|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Способ получения эмульсии из частиц элементарной серы, включающий стадии: a) обеспечения первого потока, содержащего жидкую мочевину; b) обеспечения второго потока, содержащего жидкую элементарную серу; и c) смешения первого и второго потоков в смесительном устройстве в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества с образованием эмульсии, содержащей частицы элементарной серы, которые покрыты слоем многофункционального ионного поверхностно-активного вещества и диспергированы в мочевине, при этом в смесительном устройстве поддерживают такую температуру, чтобы элементарная сера представляла собой, по существу, жидкую форму. 2. Способ по п.1, в котором эмульсию, полученную на стадии с), дополнительно подвергают одной или более стадиям обработки с получением удобрения на основе элементарной серы. 3. Способ по п.2, где на одной или более дополнительных стадиях обработки эмульсию подвергают формовке с получением удобрения, содержащего элементарную серу. 4. Способ по п.3, где формовка представляет собой гранулирование, приллирование, компактирование, формование таблеток или прессование. 5. Способ по любому из пп.1-4, где первый поток имеет температуру в пределах от 60 до 200°С, и второй поток имеет температуру в пределах от 115 до 200°С, и смешение на стадии с) осуществляют при температуре более 120°С, но не более 150°С. 6. Способ по любому из пп.1-5, где многофункциональное ионное поверхностно-активное вещество представляет собой анионное поверхностно-активное вещество. 7. Способ по п.6, где анионное поверхностно-активное вещество представляет собой лигносульфонат. 8. Способ по любому из пп.1-7, где смесительное устройство на стадии с) представляет собой статический смеситель или дисперсионную мельницу, причем ротор вращается внутри статора со щелевым зазором. 9. Способ по любому из пп.1-8, где стадию с) осуществляют в непрерывном режиме работы. 10. Способ по любому из пп.1-9, где контролируют размер частиц и распределение по размеру частиц для частиц элементарной серы в эмульсии, полученной на стадии с). 11. Удобрение, содержащее элементарную серу, полученное способом по любому из пп.2-10. 12. Удобрение на основе мочевины, содержащее элементарную серу и соединение лигнина. 13. Удобрение на основе мочевины, содержащее элементарную серу, соединение лигнина и дополнительные компоненты удобрения, такие как сульфат серы, бор, селен, натрий, цинк, марганец, железо, медь, молибден, кобальт, кальций, магний и любую их комбинацию.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ получения эмульсии из частиц элементарной серы, включающий стадии: a) обеспечения первого потока, содержащего жидкую мочевину; b) обеспечения второго потока, содержащего жидкую элементарную серу; и c) смешения первого и второго потоков в смесительном устройстве в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества с образованием эмульсии, содержащей частицы элементарной серы, которые покрыты слоем многофункционального ионного поверхностно-активного вещества и диспергированы в мочевине, при этом в смесительном устройстве поддерживают такую температуру, чтобы элементарная сера представляла собой, по существу, жидкую форму. 2. Способ по п.1, в котором эмульсию, полученную на стадии с), дополнительно подвергают одной или более стадиям обработки с получением удобрения на основе элементарной серы. 3. Способ по п.2, где на одной или более дополнительных стадиях обработки эмульсию подвергают формовке с получением удобрения, содержащего элементарную серу. 4. Способ по п.3, где формовка представляет собой гранулирование, приллирование, компактирование, формование таблеток или прессование. 5. Способ по любому из пп.1-4, где первый поток имеет температуру в пределах от 60 до 200°С, и второй поток имеет температуру в пределах от 115 до 200°С, и смешение на стадии с) осуществляют при температуре более 120°С, но не более 150°С. 6. Способ по любому из пп.1-5, где многофункциональное ионное поверхностно-активное вещество представляет собой анионное поверхностно-активное вещество. 7. Способ по п.6, где анионное поверхностно-активное вещество представляет собой лигносульфонат. 8. Способ по любому из пп.1-7, где смесительное устройство на стадии с) представляет собой статический смеситель или дисперсионную мельницу, причем ротор вращается внутри статора со щелевым зазором. 9. Способ по любому из пп.1-8, где стадию с) осуществляют в непрерывном режиме работы. 10. Способ по любому из пп.1-9, где контролируют размер частиц и распределение по размеру частиц для частиц элементарной серы в эмульсии, полученной на стадии с). 11. Удобрение, содержащее элементарную серу, полученное способом по любому из пп.2-10. 12. Удобрение на основе мочевины, содержащее элементарную серу и соединение лигнина. 13. Удобрение на основе мочевины, содержащее элементарную серу, соединение лигнина и дополнительные компоненты удобрения, такие как сульфат серы, бор, селен, натрий, цинк, марганец, железо, медь, молибден, кобальт, кальций, магний и любую их комбинацию.
