в которой по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой лигносульфонат, выбранный из группы, состоящей из солей щелочных металлов и/или солей щелочно-земельных металлов и/или аммониевых солей лигносульфоновой кислоты.

[0008] Композиция удобрения по любому из пп.5-7, в которой по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество присутствует в количестве от 0,05 до 3 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 2,0 мас.% относительно массы всей композиции удобрения.

[0009] Применение анионогенного поверхностно-активного вещества для уменьшения содержания элементарной серы в промышленной пыли, образующейся в способе по любому из пп.1-4.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к серосодержащим удобрениям и способу их получения.

Уровень техники

Получению серосодержащих удобрений было посвящено множество работ. Растущая мировая потребность в серосодержащих удобрениях связана с открытием того, что низкая урожайность в некоторых случаях может быть связана с недостатком серы в почве. Примером вида растений с высокой потребностью в сере является канола. Канола является важной товарной культурой в Альберта, Канада, и имеет высокую потребность в сере на любой стадии роста. Недостаток серы может вызвать серьезное снижение урожайности и качества культуры.

Способы получения серосодержащих удобрений типа фосфата аммония часто включают использование или включение сульфатов, см., например, US 4377406 или US 4762546. Недостатком сульфатов является то, что они очень подвижны в почве и легко вымываются из корневой зоны, что делает питательный сульфат недоступным для растений.

Элементарная сера не вымывается из почвы, как это происходит с сульфатами. Частицы элементарной серы микронного размера окисляются до сульфатной серы, которая является формой, усваиваемой растениями и почвенными бактериями во время периода вегетации. Таким образом, элементарная сера считается медленно высвобождаемой формой серы, питательной для растений, которая менее склонна к вымыванию из корневой зоны культур. В связи с этим выгодно иметь в удобрениях большое количество серы, присутствующей в виде элементарной серы. Кроме того, элементарная сера дает некоторые дополнительные преимущества в агрономии, включая действие как фунгицида против некоторых микроорганизмов, действие как пестицида против некоторых насекомых-вредителей почвы и растений, способствование разложению остатков растений и улучшению усваивания питательных фосфора и азота и снижение pH щелочных и карбонатных почв.

Таким образом, выгодно включать серу в серосодержащие удобрения в виде элементарной серы, присутствующей в виде мелких частиц.

Способы получения серосодержащих удобрений, в которых используется элементарная сера, известны в уровне технике. Большинство способов включает введение в удобрение расплавленной серы.

В US 5653782 описывается способ получения серосодержащих удобрений, в котором содержащие субстрат частицы удобрения нагревают до температуры выше температуры плавления серы и смешивают с серой. Согласно US 5653782 сера расплавляется за счет тепла, обеспеченного предварительно нагретыми частицами удобрения, причем посредством этого получают однородное покрытие на частицах удобрения.

В US 3333939 описывается нанесение покрытия из расплавленной серы на гранулы фосфата аммония. Покрытие на гранулы наносят в отдельной установке для нанесения покрытия, в которую подают серу, гранулы контактируют с расплавленной серой или с раствором полисульфида аммония. Затем гранулы с покрытием сушат.

С другой стороны, в US 3333939 описывается способ получения частиц серосодержащего удобрения, в которых сера впрессована в частицы. При таком способе аммиак и фосфорную кислоту приводят во взаимодействие с образованием фосфата аммония. Образовавшийся фосфат аммония подают в гранулятор, в котором его смешивают с мочевиной и сухой серой. Полученные гранулы сушат в сушилке.

Первым недостатком способа по US 3333939 является то, что покрытие препятствует равномерному распределению сульфата аммония и серы в почве. Второй недостаток заключается в том, что способ требует обращения с твердой серой. Обращение с твердой элементарной серой и ее измельчение весьма опасные процессы из-за образования серной пыли, опасности возгорания и взрыва серной пыли. Как указано в обзоре Н.Р. Rothbaum et al. (New Zeland Journal of Science, 1980, vol. 23, 377), всегда существует опасность взрыва серной пыли, которая является воспламеняемой. В связи с этим необходима сложная схема процесса для обеспечения безопасности способа.

