185381. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid- formaldehid kondenzátum folyamatos és félfolyamatos előállítására
1 185 381 2 A találmány tárgya eljárás műtrágyaként alkalmazható 132-780 molekulasúlyú karbamid-formaldehid kondenzátum folyamatos és szakaszos előállítására karb amidből és formaldehidből savas kondenzációval 2-3 pH tartományban. Ismeretes, hogy a karbamid és formaldehid kondenzációs reakciójával általában vízben gyakorlatilag oldhatatlan műgyantaszerű vegyültek állíthatók elő. A kondenzáció semleges és savas közegben, egyaránt végrehajtható, műtrágyaként alkalmazható termék, azonban csak savas kondenzációval nyerhető. A termék minőséget (molekulasúly, nitrogéntartalom, oldhatóság, aktivitási index...) és ezzel összefüggésben műtrágyaként történő felhasználhatóságát alapvetően a karbamid-formaldehid mólarány határozza meg. A karbamid:formaldehid mólarány növekedésével nő a termék összes nitrogéntartalma, csökken a molekulasúlya, csökken a hideg vízben való oldhatósága és nő az aktivitási indexe. A termék minőségét ezen túlmenően jelentős mértékben befolyásolják az eljárás paraméterei, mint pl. a közeg savasságának mértéke, a reakcióe'egy hőmérséklete és koncentrációja és az ezzel összefüggő reakciósebesség... stb. A karbamid-formaldehid kondenzátum műtrágyaként történő előnyös felhasználását a hideg vízben oldhatatlan nitrogén tartalmával összefüggő lassú, vagy tartós hatása eredményezi. A műtrágyaként alkalmazható karbamidformaldehid kondenzátum akitiváti indexe (Aj) a hideg vízben oldhatatlan nitrogéníartalorn (Nj,) és- a forró vízben oldhatatlan nitrogéntartaiom (Nf) ismeretében Sanchelli. V.: Fertilizer Nitrogen. New-York, London. 1964. p.261. szerint az alábbi összefüggés alapján számítható: Nh % - Nf % N^% • 100 A lassú vagy tartós hatású műtrágya hatékonyság fokmérője az aktivitási index, vagyis minél nagyobb a karbamid-formaldehid kondenzátrum aktivitási indexe, annál hatékonyabb, mint tartós hatású műtrágya. Mível a mezőgazdaság a növényi kultúrák harmónikus tápanyagutánpótlását csak tartós hatású készítményekkel tudja megoldani eredményesen, egyre inkább növekszik az igény a karbamid-formaldehid kondenzátum típusú műtrágyák, ezen belül is a mind magasabb aktivitási indexű termékek iránt. A kívánalmaknak megfelelő minőségű kondenzátum előállítása nem egyszerű feladat. Mivel a polikondenzációs reakció kézbentartása meglehetősen nehéz, az ismert eljárások kivétel nélkül szakaszos üzeműek. Ezek műveleti szempontból két csoportba sorolhatók. Az egyik csoportba tartozó eljárások során a kondenzációt híg oldatban hajtják évgre oly módon, hogy a karbamid híg vizes oldatához adják a formaldehid oldatot és a sósavat, eljárásonként a karbamid -.formaldehid mólarány 1:0,5— 0,67, a pH 1 -4, a reakcióidő 1—24óra, a hőmérséklet 30-60 °C között változik, és az anyalűgot csak esetenként viszik vissza a folyamat elejére Ilyen eljárások ismerhetők meg a 208 761 sz. angol,a 956459., és a 956 479. sz. francia,-a 431 585., az 528 582., a 733 496. és a 972 352. sz. német, a 179 468. sz. szovjet, valamint a 2 644 806.. 