Евразийское 028496 (13) B9
патентное
ведомство
(12) ИСПРАВЛЕННОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(15) Информация об исправлении
Версия исправления: 1 (W1 B1) исправления в описании:стр.8
(48) Дата публикации исправления
2018.02.28, Бюллетень №2'2018
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.11.30
(21) Номер заявки 201500098
(22) Дата подачи заявки
2013.07.08
(51) Int. Cl. C05C9/00 (2006.01) C05D 9/02 (2006.01) C05G 3/00 (2006.01)
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМУЛЬСИИ ИЗ ЧАСТИЦ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СЕРЫ
(31) 61/669,426
(32) 2012.07.09
(33) US
(43) 2015.04.30
(86) PCT/EP2013/064416
(87) WO 2014/009326 2014.01.16
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL)
(72) Изобретатель:
Аллаис Сирил Пол (NL), Хуттер Клаас Ян (US), Гарсия Мартинес Рафаэль Альберто (CA)
(74) Представитель:
Чекалкин А.Ю. (RU)
(56) WO-A1-2010086396 WO-A1-2010086395 WO-A1-2010058038 US-A-4330319 WO-A1-03106376 WO-A1-2013098404
(57) Изобретение относится к способу получения эмульсии из частиц элементарной серы, включающему стадии: а) обеспечения первого потока, содержащего жидкую мочевину; b) обеспечения второго потока, содержащего жидкую элементарную серу; и с) смешения первого и второго потоков в смесительном устройстве в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества с образованием эмульсии, содержащей частицы элементарной серы, которые покрыты слоем многофункционального ионного поверхностно-активного вещества и диспергированы в мочевине, при этом в смесительном устройстве поддерживают такую температуру, чтобы элементарная сера представляла собой, по существу, жидкую форму. Кроме того, настоящее изобретение относится к удобрению, содержащему элементарную серу, которое может быть получено способом в соответствии с настоящим изобретением.
Примечание: библиография отражает состояние при переиздании
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения эмульсии из частиц элементарной серы и к удобрению, содержащему элементарную серу, которое можно получить с помощью указанного способа.
Уровень техники
Повышенная потребность в удобрениях, содержащих серу, основана на открытии того, что низкие урожаи зерновых культур в определенных случаях могут быть связаны с дефицитом серы в почве. Одним из примеров видов с высокими потребностями в сере является канола. Канола представляет собой важную товарную зерновую культуру в Альберте, Канада, и имеет высокую потребность в сере на любой стадии роста. Недостаток серы может вызвать серьезное уменьшение урожая и качества зерновой культуры.
Способы получения удобрений, содержащих серу, фосфатного типа часто включают использование или введение сульфатов. Недостатком сульфатов является то, что они являются очень подвижными в почве и легко выщелачиваются из корневой зоны, эффективно делая сульфатные питательные вещества недоступными для растений. Элементарная сера не выщелачивается из почвы так же легко как сульфаты. Вместо этого частицы элементарной серы микронных размеров (например, размером от 1 до 200 мкм) окисляются до сульфатной серы, которая представляет собой форму, которая усваивается растениями, под действием почвенных бактерий во время сельскохозяйственного сезона. Следовательно, элементарная сера может рассматриваться как форма с медленным высвобождением (с распределенным по времени высвобождением) серы, питательной для растений, которая менее склонна к выщелачиванию из корневой зоны сельскохозяйственных культур. Следовательно, является преимущественной большая пропорция серы в удобрениях, присутствующая в виде элементарной серы. Кроме того, элементарная сера предлагает некоторые дополнительные преимущества для сельского хозяйства, включая воздействие в качестве фунгицида против определенных микроорганизмов, воздействие в качестве пестицидов против определенных вредителей в почве и растении, облегчение разложения растительных остатков и улучшение усвоения питательных веществ, содержащих фосфор и азот, и уменьшение рН щелочных и известковых почв.
Таким образом, является преимущественным включение серы в удобрения, содержащие серу, в качестве элементарной серы.
Способы получения удобрений, содержащих серу, где используют элементарную серу, известны в данной области.
NZ 213682 раскрывает способ обеспечения серы для использования в удобрении, содержащем серу, где жидкую серу добавляют в фосфорную кислоту, где фосфорная кислота находится в высокоэнергетическом сдвиговом состоянии в высокоэнергетическом сдвиговом устройстве.
US 4372872 раскрывает способ, где суспензию серы получают посредством перемешивания водной среды с помощью высокосдвигового смесителя и введения серы (в форме частиц или в расплавленной форме) в перемешиваемую среду. Суспензии серы могут быть внесены в почву. Дисперсии, полученные таким способом, имеют тот недостаток, что размер частиц и распределение по размеру частиц полученного удобрения, содержащего элементарную серу, оставляет широкие возможности для улучшения, поскольку сера будет выделяться из непрерывной фазы, если ее оставить без интенсивного перемешивания.
WO 2010/102389 раскрывает способ переработки комков серы в порошок микронных размеров, при этом сера микронизируется в расплавленной форме в перегретом растворе дисперсанта. Указанный способ представляет собой непрерывный процесс.
Использование перегретого раствора дисперсанта включает получение раствора дисперсанта и осуществление микронизации под давлением, таким образом, затрачивая при этом большое количество энергии.
US 2010288005 раскрывает способ получения таблеток, изготовленных из смеси множества материалов, и способ получения сернистого удобрения, при этом таблетки формуют с использованием капельного формующего устройства, при этом сернистое удобрение микронизируется при использовании ультразвука непосредственно до подачи в капельное формующее устройство или в нем самом.
US 4330319 раскрывает способ получения удобрения на основе мочевины и серы, при этом сера имеет размер частиц, меньший чем примерно 100 мкм, и расплавленная сера и расплавленная мочевина проходят через смесительное устройство, в котором создается перепад давлений по меньшей мере 200
кПа.
