Спосіб одержання гранул сечовини, застосування сполуки карбонової кислоти, а також застосування цієї сполуки та розчинника

1. Спосіб одержання гранул сечовини з поліпшеними властивостями, особливо тенденції до злежування, утворення пилу й характеристик піноутворення у водному середовищі, шляхом уведення сполуки до поверхні гранул сечовини, який відрізняється тим, що сполука є сполукою карбонової кислоти загальної формули XY-ZCOOH, в якій Z означає насичений або ненасичений вуглеводень з 1-25 атомами вуглецю і Х та Y вибрані з групи, яка складається з атома водню або полярної функціональної групи, де полярна функціональна група вибрана з групи, яка складається з карбоксильної групи, гідроксильної групи, аміногрупи або ацетальної групи, і сполуку вводять у вигляді розчину в полярному розчиннику до поверхні гранул сечовини, які потім висушують. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що полярний розчинник являє собою воду. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що Z містить 2-5 атомів вуглецю. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що Х являє собою атом водню або гідроксильну групу, і Y являє собою карбоксильну групу. C2 2 (19) 1 3 для корму рогатої худоби і виробництво клею та меламіну. Гранули сечовини виробляють головним чином або затвердінням розбризкуваного розплаву сечовини, або способом грануляції. Перш ніж досягнути цільового застосування, гранули сечовини часто зазнають тривалого терміну зберігання і міжконтинентального перевезення. Тому сечовина повинна бути неламкою і незлежуваною. Для отримання міцних гранулятів часто до розплаву сечовини додають похідне формальдегіду, таке як сечовино-формальдегідну смолу. Сечовинні зразки чутливі до грудкування через зберігання під тиском, міграції вологи та високі температури. Для усунення даного явища можуть бути застосовані покриття на основі полівінілацетату та поверхнево-активних сполук, таких як описані в патенті США 4812158. Дані покриття, однак, мають недостатню активність проти злежування після обробки гранул сечовини, особливо у вологих і теплих умовах. Дані добавки проти злежування містять поверхнево-активні сполуки, які прискорюють утворення дусту сечовини в умовах вогкості. Підвищена кількість дрібних частинок буде збільшувати злежування сечовини і може викликати серйозні пилові проблеми під час перевезення/переробки. Крім того, присутність поверхнево-активних компонентів може спричинити підвищення піноутворення при застосуванні сечовини у водному середовищі, що звичайно використовується у виробництві клею і розчинах сечовинанітрат амонію. У зв'язку з тим, що досі існують проблеми у виробництві гранулятів сечовини, є потреба в хімічному продукті, який може бути використаний як добавка до сечовини для зниження тенденції до злежування й утворення пилу з гранул. Дана сполука повинна додаватися у невеликій кількості на поверхню гранул, бути недорогою, ефективною, бути непіноутворювальною і безпечною для навколишнього середовища. Тому предметом даного винаходу є така сполука. Завдання винаходу вирішується за допомогою способу згідно з преамбулою, в якому добавка містить сполуку карбонової кислоти загальної формули XY-(Z)-COOH, у якій Ζ означає насичений або ненасичений вуглеводень з 1-25 атомами вуглецю і X і Υ вибрані з групи, що складається з атома водню або полярної органічної функціональної групи, і в якому добавку вводять у вигляді водного розчину в грануляти сечовини, які потім висушують. Переважно полярна органічна функціональна група вибрана з групи, що складається з карбоксильної групи, гідроксильної групи, аміногрупи або ацетальної групи. Встановлено, що з даних полярних функціональних груп гідроксильні групи та карбоксильні групи забезпечують найкращі характеристики щодо запобігання злежуванню. Додатково з'ясувалося, що утворення пилу в оброблених гранулятів сечовини було помітно знижене. Крім того, було показано, що похідні карбонової кислоти не викликають ніякого ціноутворення при застосуванні сечовини з покриттям у виробництві клею. 90250 4 Найкращі результати зі сполукою за винаходом отримані, коли X являє собою атом водню або гідроксильну групу, і Υ являє собою карбоксильну групу. Сполука карбонової кислоти за даним винаходом застосовується до гранулятів сечовини в полярному розчиннику, переважно у воді. Концентрація даної сполуки в даному розчині повинна становити 0,5-60мас.%, переважно 5-30мас.