Способ получения гранулированной мочевины

60В соответствии с изобретением гранулированную мочевину изготовляют путем прессования предварительно нагретой до темпеоратуры 50-132 С кристаллической мочевины под явлением, равным по крайней мере д 2 кг/см, в какую-либо подходящую форму, например листа или сферическую. Исходное сырье (мочевину) смешивают с расплавленной мочевиной, Гранулированную мочевину получают, например, путем дробления моче 0881 гвины, сформованной в форму листа, по указанному методу с последующим отбором гранул требуемого размера.Применяемая по изобретению мочевинаможет быть получена любым способом. Способ изготовления мочевины из аммиака идвуокиси углерода хорошо известен, В общемслучае эти способы включают реакцию аммиака и двуокиси углерода в молярных соотношениях от 2 до 4 моль первого и 1 мольопоследнего при температуре 130-210 С идавлении 70-300 атм. При этом теоретически получают от 30 до 75% мочевины.Избыток аммиака и не вступивший в реакцию аммиак так же, как и двуокись углерода, выделяют из полученной мочевины. и затем конденсируют для повторного цикла, Например, промышленную мочевину получаютреакцией аммиака и двуокиси углерода привысоких температуре и давлении. Такая реакция протекает в соответствии со следующими формулами:з 2 Ф 2 Мочевина в кристаллической форме может быть получена путем выделения непрореагировавшегося карбаминовокислого аммония из синтетического раствора мочевины с последующим концентрированием водного раствора мочевины, или в виде гранул - путем сушки распылением концентрированного раствора, Мочевина может содержать воду в количестве менее 5 вес.%, Предпочтительна мочевина с гранулами, проходящими сквозь сито с отверстиями 20 меш и задерживающимися ситом с отверстиями 60 меш. Расплавленная мочевина, вводимая в твердую мочевину, может содержать менее 5 вес.% воды и должна сохранять температуру в диапазоне от точки плавления мочео овины, т.е, 132 С, до 115 С. Расплавленную мочевину добавляют в количестве 5- 50 вес,%, преимущественно 15-35 вес,%, относительно кристаллической; если количество расплавленной мочевины превышает 50 вес,%, то способ по существу идентичен способу охлаждения расплавленной мочевины, кроме того, продукт с трудом извлекается из прессуюшей аппаратуры; если количество расплавленной мочевины менее 5 вес,%, необходимо увеличение давления формования.Смешение кристаллической и расплавленной мочевин ведут в любой аппаратуре, позволяющей получить однородную смесь, лучше в месильной машине, но можно также осуществлять в червячном питателе, который служит для подачи исходного сырья в прессовочно-формовочную аппаратуру. Однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить отверждение расплавленной мочевины во время смешения. Таким образом, представляется необходимым, например, предварительный нагрев кристаллической моо б чевины до температуры в пределах от 50 С до точки плавления ее, или необходимо обогревать аппаратуру для смешения.Механические условия прессования и формсвания выбирают такими, чтобы температура находилась в пределах 50-132 С и нижео 1 б точки плавления мочевины и давление по крайней мере было 2 кг/см 2, Если. темпераотуоа ниже 50 С, невозможно полу чить продукт со значительной степенью твердости, даже если давление составляет 100 кг/см и выше. Верхний температурный предел определяется точкой плавления используемой мочевины и понижается по сравнению с точкой плавления чистой мочевины по мере увеличения содержания воды, В том случае, ког 2да давление ниже 2 кг/см-, невозможно получить продукт,обладаюшийзначительной степенью твеодости, даже если температура повышается почти до точки плавления мочевины. Верхний предел давления теоретически 25 не определяется и зависит только от экономических факторов. Твердость полученной мочевинытем выше, чем выше температура или давление прессо- я вания, В случае, когда изготавливается мочевина определенной степени твердости, давление прессования может быть понижено за счет увеличения температуры, Предпочтительные условия фомования следуюшие: темпе- 6 ратура 70-130 С, давление 5-100 кг/см2 Время прессования обычно менее 60 сек. В любом случае время прессования должнобыть достаточным, чтобы обеспечить при заданной температуре и давлении твердость, рав- я ную по крайней мере 0,5 кг. Условия формования могут быть смягчены путе: увеличения содержания воды в мочевине. Вода или водный раствор мочевины (которые могутоиметь температуру от 30 до 140 С и со б держит от 10 до 95 весЛ мочевины) могут быть введены в кристаллическую моче- вину из расчета содержания воды в мочевине 0 5-5%.Согласно изобретению, в мочевину вво дят высокомолекулярное соединение, например воск, способное плавиться или спекатьося при температурах 50-130 С, в количестве от 1 до 50 вес.