В US 5571303 раскрывается способ получения удобрений, в котором сначала аммиак, воду и фосфорную кислоту приводят во взаимодействие с образованием фосфата аммония. Затем смесь фосфат аммония/вода смешивают с расплавленной серой. Полученную таким образом смесь выдерживают при температурах 120-150 °C до грануляции. Недостатком такого способа является необходимость обеспечения безопасности, т.е. повышенные концентрации серы в производственной пыли могут привести к потенциально взрывоопасным пылевоздушным смесям.

В EP 1560801 A1 раскрывается способ получения серосодержащих аммонийфосфатных удобрений, включающий объединение элементарной серы в жидкой форме с аммиаком, фосфорной кислотой и водой.

В некоторых документах известного уровня техники, например GB 1312314, US 2002/0139158, WO 97/16396, WO 02/090295, US 5423897 и US 3926841, раскрывается использование агентов, образующих покрытия, включающих поверхностно-активные вещества, с уменьшением образования пыли и шлама во время применения и обращения с удобрениями NPK-типа.

В WO 2008/024007 раскрывается серное удобрение в форме или сферических гранул или таблеток, которые состоят из затвердевших смесей жидкой серы и бентонита и ценных дополнительных компонентов и питательных микроэлементов. Удобрение характеризуется содержанием 60-95% серы, 4-20% бентонита и 1-8% лигносульфоната. Лигносульфонат включают в молекулы серного удобрения для того, чтобы получить гранулы или таблетки, которые легко диспергируются при контакте с почвенной влагой на молекулы серы значительно меньшего размера, чем известные удобрения такого типа.

В GB 2292140 также раскрываются композиции удобрений сера/бентонит, в которые могут быть добавлены 1-30 мас.% связующего материала, такого как лигносульфонат, для того, чтобы сформировать подходящие гранулы для внесения серы в почву.

В US 2004/0009878 раскрываются частицы, содержащие композицию азотсодержащего удобрения предпочтительно на основе мочевины, в которых присутствует связующий компонент, такой как лигносульфонат, так что контакт частиц с водой вызывает диспергирование частиц более чем на 100 ч.

В WO 90/03350 раскрывается химический почвоулучшитель на основе серы в форме гранул для применения в агрономии, причем указанный продукт включает порошок серы по меньшей мере 3 мас.% инертного продукта, выбранного из группы, состоящей из глины, бентонита, каолина и их смесей, и по меньшей мере 0,5 мас.% смачивающего агента. Указанные компоненты смешивают друг с другом, подвергают влажной экструзии и затем сушке и получают указанные гранулы. Смачивающий агент может представлять собой лигнинсульфонат. Однако так как WO 90/03350 относится к обращению с порошком серы, который подвергают экструзии (а не грануляции), следовательно он не относится к способу по изобретению.

Несмотря на достижения, раскрытые в уровне техники, проблемы получения удобрений на основе фосфатов, содержащих элементарную серу, продолжают существовать. В частности, пыль и опасность взрыва пыли, включающей элементарную серу, продолжают вызывать большое беспокойство. Следовательно, остается потребность в удобрениях и способах получения таких удобрений, которые могут уменьшить или даже устранить проблемы безопасности, имеющиеся в технике.