US 7998235 раскрывает способ получения удобрения на основе мочевины с элементарной серой из серы в жидком состоянии и расплава жидкой мочевины. В способе используется добавка, которая является температурно-стабильной и амфотерной.
Целью настоящего изобретения является предоставление способа с низким потреблением энергии для получения стабильной эмульсии микроинкапсулированной расплавленной элементарной серы в жидкости, которая также демонстрирует улучшенный размер частиц и распределение по размеру частиц.
В дополнение к этому настоящее изобретение предоставляет способ получения удобрения, содержащего элементарную серу, где размер частиц для частиц элементарной серы можно легко контролировать.
Сущность изобретения
Соответственно настоящее изобретение относится к способу получения эмульсии из частиц элементарной серы, включающему стадии:
a) обеспечения первого потока, содержащего жидкую мочевину;
b) обеспечения второго потока, содержащего жидкую элементарную серу; и
c) смешивания первого и второго потоков в смесительном устройстве в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества с образованием эмульсии, содержащей частицы элементарной серы, которые покрыты слоем многофункционального ионного поверхностно-активного вещества и диспергированы в мочевине, при этом поддерживают такую температуру в смесительном устройстве, чтобы элементарная сера представляла собой, по существу, жидкую форму.
Кроме того, эмульсию из частиц элементарной серы, полученную на стадии с), можно дополнительно подвергать одной или более стадиям обработки с получением удобрения на основе элементарной серы.
Настоящий способ позволяет получить продукты удобрения, содержащего элементарную серу, в которых частицы серы имеют подходящий размер частиц и распределение по размеру частиц для агрономических применений. Реальный размер и распределение по размеру частиц серы в продукте удобрения могут быть выбраны, например, в зависимости от сельскохозяйственной окружающей среды (например, почвы и климатических условий), для которых предназначается удобрение.
Главное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что размер частиц может контролироваться в относительно широком диапазоне концентраций многофункционального ионного поверхностно-активного вещества, которое используется, предусматривая также более высокие концентрации многофункционального ионного поверхностно-активного вещества, которые должны использоваться для получения частиц серы, имеющих малые размеры частиц.
Другое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что микроинкапсулированные частицы элементарной серы покрыты слоем многофункционального ионного поверхностно-активного вещества, которое обеспечивает стабильную, некоалесцирующую и неагломерирующую дисперсию частиц элементарной серы на дополнительных стадиях обработки. Кроме того, упомянутые выше преимущества сохраняются при использовании различных уровней энергии.
Подробное описание изобретения
В соответствии с настоящим изобретением жидкую элементарную серу диспергируют в мочевине в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества с получением стабильной эмульсии из частиц элементарной серы.
Эмульсию, полученную на стадии с), дополнительно могут подвергать одной или более стадиям обработки с получением удобрения, содержащего элементарную серу. На одной или более дополнительных стадиях обработки эмульсию подвергают процессу формовки с получением удобрения, содержащего элементарную серу. Формовка может соответствующим образом представлять собой гранулирование, приллирование, компактирование, формование таблеток или прессование.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения первый поток на стадии а), содержащий жидкую мочевину, и одна или более дополнительных стадий обработки, которым может быть подвергнута эмульсия из частиц элементарной серы, полученная на стадии с), включают объединение эмульсии, полученной на стадии с), с одним или несколькими дополнительными компонентами с получением смеси эмульсии и одного или нескольких дополнительных компонентов, и гранулирование смеси, полученной таким образом, в установке гранулятора с получением гранулированного удобрения, содержащего элементарную серу.
В соответствии с настоящим изобретением в смесительном устройстве поддерживают такую температуру, чтобы элементарная сера представляла собой, по существу, жидкую (расплавленную) форму. В контексте настоящего изобретения "по существу жидкая форма" означает, что по меньшей мере 70% элементарной серы в смесительном устройстве находится в жидкой форме. Предпочтительно по меньшей мере 80% элементарной серы в смесительном устройстве находится в жидкой форме. Более предпочтительно по меньшей мере 90% элементарной серы в смесительном устройстве находится в жидкой форме, а еще более предпочтительно по меньшей мере 99%.
В соответствии с настоящим изобретением эмульсию получают из частиц элементарной серы. Частицы элементарной серы покрывают слоем многофункционального ионного поверхностно-активного вещества. Соответственно частицы элементарной серы полностью инкапсулируются посредством слоя многофункционального ионного поверхностно-активного вещества. Частицы элементарной серы в эмульсии могут соответствующим образом иметь средний размер частиц в пределах от 1 до 500 мкм, предпочтительно в пределах от 5 до 200 мкм.
Соответственно первый поток имеет температуру в пределах от 60 до 200°С, и второй поток имеет температуру в пределах от 115 до 200°С. Предпочтительно первый поток имеет температуру в пределах от 80 до 150°С, и второй поток имеет температуру в пределах от 120 до 150°С.
В соответствии с настоящим изобретением смешивание на стадии с) осуществляют при температуре, при которой элементарная сера поддерживается, по существу, в жидкой форме. Соответственно тем
пература, применяемая на стадии с), следовательно, больше чем 115°С, предпочтительно больше чем
120°С.