2 766 283, 2 955 930., 3 024 098., 3 119 683, 3 150 955. és a 3 150 956. sz. amerikai, továbbá a 169 493 sz. magyar szabadalmakból. A másik csoportba tartozó eljárások során a kondenzációt tömény oldatban hajtják végre oly módon, hogy a karbamid és a formaldehid vizes oldatainak nagy koncentrációjú elegy éhez adják a savat, ás a terméket a reakciéelegy ki dermeszt ésével nyerik. ilyen eljárások ismerhetők meg a 394 488 sz. német, a 95 663. sz. osztrák, a 103 221. sz. svájci, az 556 529. 5 sz. francia, a 875 907. sz. angol, valamint a 2 916 371. és a 3 214 259. sz. amerikai szabadalmakból. Az ismert eljárások közös hátránya, hogy szakaszos üzeműek.a ké-. míai folyamat a kívánt minőségű termékelőállítás irányába nem szabályozható, az anyalúg visszavezetés csak 10 egyes esetekben megoldható, igen alacsony a fajlagos reaktorteljesítményük, az alacsony nitrogénkihasználás (70-90 %) miatt nem gazdaságosak, a termék minősége nem felel meg a mai mezőgazdasági követelményeknek, mert igen alacsony az aktivitási indexe (Aj .= max. Ifi 50) és széles intervallumban változik a hideg vízben oldhatatlan nintrogén tartalma (24-30 %). A találmány szerinti eljárás kidolgozásával az volt a célunk, hogy olyan gazdaságos, ipari méretekben alkalmazható eljárás birtokába jussunk, amelynek foganaíosi- 20 t ása során keletkezett, és műtrágyaként alkalmazható termék minősége megfelel a fokozott mezőgazdasági igényeknek, azaz aktivitási indexe 45—80 között, hideg vízben oldhatatlan nitrogéntartalma pedig szűk intervallumban (25-28 %) változik. További célunk volt, hogy 25 a kidolgozott eljárás környezetkímélő legyen,szennyező melléktermékek ne keletkezzenek, ezért a folyamatban fontos szerepet szántunk az anyalúg visszavitelnek. Kísérleteink során először azt vizsgáltuk, hogy a hagyományos szakaszos (technológiákban különböző karb- 30 amid formaldehid (K:F) mőlaránynál 24 órás reakcióidő esetén hogyan változik a termék minősége (Aj és Nj, %) az anyalúg visszavitel számával. Az eredményeket az 1. táblázat tartalmazza. 35 I. táblázat Anyalúg visszavitel száma: K;F = Aj 11:0,5 Nj, % K;F*= 1:0,55 Aj Nh % K;F = Ai ! 1:0,6 N|-,% 0 47 25 ’44 26 38 31 1 54,3 24,5 51,6 26 44,4 30,9 2 1672“ 23.2 53,4 25,6 50,0 30,3 3 59,8 21,8 55,9 24,5 53,2 29,2 4 62,0 20,0 58,8 23,7 55,8 27,4 5 65,6 19.0 62,9 22,9 59.6 25,6 6 69,3 18,9 66,7 22,2 ' 63,8 24,7 7 71,8 18,8 69,1 21,3 65,9 24,2 10 76,4 18,7 74,4 19,9 72,0 22,9 Az 1. táblázatból látható. hogy az A, az anyalúg visszavitel számának növekedésével mindhárom K:F mólarány esetén előnyösen nő, az Ni, % azonban csökken. A K:F — 1:0,5 mőlaránynál már az első, a K:F = 1.0,55 mólaránynál a harmadik és a K:F = 1:0,6 mólaránynál a hatodik anyalúg visszavitel után csökken az Nh a kívánt 25 % alá (a táblázatban aláhúzva). Ez azt jelenti, hogy folyamatos gyártás esetén a karbamidot és a formaldehidet bármelyik mólaránynak megfelelően adagóljuk is folyamatosan a keverésben ^tartott, savas reakcióelegybe, bizonyos idő eltelte után a termék Nj, % értéke 25 alá csökken. Ez a csökkenés - 24 órás reakcióidőt figyelembe véve - a K:F = i -.0,5 mőlaránynál 2 nap múlva, a K:F = 1:0,55 mólaránynál 4 nap múlva és a K:F = 1:0,6 mólaránynál 7 nap múlva következik be. o