Сущность изобретения

Согласно настоящему изобретению предложен способ получения композиций серосодержащих удобрений, который включает стадии:

a) создания взвеси по меньшей мере одного материала удобрения на основе фосфатов, выбранного из группы, состоящей из фосфатов аммония, азотно-фосфорно-калийных соединений (NPK) на основе фосфата аммония, суперфосфатов и частично кислых фосфатных пород;

b) приведение указанной взвеси в контакт по меньшей мере с одним анионогенным поверхностно-активным веществом и элементарной серой, находящейся предпочтительно в жидкой фазе; и

c) введение смеси, полученной на стадии b), в гранулятор для того, чтобы получить гранулы композиции удобрения,

при этом по меньшей мере одно удобрение на основе фосфатов присутствует в количестве по меньшей мере 50 мас.% (предпочтительно в интервале от 50 до 99 мас.%), элементарная сера присутствует в количестве в интервале от 1 до 25 мас.% и по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество присутствует в количестве в интервале от 0,001 до 3 мас.% относительно общей массы композиции удобрения.

Настоящее изобретение также относится к композиции удобрения, включающей:

a) элементарную серу в количестве в интервале от 1 до 25 мас.% относительно общей массы композиции удобрения;

b) по меньшей мере один материал удобрения на основе фосфатов, выбранный из группы, состоящей из фосфатов аммония, азотно-фосфорно-калийных соединений (NPK) на основе фосфата аммония, суперфосфатов и частично кислых фосфатных пород, присутствующий в количестве по меньшей мере 50 мас.% (предпочтительно в интервале от 50 до 99 мас.%) относительно общей массы композиции удобрения; и

c) по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество, присутствующее в количестве в интервале от 0,001 до 3 мас.% относительно общей массы композиции удобрения,

при этом по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество диспергировано в композиции удобрения.

Подробное описание изобретения

Неожиданно обнаружено, что уменьшения концентрации элементарной серы в пыли, образующейся во время получения и обращения с серосодержащими удобрениями, и связанных с этим опасностей (например, опасности вдыхания и взрыва пыли) можно достичь во время получения серосодержащих удобрений на основе фосфатов, если во время получения композиции удобрения добавить и диспергировать по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество.

Элементарную серу, используемую в композиции удобрения и способе по настоящему изобретению, можно получить из любого подходящего источника. В одном воплощении настоящего изобретения элементарную серу получают из промышленного процесса, такого как удаление нежелательных серных компонентов из природного газа.

Используемая элементарная сера может представлять собой высокочистую (> 99,9% S) химическую серу, которую получают, например, по способу Клауса. Однако в способе по настоящему изобретению можно использовать элементарную серу значительно меньшей чистоты, чем указанная сера. Примерами таких содержащих элементарную серу материалов являются серный фильтровальный остаток, который получается при операциях плавления и фильтрации, и сера, полученная при различных химических и биологических процессах удаления газа H ₂ S. Обычно такие источники серы могут содержать серу в интервале около от 30 до 99,9 мас.%, предпочтительно от 50 до 99,5 мас.%, более предпочтительно от 60 до 99,0 мас.%.

В настоящем изобретении элементарная сера присутствует в композиции удобрения в количестве в интервале от 1 до 25 мас.% относительно общей массы композиции удобрения. Предпочтительно элементарная сера присутствует в количестве в интервале от 2 до 18 мас.%, более предпочтительно в интервале от 5 до 15 мас.% относительно общей массы композиции удобрения. Наиболее равномерного распределения серы в гранулах и по гранулам достигают, когда содержание элементарной серы находится в интервале от 5 до 15 мас.% относительно массы всей композиции удобрения.

Материал удобрения на основе фосфатов, используемый в композиции и способе по настоящему изобретению, выбирают из группы, состоящей из фосфатов аммония, азотно-фосфорно-калийных соединений (NPK) на основе фосфата аммония, суперфосфатов и частично кислых фосфатных пород. Примерами подходящих фосфатов аммония являются моноаммонийфосфаты и диаммонийфосфаты. Подходящие суперфосфаты включают, но не ограничиваются указанным, обычные суперфосфаты и тройные суперфосфаты.

Для специалиста будет очевидно, что выбор материала удобрения на основе фосфатов будет зависеть от конечного применения композиции удобрения.

В предпочтительном воплощении настоящего изобретения по меньшей мере один материал удобрения на основе фосфатов включает по меньшей мере один фосфат аммония.