Предпочтительно смешивание на стадии с), следовательно, осуществляют при температуре, большей чем 80°С, но предпочтительно большей чем 115, самое большее при 200°С, более предпочтительно при температуре, большей чем 120°С, но не более 150°С.
Первый поток, который обеспечен на стадии а), содержит жидкую мочевину.
В соответствии с настоящим изобретением смешивание на стадии с) осуществляют в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества. В контексте настоящего изобретения многофункциональное ионное поверхностно-активное вещество определяется как ионное поверхностно-активное вещество, которое имеет два или более функциональных свойства. Соответственно многофункциональное ионное поверхностно-активное вещество, которое используется в соответствии с настоящим изобретением, снижает вязкость дисперсии элементарной серы, полученной на стадии с). Кроме того, оно стабилизирует эмульсию, образованную на стадии с), посредством нанесения покрытия на индивидуальные частицы элементарной серы с получением, таким образом, стабильной, некоалесцирующей и неагломерирующей дисперсии микроинкапсулированных частиц серы на дополнительных стадиях обработки.
Предпочтительно многофункциональное ионное поверхностно-активное вещество содержит анионное поверхностно-активное вещество. Примеры соответствующих анионных поверхностно-активных веществ включают мыла, сульфаты, сульфонаты, фосфиты, фосфаты, фосфонаты, ионные полимерные поверхностно-активные вещества и лигносульфонаты. Предпочтительно многофункциональное ионное поверхностно-активное вещество содержит вещество, полученное из химикатов семейства лигнинов, таких как лигносульфонат. Примеры подходящих лигносульфонатов включают лигносульфонат аммония, лигносульфонат натрия, лигносульфонат кальция, лигносульфонат калия. Предпочтительно лигно-сульфонат включает лигносульфонат кальция.
Многофункциональное ионное поверхностно-активное вещество, которое используется в соответствии с настоящим изобретением, может быть добавлено в первый поток жидкой мочевины перед тем, как элементарную серу смешивают с жидкой мочевиной на стадии с), или многофункциональное ионное поверхностно-активное вещество может быть добавлено во второй поток, содержащий расплавленную элементарную серу, или многофункциональное ионное поверхностно-активное вещество может быть добавлено в виде отдельного потока. В соответствии с настоящим изобретением можно использовать одно или несколько многофункциональных ионных поверхностно-активных веществ.
Обычно одно или несколько многофункциональных ионных поверхностно-активных веществ добавляют в таком количестве, чтобы удобрение, содержащее элементарную серу, полученное в соответствии с настоящим изобретением, содержало от 0,001 до 5,0 мас.%, многофункционального ионного поверхностно-активного вещества, предпочтительно от 0,01 до 1,5 мас.% в расчете на общую массу гранулированного удобрения.
На стадии с) используют смесительное устройство. Смесительное устройство, которое используется на стадии с), может соответствующим образом представлять собой дисперсионную мельницу, где ротор вращается внутри статора со щелевым зазором, или статический смеситель. Предпочтительно смесительное устройство представляет собой дисперсионную мельницу.
В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения стадию с) осуществляют в непрерывном режиме работы.
Соответственно в соответствии с настоящим изобретением контролируют размер частиц и распределение по размеру частиц для микроинкапсулированных частиц элементарной серы в эмульсии, полученной на стадии с), что является привлекательным.
В варианте осуществления настоящего изобретения, представляющем особенный интерес, способ получения удобрения, содержащего элементарную серу, включает стадии:
a) обеспечения первого потока, который содержит жидкую (расплав) мочевину;
b) обеспечения второго потока, содержащего жидкую элементарную серу;
c) смешивания первого и второго потоков в смесительном устройстве в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества с образованием эмульсии, содержащей микро-инкапсулированные частицы элементарной серы, которые покрыты слоем многофункционального ионного поверхностно-активного вещества и диспергированы в мочевине, при этом в смесительном устройстве поддерживают температуру более чем 135°С, чтобы элементарная сера и мочевина представляли собой, по существу, жидкую форму; и
d) подвергание эмульсии, полученной на стадии с), одной или более дополнительным стадиям обработки с получением удобрения на основе элементарной серы.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения жидкая элементарная сера является микроинкапсулированной в дисперсионной мельнице, где ротор вращается внутри статора со щелевым зазором, с получением при этом дисперсии перемолотой элементарной серы в жидкости.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения смесительное устройство, используемое на стадии с), представляет собой смеситель, который не содержит движущихся деталей. Примеры при
годных для использования смесителей, которые не содержат движущихся деталей, представляют собой статические смесители. Статические смесители содержат корпус, который может быть цилиндрическим или квадратным, в который втекают и вытекают фазы, которые должны перемешиваться, и который имеет неподвижные внутренние детали, которые конструируются таким образом, чтобы вызвать перемешивание фаз.
Используемая элементарная сера может представлять собой химическую серу высокой чистоты (> 99,9% S), полученную согласно способу Клауса. Однако способ по настоящему изобретению может использовать элементарную серу с чистотой, значительно меньшей, чем эта. Примеры таких материалов, содержащих элементарную серу, представляют собой осадок серы на фильтре, полученный при плавлении и фильтровании серы, и серу, полученную от различных химических и биологических процессов удаления газообразного H2S. Как правило, такие источники серы могут содержать в пределах от 30 до 99,9 мас.%, предпочтительно от 50 до 99,5 мас.%, более предпочтительно от 60 до 99,0 мас.%. серы.
