165662. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 45-65 aktivitási indexű lassú hatású nitrogénműtrágya előállítására
3 165662 4 majd szűrőpapírral együtt tömény kénsawal elroncsoljuk és a nitrogéntartalmat Kjeldahl szerint meghatározzuk. A forró vízben oldhatatlan nitrogéntartalmat 10QC° hőmérsékletű, 7,5 pH-jú foszfátpufferrel vizsgáljuk, majd a szűréssel el- 5 különített oldhatatlan maradékot 100 C° hőmérsékletű desztillált vízzel mossuk. A kimosott oldhatatlan kondenzátumot szűrőpapírral együtt tömény kénsawal elroncsoljuk és a nitrogéntartalmat ugyancsak Kjeldahl szerint határozzuk 10 meg. Vezessük be a következő jelöléseket: Nn % .... hideg vízben oldhatatlan 15 nitrogéntartalom, Nf% forró vízben oldhatatlan nitrogéntartalom, A: aktivitási index. 20 Az aktivitási index az Nn % és Nf% meghatározása alapján, a következőképpen számítható (Sauchelli, V.: idézett irodalom): Ai = —^ í 100 Nh % A kereskedelmi készítményektől megkívánják, hogy min. 38% ossz nitrogént tartalmazzon, az 30 Nh%-a min. 23%, aktivitási indexe (Aj) pedig min. 40 legyen. Minél nagyobb valamely készítmény aktivitási indexe, annál hatásosabb, mint lassúhatású nitrogénműtrágya. 35 A szakirodalomból ismert eljárások nagy többsége szerint a kondenzációt a karbamid és formaldehid s vizes elegyének megsavanyításával végzik [Clark-Yee-Love: Ind. Eng. Chem. 40, 1178 (1948), Fridman és társai: Zs. Prikl. Him. 40 38, 1901 (1965), 972352 sz. német szab., 2 644806 és 2 766283 sz. amerikai szab.]. A kondenzáció folyamán a kondenzátum fehér csapadék alakjában kiválik az oldatból, melyet szűrés és szárítás után finomra őrölnek. 45 Jó minőségű termék előállítása céljából az előállítás paraméterei között fennálló következő összefüggéseket kell figyelembevenni: A kondenzátum képződése exoterm folyamat és a reakció- 50 elegy hőmérséklete nő a reagáló anyagok koncentrációjának növekedtével. A termék aktivitási indexe viszont csökken a reakcióelegy hőmérsékletének növekedtével. A karbamid:formaldehid mólarány ugyancsak befolyással van az aktivitási 55 indexre és minél kisebb ez a mólarány, annál kisebb a termék aktivitási indexe. Hogyha viszont ez a mólarány 2-nél nagyobb, a termék aktivitási indexe nő ugyan, az Nn % azonban nem éri el a megkívánt min. 23%-ot. A reakcióelegy pH-ja is 60 döntően befolyásolja a termék oldhatóságát. Minél kisebb a pH, annál gyorsabb ugyan a kondenzáció és annál nagyobb a nitrogén kihozatal, a termék aktivitási indexe azonban csökken a pH csökkenésével. Mindezekből következik, hogy jó 65 minőségű termék előállítása céljából elsősorban nem a gyors kondenzációra és a nagy nitrogénkihozatalra törekszenek, hanem az előállítás paramétereit a minimum 40-es aktivitási index érdekében választják meg. A különféle eljárások kritikai vizsgálatánál megállapítottuk, hogy jó minőségű termék előállítása céljából a gyártási paramétereket a következő értékek között kell tartani: Karbamid koncentráció a reakcióelegyben 150—250 g/l Karbamid : Formaldehid mólarány a reakcióelegyben 1,5-2 Reakcióelegy max. hőmérséklete 30—60 C° Reakcióelegy pH-ja 1-4 Reakció idő (a kondenzáció időtartama) 1—24 óra Szárítás hőmérséklete 50-70 C° A közölt paraméterekkel olyan termékek állíthatók elő, melyekben az Nh% nagyobb, mint 23%, az aktivitási index pedig eléri az Aj = 40—50 értéket. Az ilyen minőségű termék előállításánál a nitrogénkihozatal 65-78% között mozog és a kihozatal az anyalúg cirkuláltatásával növelhető. Találmányunk célja olyan eljárás biztosítása, amely szerint a kondenzátum aktivitási indexe a szokásosnál lényegesen nagyobb és eléri az Aj = 50-60 értéket, továbbá a nitrogénkihozatal is nagyobb, mint az ismertetett hagyományos eljárásokkal elérhető nitrogénkihozatal. Találmányunk több felismerésen alapul. Egyik felismerésünk szerint a kondenzációt mérsékelt vákuumban, 100-300 Hg mm nyomáson végezve, olyan termékek állíthatók elő, melyek aktivitási indexe lényegesen nagyobb, mint a hagyományos technológiával, atmoszférikus nyomáson előállított termékeké. A kondenzátum előállítását a következőképpen végeztük: 200 ml híg formaldehid oldatban 60 g karbamidot oldottunk. Az oldat formaldehid tartalmát a kívánt karbamid: formaldehid mólaránynak megfelelően változtattuk. Ezután a karbamid oldódása folytán 'lehűlt oldatot 20 C°-ra melegítettük és annyi savat (sósav, kénsav, foszforsav) adtuk hozzá, hogy pH-ja 2—3 legyen, majd a reakcióedényt — az oldat állandó keverése közben — mérsékelt vákuumba helyeztük. A kondenzátum képződése fehér csapadék kiválása közben már 5-7 perc múlva megindult és a csapadék mennyisége az időben fokozódott. Egy óra reakcióidő után a vákuumot megszüntettük, a szuszpenziót vákuumban szűrtük és a nedves terméket 70 C° alatti hőmérsékleten szárítottuk. A termékben meghatároztuk az összes nitrogéntartalmat, az Nj1 %-ot és az Nf%-ot, melyek ismeretében kiszámítottuk az Aj értéket. Az előállítást különböző karbamid : formaldehid mólarány mellett is elvégeztük, sőt összehasonlításképpen azonos paraméterekkel atmoszférikus nyomáson, vagyis a hagyományos technológiával is állítottunk elő termékeket. A vákuumtechnológia és a hagyományos technológia befolyását a termékek minőségére az 1. táblázat szemlélteti. 2