В соответствии с изобретением необходимо по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество. Подходящие анионогенные поверхностно-активные вещества включают, но не ограничиваются указанным, производные лигнина, такие как лигносульфонаты, ароматические сульфонаты и алифатические сульфонаты и их конденсаты и производные с формальдегидом, жирные кислоты/карбоксилаты, сульфонированные жирные кислоты и фосфатные эфиры алкилфенол-, полиалкилерил- или алкилалкоксилатов.

Лигносульфонаты известны и охарактеризованы, например, в R ömpp Chemielexikon [Dictionary of Chemistry], 9 ^th Edition, Volume 3, Georg-Thieme Verlag, Stuttgart, N.Y. 1990, page 2511. Особенно подходящими лигносульфонатами являются соли щелочных металлов и/или соли щелочно-земельных металлов и/или аммониевые соли, например аммониевые, натриевые, калиевые, кальциевые или магниевые соли лигносульфоновой кислоты. Предпочтительно используют натриевые, калиевые или кальциевые соли, и натриевые и/или кальциевые соли используют особенно предпочтительно.

Естественно, термин "лигносульфонаты" также заключает в себе смешанные соли с различными ионами, такие как лигносульфонат калия/натрия, лигносульфонат калия/кальция или подобные, в частности лигносульфонат натрия/кальция.

Предпочтительными ароматическими сульфонатами являются алкилнафталинсульфонаты и их конденсаты; предпочтительно алкильная группа содержит 1-10 атомов углерода. Типичными противоионами являются протон, натрий, калий, кальций, изопропиламмоний, аммоний, ион алканоламина и т.д. Примеры алкилнафталинсульфонатов включают соли металлов и органические соли алкилнафталинсульфонатов, такие как диизопропилнафталинсульфонат натрия, бутилнафталинсульфонат натрия, нонилнафталинсульфонат натрия, дибутилнафталинсульфонат натрия и диметилнафталинсульфонат натрия.

Также предпочтительными являются алкилбензолсульфонаты, в частности, в которых алкил содержит 1-12 атомов углерода.

Анионогенное поверхностно-активное вещество присутствует в количестве в интервале от 0,001 до 3 мас.% относительно общей массы композиции удобрения. Предпочтительно по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество присутствует в количестве по меньшей мере 0,01 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,05 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,08 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,1 мас.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,15 мас.% относительно массы всей композиции удобрения. Предпочтительно по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество присутствует в количестве самое большее 2 мас.%, более предпочтительно самое большее 1 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,9 мас.%, наиболее предпочтительно самое большее 0,5 мас.% относительно массы всей композиции удобрения.

В композицию удобрения по настоящему изобретению могут быть включены другие ингредиенты для того, чтобы приспособить композицию удобрения к предполагаемому конечному назначению. Примеры включают питательные микроэлементы для растений, такие как бор, селен, натрий, цинк, марганец, железо, медь, молибден, кобальт, кальций, магний и их сочетания. Такие питательные элементы могут добавляться в элементарной форме или в форме солей, например в виде сульфатов, нитратов, оксидов или галогенидов. Таким образом получают гранулы, обогащенные питательными элементами для растений. Количество питательных микроэлементов для растений зависит от необходимого типа удобрения и обычно находятся в интервале от 0,1 до 5 мас.% относительно общей массы гранул.

В способе по настоящему изобретению взвесь по меньшей мере одного материала удобрения на основе фосфатов обычно представляет собой взвесь в воде. Такую взвесь можно получить, смешивая требуемый материал или материалы удобрения на основе фосфатов и воду, или можно сформировать путем получения in situ материала удобрения на основе фосфатов в водной среде.