В соответствии с настоящим изобретением часть элементарной серы также может быть заменена загрязненной серой. Загрязненная сера, которая может использоваться в способе по настоящему изобретению, имеет меньшую чистоту, чем элементарная сера, которая используется. Реально, загрязненная сера обычно будет иметь значительно меньшую чистоту, чем элементарная сера, которая используется. Примеры загрязненной элементарной серы представляют собой такие материалы, как осадок серы на фильтре, полученный при плавлении и фильтровании серы, при таких операциях, как способ добычи серы Фраша или других операциях добычи серы, способы получения серной кислоты и способы обработки нефти и газа, такие как различные химические и биологические способы удаления газообразного H2S. Обычно такие источники загрязненной серы могут содержать в пределах от 30 до 99,9 мас.%, предпочтительно от 50 до 99,5 мас.%, более предпочтительно от 50 до 80 мас.% элементарной серы, при этом остаток содержит известь, гипс, диоксид кремния, железо и другие микроскопические материалы.
Предпочтительно загрязненная сера, которая используется в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой осадок серы на фильтре.
На стадии с) массовый процент элементарной серы в расчете на общую массу серы и мочевины предпочтительно составляет от 1 до 70 мас.%, более предпочтительно от 2 до 50 мас.%, еще более предпочтительно от 4 до 40 мас.%.
Другое преимущество способа по настоящему изобретению заключается в том, что посредством добавления ионного многофункционального вещества на стадии с) полученные микроинкапсулирован-ные частицы серы индивидуально покрываются слоем ионного многофункционального поверхностно-активного вещества, которое предотвращает коалесценцию или агломерацию частиц серы на дополнительных стадиях обработки d). Коалесценция диспергированных капель жидкости происходит, когда индивидуальные диспергированные капли сливаются и образуют капли больших размеров. Агломерация происходит, когда капли, жидкие или твердые, ассоциируются друг с другом с образованием структур больших размеров, часто называемых как структуры в виде "малины" или "винограда".
В другом варианте осуществления настоящего изобретения дополнительные питательные вещества для растений смешивают вместе на стадии с) для получения комбинированного питательного вещества, содержащего мочевину. Такие питательные вещества для растений могут быть выбраны, но, не ограничиваясь этим, из калия, фосфора, азота, бора, селена, натрия, цинка, марганца, железа, меди, молибдена, кобальта, кальция, магния и их комбинаций. Эти питательные вещества можно доставлять в элементарной форме или в форме солей, таких как оксиды, гидроксиды, сульфаты, нитраты, галогениды или фосфаты.
Соответственно настоящее изобретение дополнительно предлагает способ получения удобрения, содержащего элементарную серу, включающий стадии:
a) обеспечения первого потока, содержащего жидкую мочевину;
b) обеспечения второго потока, содержащего жидкую элементарную серу;
c) смешивания первого и второго потоков в смесительном устройстве в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества и одного или нескольких дополнительных питательных веществ для растений с образованием эмульсии, содержащей микроинкапсулированные частицы элементарной серы, которые покрыты слоем многофункционального ионного поверхностно-активного вещества и диспергированы в мочевине, при этом в смесительном устройстве поддерживают такую температуру, чтобы элементарная сера представляла собой, по существу, жидкую форму; и
d) подвергание эмульсии, полученной на стадии d), одной или более дополнительным стадиям обработки с получением удобрения на основе элементарной серы.
Одно или более дополнительных питательных веществ для растений могут быть добавлены в смесительное устройство в виде одного или более потоков твердых веществ и/или жидкостей.
Еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения на стадии с) могут быть добавлены как противовспенивающее вещество, так и одно или несколько дополнительных питательных веществ для растений.
Соответственно настоящее изобретение также относится к способу получения удобрения, содержащего элементарную серу, включающему стадии:
a) обеспечения первого потока, содержащего жидкую мочевину;
b) обеспечение второго потока, содержащего жидкую элементарную серу;
c) смешивания первого и второго потоков в смесительном устройстве в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества, одного или нескольких дополнительных питательных веществ для растений и добавки для контроля пены с образованием невспенивающейся эмульсии, содержащей микроинкапсулированные частицы элементарной серы, которые покрыты слоем многофункционального поверхностно-активного вещества и диспергированы в мочевине, при этом в смесительном устройстве поддерживают такую температуру, чтобы элементарная сера представляла собой, по существу, жидкую форму; и
d) подвергания эмульсии, полученной на стадии d), одной или более дополнительным стадиям обработки с получением удобрения на основе элементарной серы.
Настоящее изобретение также относится к удобрению, содержащему элементарную серу, которое может быть получено способом в соответствии с настоящим изобретением. Такое удобрение, содержащее элементарную серу, содержит частицы серы, которые демонстрируют уникальное распределение по размеру частиц.
Следующие далее неограничивающие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.
Примеры
Сравнительный пример 1. Эксперимент 1.
Получение дисперсии твердой элементарной серы в фосфорной кислоте.