% мочевины, или альдегид, способный реагировать с мо еви ной, например формальдегид, ацетальдегид, изомасляный альдегид, в количестве от 0,001 до 0,05 моль на 1 моль кристаллической мочевины, При формовании мочевины могут быть об вчены гербициды, инсектициды, бак-И терициды, ингибирующие нитрование агенты, красители, пигменты и т.д. Возможно введение следующих высокомолекулярных вешеств: полиэтилметакрилат, атактический полипропилен, полистирол, полиэтилен, поливиниловый спирт, метилолмочевина, метилированная метилолмочевина и метилолмеламин, а также разнообразные воски,включая животные,например пчелиный, минеральные, например озокерит и парафин, и синтетические, напоимер микрокристаллический воск ( церезин) и окисленный микрокристаллический воск,Для фор лования мочевины предпочтительны вальцы, имеющие на обеих поверхностяхс полукоуглые вогнутые углубления, Между зальца.ии поопускают исходный материал. Поскольку цель изобретения - формование мочевины путем ее сжатия под воздействием тепла, для достижения этой цели может быть использована любая аппаратура, ьыполняюшая эти функции. Таким образом, аппаратура не ограничивается наличием вальцев.Для получения гранулированной мачевины в соответствии с изобретением необходимо осуществить ее механическое сжатие до формы листа толщиной предпочтительно менее 10 мм, чаше 1-5 мм, дробление с помошью дробилки, а затем отоорать гранулы, имеющие требуемый размер ( 1-4 мм), Гранулы оольшего размера вновь дробят, а грануль меньшего размера возврашают на повтооную обработку. При необходимости раздробленные гранулы могут быть подвергнуты механической обработке или помещены в струю нагретого воздуха, чтобы получить лучший эффект плавления, необходимый для закругления краев раздробленных гранул.По изобретению мочевину прессуют при повышенной температуре, причем этот способ не должен рассматриваться как комбинация механического давления при нормальных температурах, а также способа, в котором мочевина расплавляется полностью, как было указано выше. Условия нагрева по изобретению, имеют большое значение,В Оассматриваемом случае вода, содержашаяся в кристаллах мочевины, не диспергируется равномерно по всему кристаллу, а распределяется на поверхности его, Таким образом, точка плавления влажной поверхностии ниже, чем точка плавления в центральной части кристалла, и кристалл мочевины плавится в этойповерхностной зоне без нагрева до крайне высокой температуры, Кристалл мочевины имеет тонкую игольчатую форму. Поскольку пространства между отдельными кристаллами могут ассматриваться как непрерывные капил.:я 1 ы, плавление осуществляется путем быстрого проникновения плава в эти капилляры, ОбОаботка прессованием в таком состоянии5208818ны. Следовательно, образование биурета практически предотвращается,Уменьшение времени нагрева и применение пониженных температур позволяет такжеформовать или гранулировать мочевину, внесенную в какой-либо сельскохозяйственныйагент или другой продукт, легко восприимчивый к декомпозиции при высоких температурах. Даже в том случае, когда в мочевинувводится какое-либо высокомолекулярноесоединение, обладающее низкой температурой плавления, например воск, который добавляют для предотврашения увлажнения илидля контроля расплавления, то и тогда непроисходит образования двух фаз, как этоимеет место в случае применения способаполного плавления. Это значительно упроша"ет технологический процесс.Способ механического формования требу=- ет высоких давлений - порядка несколькихсотен килограммов на квадратный сантиметр,тогда как для осуществления спо .оба по изобретению требуется давление порядка нескольких десятков килограммов на квадратный сантиметр. И, наконец, введение расплавленной мочевины в кристаллическую позволяет преодолеть недостатки, присущие использованию прессовочно-формовочной аппаратуры с вальцами,Ниже приведены примеры, иллюстрируюшие предлагаемый способ,оолегчает ироникание пла.а и вызывает появление мостового эффекта, который до настоящего времени не был описан илиобнаружен по другим методам, Как при начальном нагреве, так и при тепловой обрасотке, в процессе прессования некоторое количество воды испаряется, г это способствует увеличению прочности полученного после формования продукта. Усиливаюшее действие плавления по периферии, вызванное нагревом, и полученный мостовой эффект, осИ нованный на проникании плава под давлением, должны оассматриваться как эффективные условия для получения твеодого продукта.Если выполняется какая-либо одна из этих операций, напоимер одно прессование то плав проникать не будет и потребуется крайне высокое давление для получениямостового эффекта, что происходит в результате небольшого количества воды, пере- ф носимого кристаллами мочевины, С другой стороны, одна только тепловая обработка затрудняет хорошее проникновение плава и сходна с полным плавлением кристаллов, Следовательно, в этом случае невозмож- З но получить твердый продукт, кроме того, возникают затруднения, связанные с охлаждением.