Примером последнего является получение фосфата аммония или другого соединения NPK на основе фосфата взаимодействием аммиака, фосфорной кислоты и воды в реакторе. При таком воплощении настоящего изобретения фосфорную кислоту обычно получают взаимодействием серной кислоты с фосфатной породой, или она представляет собой коммерчески доступную фосфорную кислоту. Для того чтобы избежать введения в процесс избытка воды, аммиак можно вводить в виде концентрированного водного раствора или в виде безводного газообразного или жидкого аммиака, предпочтительно в виде безводного аммиака. Преимуществом наличия смеси с таким небольшим количеством воды, какое только возможно, является то, что любая добавленная вода, введенная в процесс получения удобрения, должна обращаться в процессе и устраняться на последней стадии. Предпочтительно содержание воды в смеси с фосфатом аммония удерживают на таком низком уровне, который возможен предпочтительно в интервале от 10 до 20 мас.% относительно общей массы смеси, более предпочтительно в интервале от 12 до 15 мас.% относительно общей массы смеси.

Количества аммиака и фосфорной кислоты доводят до получения взвеси, которую можно перекачивать насосом и которая подходит для грануляции и получения конечного продукта требуемого качества. Для получения серосодержащего моноаммонийфосфата (S-MAP) молярное отношение азота к фосфору обычно поддерживают в интервале от 0,4 до 0,7, когда используют способ "прямого титрования", и в интервале от 1,2 до 1,5, когда используют способ "обратного титрования". В обоих случаях конечное молярное отношение азота к фосфору доводят до 1. Для получения серосодержащего диаммонийфосфата (S-DAP) молярное отношение азота к фосфору обычно поддерживают в интервале от 1,2 до 1,5, доводя до величины в интервале от 1,8 до 2,0 для конечного продукта.

Обычно взаимодействие происходит при атмосферном давлении и температурах в интервале от 100 до 150 °C. Предпочтительно для регулирования температуры смеси в реактор добавляют воду или серную кислоту. Обычно воду можно добавлять, когда требуется снижение температуры, и серную кислоту можно добавлять, когда требуется повысить температуру и/или когда в конечной композиции удобрения желательно наличие некоторого количества сульфатной серы.

В одном воплощении настоящего изобретения жидкая фаза, включающая серу, включает взвесь частиц серы в водной среде (такой как вода, раствор фосфата аммония, фосфорная кислота, сульфат аммония или их комбинация). В таком воплощении обычно частицы серы диспергированы или суспендированы во взвеси. Предпочтительно частицы серы имеют размер по меньшей мере 0,5 мкм, предпочтительно по меньшей мере 5 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 10 мкм, еще более предпочтительно по меньшей мере 30 мкм. Предпочтительно частицы серы имеют размер самое большее 250 мкм, предпочтительно самое большее 200 мкм, более предпочтительно самое большее 150 мкм, наиболее предпочтительно самое большее 100 мкм. Для того чтобы избежать в способе необходимости удаления избытка воды на последней стадии, содержание воды во взвеси серы обычно поддерживают таким низким, которое возможно предпочтительно в интервале от 10 до 40 мас.% относительно общей массы смеси, более предпочтительно в интервале от 15 до 30 мас.% относительно общей массы взвеси. В случае, когда частицы серы суспендированы во взвеси, взвесь серы предпочтительно перемешивают или смешивают в подходящем аппарате (например, мельнице с высокой скоростью сдвига) для гомогенизации взвеси перед введением ее в процесс получения.

В таком воплощении предпочтительно, чтобы взвесь серы содержала частицы серы, которые диспергированы в водной среде (такой как вода и т.п.). Такой тип взвеси, называемый с этого момента диспергированной или эмульгированной взвесью серы, включает частицы серы, диспергированные в водной среде, предпочтительно частицы серы микронного размера, диспергированные в водной среде. Частицы серы соответственно сохраняются в дисперсии за счет добавления подходящего эмульгатора и/или модификатора вязкости для получения взвеси, которую можно перекачивать насосом. Подходящие эмульгаторы или модификаторы вязкости известны в технике и не являются критичными для изобретения. Преимущество использования диспергированных частиц серы состоит в том, что осаждение частиц серы сохраняется минимальным и сера распределяется в водной среде более равномерно. Таким образом, необходимость перемешивания или смешивания перед введением взвеси серы в реактор снижается. Обычно взвесь вводят в реактор перекачкой взвеси из емкости с взвесью серы.