Дисперсионную мельницу, произведенную Kady International (модель ОС-30, нержавеющая сталь, охлаждающий кожух, рабочая емкость 20-60 галлонов, снабженная 30 HP Drive и контроллером изменяющейся частоты), использовали для помола элементарной серы. Дисперсионную мельницу заполняли 200-300 кг фосфорной кислоты качества, соответствующего коммерческому удобрению, с 40-50 мас.% Р2О5.
Установка начинала работу при минимальной скорости, и необходимое количество гранул твердой серы (образованная светло-желтая химическая сера) вводили в установку при постоянной и большой скорости с получением целевой концентрации суспензии 30 мас.%.
После того как вся сера была введена в установку, скорость повышали до запланированного значения и запускали хронометр для отслеживания времени пребывания загрузки. Регистрировали данные в течение времени пребывания (например, потребляемый ток, время, температуру, визуальные наблюдения и тому подобное). Также во время помола могли отбираться образцы.
Температуру поддерживали ниже 60°С посредством добавления охлаждающей воды в кожух дисперсионной мельницы. Модификатор вязкости (лигносульфонат кальция, анионное поверхностно-активное вещество, доступное от Borregaard-Lignotech (Rothschild, WI, USA)) использовали при концентрации 0,9 мас.% (в расчете на активные ингредиенты) в расчете на массу формируемой суспензии.
По завершении времени пребывания скорость уменьшали до минимума, отбирали готовые образцы, и продукт переносили в перемешиваемый резервуар для хранения, и полученные таким образом частицы серы анализировали на распределение по размеру частиц.
В табл. 1 показаны массовый процент элементарной серы, скорость вращения ротора, продолжительность помола и распределение по размеру полученных частиц.
серы.
Расплавленную элементарную серу получали в двух плоскодонных резервуарах (устройствах для плавления) с паровыми кожухами, имеющих рабочий объем от 30 до 40 л; устройства для плавления снабжены мешалками с переменой скоростью с двумя опускаемыми сверху импеллерами на валу. Необходимое количество гранул элементарной серы (ES) (показанное в табл.2, ниже) вводили в устройства для плавления вручную.
Такую же дисперсионную мельницу, как использовали выше (Kady ОС-30), заполняли заданным количеством (см. опять табл. 2) фосфорной кислоты и/или воды, которое непосредственно коррелирует с количеством расплавленной ES, необходимым для достижения целевого процента ES в загрузке. Ротор дисперсионной мельницы вращался, и после того как скорость ротора достигала приблизительно половины максимума, начинали добавление расплавленной ES. Время добавления расплавленной ES составляло 2 мин для эксперимента 2 и для 30% расплавленной ES. После добавления расплавленной ES начинался цикл помола. Образцы собирали после достижения целевого времени помола.
В другом варианте осуществления (эксперимент 3 в табл.2) расплавленную серу добавляли в водный раствор фосфорной кислоты и оставляли "отверждаться" (для преобразования кристаллической твердой серы из одной фазы в другую) в течение 16 ч.
Результаты для экспериментов 2 и 3 с использованием расплавленной ES показаны в табл.2 ниже.
Таблица 2
Пример 3. Эксперименты 4-7 в соответствии с настоящим изобретением.
Контроль размеров частиц диспергированной элементарной серы в горячей фосфорной кислоте.
Фосфорная кислота потребительского качества от Western United States имеет крепость 50-55 мас.% Р2О5 и поставляется JR Simplot. Фосфорную кислоту потребительского качества нагревали в резервуаре с паровым кожухом, имеющем рабочий объем 120 л.
Расплавленную элементарную серу получали в устройстве для плавления серы, работающем при 125-135°С.
Горячую кислоту потребительского качества при температуре выше 115°С, расплавленную серу и ионную добавку (лигносульфонат кальция, анионное поверхностно-активное вещество, доступное от Borregaard-Lignotech (Rothschild, WI, USA)), вводили непрерывно в дисперсионную мельницу, произведенную Kady International (модель L-2000, нержавеющая сталь, рабочий объем составляет 0,53 л, снабженная 2,4-кВт, 460-В, 3-фазным, 60-Гц мотором TEFC, контролируемым с помощью 3,7-кВт привода с переменной частотой). Скорость введения расплавленной серы для всех экспериментов устанавливали таким образом, чтобы контролировать концентрацию элементарной серы в дисперсии при 30 мас.%. Скорость введения добавки для всех экспериментов варьировали для изучения влияния концентрации "в расчете на сухое вещество" лигносульфоната кальция на свойства дисперсии. Остальная часть потока через дисперсионную мельницу состояла из горячей кислоты потребительского качества.
Дисперсия вытекала из смесительного устройства через переливное отверстие, обеспечивающее возможность непрерывной работы. Положение переливного отверстия позволяло вычислить удерживаемую емкость смесительного устройства. Потребление энергии смесительным устройством изменяли путем изменения настроек привода с переменной частотой (VFD) и скорости введения различных составляющих дисперсии.
Перетекающую дисперсию собирали в емкости из нержавеющей стали. Образцы после перелива собирали, разбавляли в воде, которая понижала температуру дисперсии ниже температуры плавления элементарной серы, тем самым замораживая форму и размер элементарной серы.
Осуществляли серию исследований с использованием емкости для помола, имеющей рабочую емкость 0,53 л.