%. У даній концентрації сполука повністю розчинна і служить гарантією того, що на поверхні сечовини відбувається основна рекристалізація. Достатнє покриття гранул сечовини сполукою за даним винаходом може бути отримано шляхом використання кількості сполуки карбонової кислоти, що дорівнює 100-10000ч/млн, переважно 5003000ч/млн відносно маси гранул сечовини. Застосування водного розчину до гранул сечовини здійснюється при температурі даних гранул від 30 до 90°С, переважно при 40-70°С. Винахід також стосується сполуки карбонової кислоти, призначеної для застосування в способі за даним винаходом, при цьому сполука відрізняється тим, що вона має загальну формулу XY-ZCOOH, у якій Ζ означає насичений або ненасичений вуглеводень з 1-25 атомами вуглецю і X та Υ вибрані з групи, що складається з атома водню або полярної органічної функціональної групи. Для демонстрації переваги способу і сполуки за даним винаходом був проведений ряд дослідів. Добавки доставлені фірмою Sigma-Aldrich. Дані сполуки розчиняли у воді з концентрацією 20% (мас./мас), якщо не застережено інше. Використовувані гранули сечовини зсередини оброблені сечовино-формальдегідною смолою і доставлені фірмою Hydro Agri Sluiskil B.V., Нідерланди. Перед нанесенням покриття сечовину (1,0 кілограм на зразок) зберігали в герметичних пластикових ємностях у термостаті при 50°С протягом 16 годин. Обробку проводили у такий спосіб. Сечовину вміщують в обертовий барабан для нанесення покриття, який має температуру приблизно 50°С. Потім на добриво розбризкують покриття у кількості 0-5000ч/млн з подальшим обертанням барабана протягом додаткових 5 хвилин. Оброблене добриво переносять у пластикову посудину. Після закривання посудини сечовині дозволяють охолодитися нижче кімнатної температури протягом 24 годин. Приклад 1 Для підвищення злежування сечовини гранулам надавали можливість поглинути до 0,5% води під час зберігання їх у кліматичній камері (температура = 20°С, відносна вологість = 80%). Тенденцію до грудкування, а також стисливість гранул сечовини оцінювали наповненням прозорої круглої трубки з внутрішнім діаметром 3см за допомогою 40 грамів «вологої» сечовини. У трубку вводили плунжер, за допомогою якого на зразок чинили тиск приблизно в 600кПа. Відразу після застосування надмірного тиску і знову через 24 години вимірювали масу сечовинної колонки. З даних двох величин ( висоти (%) обчислювали відносну різницю у висоті, яка являє собою міру стисливості. Тенденцію до грудкування гранул сечовини ви 5 90250 значали вимірюванням сили (N) руйнування злежаного зразка, що утворився у прозорій круглій трубці. Результати являють собою середні значення зі, щонайменше, п'яти вимірювань. Добавка Контроль (без добавки) Полівінілацетат: алкілсульфат = 1:21 Лимонна кислота Молочна кислота Малеїнова кислота Яблучна кислота Малонова кислота Бурштинова кислота2 Винна кислота K-Na тартрат Глюконова кислота Глюкоза Пектинова кислота 3 4- Аміномасляна кислота Гліцин Галова кислота 3 6 Наступні добавки були перевірені у вигляді 20% розчинів у воді при застосуванні в дозі 1500мг на кілограм сечовини. Стисливість ( висоти (%)) 5 5 3 4 3 4 3 3 3 5 4 4 4 4 4 3 Тенденція до грудкування (N) 4,9 5,7 3,4 4,7 3,6 2,8 2,6 2,0 2,9 5,6 3,3 5,6 4,4 4,9 4,3 3,0 1 суміш, розкриту в патенті США 4812158, використовували як препарат, що складається з 67% (мас/мас.) води, 11% (мас./мас.) полівінілацетату і 22% (мас/мас.) алкілсульфату; 2 розчин нагрівали до 50°С перед обробкою сечовини; 3 застосовували як 10% суспензію при 80°С в дозі 3000ч/млн. Даний дослід чітко показує, що тенденція до злежування гранул сечовини може бути знижена аж до 60% при обробці сечовини сполукою карбонової кислоти, заміщеною полярною групою. Суміш за патентом США 4812158 підвищувала грудкування. Подібні результати отримані для карбоксилатумісної добавки, а саме, для K-Na тартрату. З'ясувалося, що зниження тенденції до злежування гранул сечовини найбільше виявляється при використанні дикарбонових кислот. Стисливість усієї обробленої сечовини мало порівнюДозування (ч/млн) Контроль 250 500 750 1000 1500 3000 5000 вана з іншими типами сечовини. Однак у всіх випадках обробка гранул сечовини карбоновими кислотами знижує стисливість сечовини. Оскільки жорсткість сечовини буде підвищуватися, то сечовина буде менше схильна до злежування. Приклад 2 Вплив дозування добавки на гранули сечовини досліджували з використанням 20% (мас/мас.) розчину бурштинової кислоти у воді. Розчин нагрівали до 50°С перед обробкою сечовини. Стисливість ( висоти (%)) 5 4 3 3 3 3 3 3 Досліди показують, що оптимальне дозування для поверхневої обробки гранулятів сечовини за допомогою добавки за даним новим винаходом складає від 500 до 3000ч/млн відносно маси сечовини. Приклад 3 Рівень пилу в оброблених гранулах сечовини був досліджений у такий спосіб. Після покриття зразків за прикладом 1 (1500ч/млн добавки відносно маси сечовини) 250 грамів даних оброблених гранул сечовини зберігали при 40°С протягом