В предпочтительном воплощении настоящего изобретения жидкая фаза, включающая серу, включает расплавленную серу. Расплавленную серу можно получить из твердой серы в подходящем устройстве для плавления, например трубчатом плавителе.

Использование расплавленной серы выгодно тогда, когда серу получают из промышленного процесса в расплавленном состоянии. Процессы удаления нежелательных серных компонентов из природного газа обычно дают серу в расплавленном состоянии, и использование такой расплавленной серы непосредственно в способе получения удобрения по изобретению устраняет необходимость дополнительных стадий для получения взвеси серы, таких как получение и измельчение серы. Дополнительным преимуществом использования расплавленной серы является то, что в процесс получения удобрения не вводят дополнительную воду. Когда элементарную серу добавляют в расплавленном состоянии, температуру серосодержащей смеси предпочтительно поддерживают выше температуры плавления серы, предпочтительно в интервале от 115 до 150 °C. В обычном способе расплавленную серу добавляют в реактор при такой температуре перед тем, как реакционную смесь вводят в гранулятор.

По меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество может быть предоставлено в любой форме, подходящей для смешивания с серой в жидкой фазе и/или взвесью по меньшей мере одного материала удобрения на основе фосфатов.

По меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество может быть добавлено к сере в жидкой фазе перед приведением ее в контакт по меньшей мере с одним материалом удобрения на основе фосфатов. С другой стороны, по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество может быть добавлено непосредственно во взвесь по меньшей мере одного материала удобрения на основе фосфатов перед или после приведения его в контакт с серой, или может быть добавлено непосредственно в гранулятор.

В предпочтительном воплощении настоящего изобретения по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество добавляют в виде жидкости непосредственно к взвеси по меньшей мере одного материала удобрения на основе фосфатов.

В данном случае упоминание гранулятора относится к устройству для формирования гранул или таблеток удобрения. Обычно используемые грануляторы описаны в Perry's Chemical Engineers' Handbook, chapter 20 (1997). Предпочтительными грануляторами являются роторные барабанные грануляторы или лотковые (pan) грануляторы. Обычно смесь подают насосом и распределяют на вращающемся слое материала в роторном барабанном грануляторе. В грануляторе формируются гранулы.

Сера в серосодержащих композициях удобрений по изобретению может быть включена в гранулы, включающие по меньшей мере один материал удобрения на основе фосфатов, или сера может быть распределена на гранулах, или сера может быть как включена в гранулы, так и распределена на гранулах.

В данном случае термин "гранулы" относится к дискретным частицам. Такие частицы включают по меньшей мере один материал удобрения на основе фосфатов, по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество и элементарную серу.

По меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество диспергировано в композиции удобрения. Иными словами по меньшей мере одно анионогенное поверхностно-активное вещество включено в гранулы и существует не только в поверхностном слое.

Необязательно в гранулятор при необходимости также можно подавать воду и водяной пар для регулирования температуры процесса грануляции.

В гранулятор также можно добавлять дополнительный аммиак и/или рецикловые частицы удобрения. Рецикловые частицы удобрения усиливают грануляцию и вещества, образующие зародыши. Их получают из конечного удобрения. Соответственно они имеют частицы меньших размеров (так называемая неустановленная мелочь). Рецикловая мелочь также описана в US 3333939.

Гранулы серосодержащих композиций удобрений, полученные после стадии грануляции, необязательно сушат в сушилке. В предпочтительном воплощении гранулы сушат в сушилке на воздухе, причем посредством этого устраняется потребность в дополнительном оборудовании для сушки. С другой стороны, используют сушилки, в которых перенос тепла осуществляется путем прямого контакта между влажным твердым веществом и горячими газами, причем посредством этого становится возможной более быстрая стадия сушки. Обычно сушилка представляет собой сушильный барабан.