Результаты в табл.3 показывают влияние ионной добавки на распределение по размеру частиц для двух емкостей для помола.
На чертеже представлено соотношения между концентрацией лигносульфоната кальция и средним размером частиц диспергированной серы.
Результаты исследований, осуществляемых в примере 3, показывают четкое воздействие лигно-сульфоната кальция на распределение по размеру частиц для частиц серы, полученных из эмульсий мик-роинкапсулированной расплавленной серы в горячей фосфорной кислоте.
Пример 4. Эксперименты 8 и 9 в соответствии с настоящим изобретением.
Получение партии дисперсий элементарной серы в горячей фосфорной кислоте.
Такое же смесительное устройство, как в экспериментах 5-7, использовали для получения партий микронизированной серы в горячей фосфорной кислоте.
Получали горячую фосфорную кислоту и расплавленную элементарную серу или горячую фосфорную кислоту и смеси элементарной серы и осадка серы на фильтре и нагревали в конвекционной печи при 125°С для фосфорной кислоты и при 135°С для расплавленной серы и смесей расплавленной серы и осадка серы на фильтре. Партию кислоты и серы вводили в смесительное устройство для получения целевой концентрации суспензии (20-30 мас.% в зависимости от эксперимента).
Смесительное устройство оснащали емкостью из нержавеющей стали объемом 4 л и эксплуатировали при рабочем объеме 2,5 л (эксперимент с 100% серы) и 1,5 л (эксперимент со смесями серы и осадка на фильтре).
Ионную добавку использовали во всех исследованиях, и она представляла собой лигносульфонат кальция, как описано ранее.
При введении осадка серы на фильтре добавляли вторую добавку. Вторая добавка была введена для контроля любого вспенивания, которое могло происходить при последовательном помоле, и представляла собой ArrMaz Custom Chemicals Custofloat CCS-500.
В течение цикла помола смесительное устройство поддерживали при 135°С посредством циркулирования горячей жидкости для теплопереноса, paratherm-NF.
В табл. 4 приведены экспериментальные параметры и распределение по размеру частиц дисперсий, полученных таким образом.
Табл. 4 показывает, что осадок на фильтре может диспергироваться вместе с элементарной серой в горячей фосфорной кислоте. Добавление противовспенивающей второй добавки предотвращает возникновение любого избыточного вспенивания при введении осадка на фильтре.
Таблица 4
№ примера
% ES/% ES из осадка на фильтре/скорость (Гц)/время пребывания (мин)
Потребление
энергии, кВт.час/мТ ES
Ионная добавка, % масс.
Вторая добавка, % масс.
% прохождения через сито с отверстием в мкм*
500 212 150 106 75 53
20% 0% 45,8 Гц 1 мин
26,5
1,50%
100 100 100 100 99,9 99,9
5% 15% 33,4 Гц 1мин
24,1
1,50%
6,10%
99,6 92,6 89,8 87 84,5 81,3
* Получено с помощью способа просеивания во влажном состоянии.
Спектры XPS (рассеяния рентгеновского излучения на порошках) получали от ссылочных образцов лигносульфоната кальция и натрия и от образца частиц, собранных в эксперименте 8, которые получены из элементарной серы в горячей фосфорной кислоте с лигносульфонатом кальция.
Ссылочные образцы давали данные по композиции и химическому состоянию, в целом, с хорошим совпадением относительно ожидаемых структур, и составляли хорошую основу, на основании которой можно было интерпретировать данные образца.
Данные от образца эксперимента 8 указывают на наличие тонкого наружного слоя на поверхности элементарной серы, где тонкий наружный слой содержит лигносульфонат кальция и ряд других частиц.
Простые вычисления исходя из однородности наружного слоя давали примерную толщину этого слоя лигносульфоната кальция и других материалов, равную 12 нм.
Пример 5. Эксперименты 10-14 в соответствии с настоящим изобретением.
Получение партии дисперсий элементарной серы в расплавленной мочевине.
Использовали такую же установку, как в экспериментах 8 и 9 в примерах 10-14, но в качестве потока удобрения использовали расплавленную мочевину. Серу и приллированную мочевину расплавляли в конвекционной печи Blue при 140°С перед введением в дисперсионную мельницу.
Емкость, используемая во всех этих экспериментах, имела рабочий объем 4 л и эксплуатировалась при рабочем объеме 2,5 л.
Исследовали различные ионные и неионные добавки при различных концентрациях.
В одном из ссылочных экспериментов твердую формованную серу вводили непосредственно в дисперсионную мельницу.
В другом ссылочном эксперименте добавок не использовали.
В одном из исследований дополнительный поток твердого удобрения вводили в дисперсионную мельницу одновременно с мочевиной и серой.
В табл. 5 приведены экспериментальные параметры и распределение по размеру частиц для дисперсий, полученных таким образом. Если не указано конкретно, используемая добавка представляет собой лигносульфонат кальция.
Табл. 5 показывает, что добавление добавки является предпочтительным для получения дисперсий мелкодисперсных микроинкапсулированных частиц серы (эксперименты 10 и 11-13) и что среди исследуемых добавок предпочтительным является лигносульфонат кальция. Кроме того, она показывает (эксперимент 14), что потоки других удобрений, таких как сульфат аммония, могут быть эффективно введены в дисперсию, содержащую мочевину и элементарную серу, поддерживая при этом энергетически эффективный процесс и высокий уровень диспергирования серы.