чотирьох тижнів. Потім 50 грамів (точно зважених) сечовини переносили в 500мл тригорлу кругло Тенденція до грудкування (N) 4,9 3,3 2,6 2,3 2,1 2,0 1,7 2,7 донну колбу. Колбу забезпечували скляною колонкою і газовим капіляром, сполученим із циліндром зі стислим повітрям. Кінець газового капіляра вміщують у сечовину. Протягом 15 хвилин через сечовину продувають повітря (надмірний тиск 2 бари), що приводить до утворення псевдозрідженої системи. Масу сечовини, що залишилася, визначали на аналітичних терезах. Втрата маси являє собою показник кількості вільного пилу. Сечовину зворотно переносили в тригорлу колбу. Через сечовину протягом 1 хвилини продувають стисле повітря, спричинює утворення абразивного пилу. 7 90250 Сечовину, що залишилася, зважували на аналітичних терезах. Друга втрата маси являє собою поДобавка Контроль (без добавки) Полівінілацетат: алкілсульфат = 1:21 Лимонна кислота Молочна кислота Малеїнова кислота Яблучна кислота Малонова кислота Бурштинова кислота2 Винна кислота K-Na тартрат Глюконова кислота Глюкоза Пектинова кислота3 4-Аміномасляна кислота Гліцин Галова кислота3 8 казник абразивного пилу. Визначення виконували у двократному повторі. Вільний пил (ч/млн) Абразивний пил (ч/млн) Загальний пил (ч/млн) 56 80 136 84 116 200 49 63 112 43 77 120 40 74 114 25 46 71 29 56 85 30 62 92 36 29 65 34 41 75 22 36 58 50 59 109 52 52 104 34 65 99 34 51 85 44 62 106 1 суміш, розкриту в патенті США 4812158, використовували як препарат, що складається з 67% (мас./мас.) води, 11% (мас./мас.) полівінілацетату і 22% (мас./мас.) алкілсульфату; 2 розчин нагрівали до 50°С перед обробкою сечовини; 3 застосовували як 10% суспензію при 80°С в дозі 3000ч/млн. Було показано, що утворення пилу може в основному пригнічуватися шляхом обробки сечовини сполуками, що містять карбонову кислоту. Приклад 4 Піноутворювальну властивість сечовини з покриттям вивчали проведенням невеликого досліду з виробництва деревного клею. З цією метою 40 грамів сечовини переносили в 2-літрову скляну хімічну склянку. Сечовину розчиняли в суміші 50мл демінералізованої води і 45мл формальдегіду (37%). Суміш перемішували магнітною мішалкою при постійній швидкості (375об/хв) і нагрівали Добавка Контроль (без добавки) Полівінілацетат: алкілсульфат = 1:21 Лимонна кислота Молочна кислота Малеїнова кислота Яблучна кислота Малонова кислота Бурштинова кислота Винна кислота K-Na тартрат Глюконова кислота Глюкоза Пектинова кислота 4- Аміномасляна кислота Гліцин Галова кислота до 90°С. У момент досягнення 90°С негайно додавали 1мл крижаної оцтової кислоти, при цьому відбувалося сильне пінення. Досягнутий найвищий рівень піни відмічали на склянці. Відповідний об'єм являє собою показник ціноутворення: чим менший об'єм, тим менша тенденція до ціноутворення. Результати являють собою середні значення зі, щонайменше, двох вимірювань. Наступні добавки були перевірені у вигляді 20% розчинів у воді при застосуванні в дозі 1500ч/млн відносно маси сечовини. Кількість піни (мл) 180 650 190 200 180 200 190 170 210 280 180 210 190 240 230 200 1 суміш, розкриту в патенті США 4812158, використовували як препарат, що складається з 67% (мас/мас.) води, 11% (мас./мас.) полівінілацетату і 22% (мас/мас.) алкілсульфату. Невеликий дослід з виробництва деревного клею показав, що добавки за даним винаходом порівняно з контрольним продуктом не викликають додаткового піноутворення, коли застосовується оброблена сечовина у водному середовищі. Це 9 90250 очікувалося, тому що сполуки самі по собі не мають поверхнево-активних властивостей. Приклад 5 Для оцінки експлуатаційних характеристик покриттів гранул сечовини, що містять карбонову кислоту, гранули сечовини, вільні від формальдегіду, обробляли відібраними добавками. Потім Добавка Контроль (без добавки) Полівінілацетат: алкілсульфат = 1:2 1 Яблучна кислота Малонова кислота Бурштинова кислота 2 Винна кислота 10 сечовині надавали можливість поглинути до 0,2% води шляхом зберігання в кліматичній камері. Тенденція до грудкування, а також стисливість гранул була досліджена, як описано в прикладі 1. Наступні добавки були перевірені у вигляді 20% розчинів у воді при застосуванні в дозі 500мг на кілограм сечовини. Стисливість ( висоти (%) 4 2 2 2 1 2 Тенденція до грудкування (N) 2,9 0,7 0,9 1,2 0,7 1,3 1 суміш, розкриту в патенті США 4812158, використовували як препарат, що складається з 67% (мас/мас.) води, 11% (мас/мас.) полівінілацетату і 22% (мас./мас.) алкілсульфату; 2 розчин нагрівали до 50°С перед обробкою гранул сечовини. Дослід показує, що грудкування гранул сечовини може бути значно знижене шляхом використання покривних добавок за даним винаходом. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601