В предпочтительном способе по изобретению гранулы сортируют по размеру на установке для сортировки (просеивания) для достижения более равномерного распределения по размерам. Обычно гранулы больших размеров измельчают до размера менее 1 мм и вместе с прошедшими через сито гранулами возвращают в гранулятор как так называемый рецикловый материал (неустановленная мелочь). Предпочтительный интервал размеров для гранул находится в области от 1,5 до 5,0 мм, более предпочтительно в области от 2 до 4 мм, выраженный в виде среднего диаметра гранул. Использование гранул, которые попадают в указанный интервал, наиболее предпочтительно для лучшего распределения ингредиентов удобрения в почве после внесения гранул в почву.

Следует иметь в виду, что параметры процесса в реакторе и грануляторе необходимо регулировать в зависимости от требуемых продуктов.

В результате обычного способа получения по изобретению получают серосодержащие композиции удобрений, при необходимости обогащенные питательными веществами для растений.

Примеры

Приведенные далее примеры, не являющиеся ограничительными, будут иллюстрировать настоящее изобретение. Примеры 1 и 2 не соответствуют настоящему изобретению (не используется поверхностно-активное вещество), в то время как примеры 3-9 соответствуют настоящему изобретению. Примеры выполняют так, как описано далее.

Примеры 1 и 2 (не соответствуют настоящему изобретению).

В каждом примере фосфорную кислоту загружают в пренейтрализатор (PN). Затем в PN вводят аммиак. Расплавленную элементарную серу получают в отдельной емкости и переливают через линию перелива в верхнюю часть PN под действием силы тяжести. Средняя температура расплавленной серы, поддерживаемая тестовой программой, составляет приблизительно 135 °C.

Затем полученную взвесь фосфат аммония/ES перемещают из PN в барабанный гранулятор. В гранулятор подают газообразный аммиак через барботер, погруженный под вращающийся слой материала в грануляторе. Также в гранулятор подают рецикловый материал. Рецикловый материал состоит из фракции просева с сит и измельченных надрешетных фракций. При необходимости для регулирования грануляции материал, соответствующий продукту, возвращают в гранулятор.

Влажный гранулированный материал из гранулятора выгружают в барабанную сушилку, работающую с частотой вращения 7 об/мин. Между выпуском из сушилки и вытяжным вентилятором в воздуховоде размещают пылеуловитель циклонного типа.

Материал перемещают из сушилки в механическую систему вибрационных сит для того, чтобы получить продукт от 2,36 до 4,00 мм. Надрешеточный продукт с системы сит направляют в цепную мельницу. Измельченный материал, выгружаемый из цепной мельницы, возвращают на систему сит. Подрешеточный продукт (просев) с системы сит возвращают в гранулятор вместе с проверенной фракцией материала, соответствующего по размерам продукту, для поддержания оптимальной грануляции. Фракцию, соответствующую продукту, подают с системы сит в барабанный холодильник.

Такую установку также снабжают системой для фугитивной пыли для того, чтобы собирать образцы пыли. На входе циклонного уловителя сушилки и циклонного уловителя фугитивной пыли образцы берут дважды каждый в периоды 4 ч. Образцы анализируют для того, чтобы определить содержание серы в собранной пыли.

Образцы воздушного потока анализируют на содержание общей серы (TS) и сульфатной серы (SO ₄ ⁺ -S). Величины ES получают, вычитая величины сульфатной серы (SO ₄ ⁺ -S) из величин общей серы (TS).

Примеры 3 и 4.

Указанные примеры осуществляют аналогично примерам 1 и 2 за исключением того, что во взвесь в PN с использованием перистальтического насоса непосредственно добавляют лигносульфонат кальция (как анионогенное поверхностно-активное вещество) для достижения нужной концентрации 0,2 мас.% в конечном продукте.