талловых аминов.
****В Эксперименте 13 в качестве добавки используют бентонитовую глину.
Осуществляли исследования для сравнения стабильности полученных суспензий, когда добавку не добавляли (в соответствии с экспериментом 10) и когда добавляли лигносульфонат кальция (в соответствии с экспериментом 11), чтобы определить, можно ли использовать ионное поверхностно-активное вещество для предотвращения коалесценции и агломерации частиц серы в расплавленной мочевине.
Эти исследования стабильности состояли в отборе примерно 300 мл экспериментальных смесей, после того как завершали процесс измельчения дисперсии.
Взвешенные образцы помещали в печь при 125-140°C без перемешивания на 1 ч с наблюдениями после 5, 10, 15, 30, 45 и 60 мин. Затем образцы для изучения стабильности охлаждали и отверждали перед добавлением воды к этим образцам для дальнейшего охлаждения смесей и растворения содержащейся в них мочевины. Затем наблюдали и регистрировали фазу серы (непрерывную или дисперсную).
Результаты указанных выше экспериментов показывают, что при перемешивании расплавленной серы в расплавленной мочевине без добавления лигносульфоната кальция сера отделяется почти сразу после завершения процесса помола и образует видимый слой расплавленной серы в нижней части химических стаканов в пределах нескольких минут.
С другой стороны, при использовании лигносульфоната кальция сера остается в виде отдельных частиц даже при высокой температуре (125-140°C).
В присутствии лигносульфоната кальция смеси, содержащие до 35% ES, являются относительно стабильными и не склонны к немедленному разделению. Исследования с использованием химических стаканов требуют нескольких минут до появления наблюдаемого осадка в нижней части. Этот осадок в условиях расплавленной мочевины находится в форме отдельных частиц (твердых или жидких), которые не коалесцируют.
Наконец, оставшееся содержание твердых продуктов в смеси, полученной в присутствии лигно-сульфоната кальция (после охлаждения до температуры ниже температуры плавления мочевины и серы с последующей промывкой водой), представляет собой отдельные мелкодисперсные частицы серы.
Эти исследования подтверждают, что лигносульфонат кальция посредством микроинкапсулирования предотвращает коалесценцию частиц серы микронных размеров, полученных при температурах, превышающих температуру плавления серы, когда температура смеси поддерживается выше температуры плавления серы. Кроме того, лигносульфонат кальция предотвращает агломерацию этих частиц при охлаждении смеси до температуры ниже температуры плавления мочевины и серы и при промывании мочевины путем добавления воды.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения эмульсии из частиц элементарной серы, включающий стадии:
a) обеспечения первого потока, содержащего жидкую мочевину;
b) обеспечения второго потока, содержащего жидкую элементарную серу; и
c) смешения первого и второго потоков в смесительном устройстве в присутствии многофункционального ионного поверхностно-активного вещества с образованием эмульсии, содержащей частицы элементарной серы, которые покрыты слоем многофункционального ионного поверхностно-активного вещества и диспергированы в мочевине, при этом в смесительном устройстве поддерживают такую температуру, чтобы элементарная сера представляла собой, по существу, жидкую форму.
2. Способ по п.1, в котором эмульсию, полученную на стадии с), дополнительно подвергают одной или более стадиям обработки с получением удобрения на основе элементарной серы.
3. Способ по п.2, где на одной или более дополнительных стадиях обработки эмульсию подвергают формовке с получением удобрения, содержащего элементарную серу.
4. Способ по п.3, где формовка представляет собой гранулирование, приллирование, компактирова
ние, формование таблеток или прессование.
5. Способ по любому из пп.1-4, где первый поток имеет температуру в пределах от 60 до 200°С, и второй поток имеет температуру в пределах от 115 до 200°С, и смешение на стадии с) осуществляют при температуре более 120°С, но не более 150°С.
6. Способ по любому из пп.1-5, где многофункциональное ионное поверхностно-активное вещество представляет собой анионное поверхностно-активное вещество.
7. Способ по п.6, где анионное поверхностно-активное вещество представляет собой лигносульфонат.
8. Способ по любому из пп.1-7, где смесительное устройство на стадии с) представляет собой статический смеситель или дисперсионную мельницу, причем ротор вращается внутри статора со щелевым зазором.
9. Способ по любому из пп. 1-8, где стадию с) осуществляют в непрерывном режиме работы.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
10. Способ по любому из пп.1-9, где контролируют размер частиц и распределение по размеру частиц для частиц элементарной серы в эмульсии, полученной на стадии с).
11. Удобрение, содержащее элементарную серу, полученное способом по любому из пп.2-10.
12. Удобрение на основе мочевины, содержащее элементарную серу и соединение лигнина.
13. Удобрение на основе мочевины, содержащее элементарную серу, соединение лигнина и дополнительные компоненты удобрения, такие как сульфат серы, бор, селен, натрий, цинк, марганец, железо, медь, молибден, кобальт, кальций, магний и любую их комбинацию.
028496
- 1 -
(19)
028496
- 1 -
(19)
028496
- 1 -
(19)
028496
- 1 -
(19)
028496
- 1 -
(19)
028496
- 4 -
|