Фиг. 1 показывает соотношения элементарной серы (ES) между нижними продуктами циклона сушилки и продуктами примеров 1-4.

Примеры 5 и 6.

Повторяют способ аналогично примерам 3 и 4 за исключением того, что во взвесь в PN с использованием перистальтического насоса непосредственно добавляют лигносульфонат кальция (как анионогенное поверхностно-активное вещество) для достижения нужных концентраций в конечном продукте, показанных на фиг. 2 и 3.

Фиг. 2 иллюстрирует соотношение общей серы между нижними продуктами циклона и продуктом для концентраций поверхностно-активного лигносульфоната кальция, используемых в примерах 2 (0 мас.%), 4 (0,2 мас.%), 5 (0,5 мас.%) и 6 (0,65 мас.%), для верхних продуктов циклона как сушилки (серия 1), так и фугитивной пыли (серия 2). Общей серой называют сумму элементарной серы и сульфатной серы.

Фиг. 3 иллюстрирует соотношение общей серы между нижними продуктами циклона и продуктом для концентраций поверхностно-активного лигносульфоната кальция (таких как используются в примерах 2 и 4-6), для нижних продуктов как для сушилки (серия 1), так и для фугитивной пыли (серия 2).

Пример 7.

Повторяют способ аналогично примерам 1 и 2 за исключением того, что в часть скрубберной воды посредством шнекового питателя добавляют Marasperse CBoS-4 (анионогенное поверхностно-активное вещество на основе лигносульфата натрия, доступное от LignoTech USA, Inc. (Rothshild, WI, USA)). Полученный раствор подают во взвесь в PN до достижения концентрации Marasperse CBoS-4 0,15 мас.% относительно общей массы композиции удобрения.

Пример 8.

Повторяют способ аналогично примерам 1 и 2 за исключением того, что в часть скрубберной воды посредством шнекового питателя добавляют Marasperse AG (анионогенное поверхностно-активное вещество на основе лигносульфата натрия, доступное от LignoTech USA, Inc. (Rothshild, WI, USA)). Полученный раствор подают во взвесь в PN до достижения концентрации Marasperse AG 0,15 мас.% относительно общей массы композиции удобрения.

Пример 9.

Повторяют способ аналогично примерам 3 и 4 за исключением того, что непосредственно во взвесь в PN подают Morwet D-425 (анионогенное поверхностно-активное вещество на основе конденсата алкилнафталинсульфонатов, доступный от AkzoNobel Surface Chemistry AB (Stenungsund, Sweden)) с использованием перистальтического насоса до достижения концентрации Morwet D-425 0,063 мас.% относительно общей массы композиции удобрения.

Фиг. 4 иллюстрирует соотношение элементарной серы между нижними продуктами циклона сушилки и продуктом для примеров 2, 4 и 6-9.

Обсуждение.

Как можно видеть из фиг. 1, соотношения элементарной серы между нижними продуктами циклона и продуктом композицией удобрения существенно ниже для продуктов примеров 3 и 4 по настоящему изобретению (содержащих поверхностно-активное вещество) по сравнению с продуктами примеров 1 и 2. Таким образом, концентрация элементарной серы в промышленной пыли, образующейся в способах примеров 3 и 4, существенно ниже, что приводит к уменьшению концентрации серной пыли и снижению опасности взрыва.

Из фиг. 2 и 3 можно видеть, что согласно настоящему изобретению предпочтительно присутствие анионогенного поверхностно-активного вещества в количестве по меньшей мере 0,05 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,1 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,2 мас.%.

Фиг. 4 показывает соотношения элементарной серы для нижних продуктов циклона сушилки для примеров 2 (не соответствующего настоящему изобретению), 4 и 6-9. Из фиг. 4 можно видеть, что эффекта изобретения можно достичь с анионогенными поверхностно-активными веществами различного химического состава.