Практически изобретение обеспечивает ряд технических преимуществ, Во-первых, ЗО плавление или спекание только части моче- вины достаточно, чтобы получить связующий эффект для кристаллов мочевины и, следовательно, количество теплоты достаточно для формования гранул, Во-вторых, посколь- ЗЬ ку количество тепла, необходимое для формования, мало, то количество тепла, подлежащее охлаждению, тоже будет небольшим. Таким образом, отпадает необходимость в больших башенных холодильниках, что снижает стоимость оборудования и предотврашает возможные аварии таких башенных холодильников. В-третьих, время нагрева короче, а температура нагрева ниже по сравнению с этими параметрами способов, по которым Фб осушествляется полное расплавление мочевиП р и м е р 1, 40-граммовые образцы кристаллической мочевины, содержащей 0,2 вес.7 о воды и 0,1 вес,% биурета, загружают в металлическую пресс-форму, поддерживаемую при температе плавления, приведенной в табл, 1, Образцы выдерживают в ней 3 мин, затем прессуют под давлением, приведенным также в табл. 1, в течение 1 5 сек до образования листов толщиной примерно 2 мм. Из каждого листа изготовляют образцы в виде треугольников со сторонами 5 мм, которые испытывают на твердость.Содержание биурета было измерено длякаждого образца. Полученные результатыприведены в табл. 1Таблица 1,.1 а енипоессова 2кг/см го образца,я разрушения испыт составляето тдо 50 Си дний диамето ость, как в 1 сек, дробят у ИмпримерРез ем листы охлаждаю разцы, иглеющие ср испытывают на твер1 абл. 2. Кромебиурета. Обвины содерс расплавленльтаты приведены в ого ред яют содержание плавленной мо разцы без ращ жат 0,12% б ной мочевнно рета, ооразцы- О, 15%.Таблиц 2 Давлег прессо 0 4 л 0 ердость образвины. ержание биумо от велич твердость, чем т асплавленной мо выс цов без П р ные лидобаька расбразцам бол и 1 ределяется по нагрузке, необходим П р и м е р 2. 100-граммовые образэ 1 кристалли вской мочевины; содержащей ,2% влаги и 0,1% биурета, предварительнооггревакт до 130 С, Затем образцы из одро ой смеси кристаллической мочевины с 0 вес.% расплавленной мочевины (относи.льно кристаллической мочевины), находяоейся цри теглпературе 1 40 С и содержа ей 0,2% влаги и 0,3% биурета, прессуют листы под различным давлением. Время лз -аГ 2 видно, что со ае. ч постояннь;м независдав ния прессования, чт ален: й мсчевины придае 10Продолжение таблицы 1 рмования в каждом поиме И. два вальца, расположенерхностью один к другому, 115208име. шие диаметр 12,5 см и длину 20 см,враш:тся в противоположных направленияхсо скоростью 7 об/мин. Кристаллическуюомочевину, нагретую до температуры 110 С,содержащую 0,5 вес % воды и 0,1 вес.%биурета, подают со скоростью 1650 г/минв пространство между вальцами и прессуютпод давлением 50 кг/см в виде листа. Тем 2пература вальцев 1 1 0 С, а время прессоваония 0,2 сек. Полученную мочевину дробят,затем собирают гранулы размером пооядкаЮ5-16 меш, Более крупные куски подвергают повторному дроблению, после чего снова собирают гранулы размером 5-16 меш.Их количество 73 вес.% от веса листа мочевины, Малые гранулы подвергают рецир,куляционной обработке, включающей плавление. Получают гранулы, обладающие твердостью 3,0 кг, содержащие 0,107 весЛбиурета.При гоанулировании по способу, по кото- Юрому гранулы получают путем расплава исходной мочевины при температуре 140 С споследующим капанием плава из сопла и охлаждением капель воздушной струей, твердость гранул 0,5 кг, а содержание биурета 260,40 весЛ,П р и м е р 4, Кристаллическую мочевину, содержащую 0,2% влаги и 0,1% биурета, смешивают до получения однородной 30смеси в червячном питателе с 50 вес.%орасплавленной мочевиной (140 С, 0,2/овлаги и 0,3% биурета), количество которой составляет 50 вес.% по отношению к кристаллической мочевине. Смесь непрерывно подают в установку, описанную в примере 3, дотех пор, пока не затвердеет расплавленнаямочевина. Давление между вальцами 10 кг/сма температура равна температуре окружающей среды, Толщина прессованного листа Ю1,5 мм. Из прессованного листа отбираютпять образцов, испытывают на твердость всоответствии с примером 1. При этом получают следующие результаты (в кг): 2,7;2,7; 2,60; 2,4; 2,0 (в среднем 2,5 кг), 46Содержание биурета 0,17%,П р и м е р 5, Кристаллическую мочевину смешивают с 37 вес.% формалина вколичестве 0,01 моль на 1 моль мочевины.Образцы изготовляют в аппаратуре, указанной в примере 3, а также в соответствии сметодикой, изложенной в примере 3, Темпеоратура прессования 80 С. давление 70 кг/смГранулы размером 5-1 6 меш из такой мочевины составляют 80 весЛо от веса листа,твердость их 3,2 кг.П р и м е р 6. Кристаллическую мочевину примешивают к 10 вес.% порошковогопарафина. Смесь прессуют и дробят по при 8112меру 3. Получают гранулы с поверхностью,покрытой воском. Температура формования70 С, давление 100 кг/см . Гранулы раз 2мером 5-16 меш составляют 65 вес.% квесу листа, твердость их 2,5 кг.Гоанулированная мочевина, полученнаяпо изобретению в виде блоков или шариковлюбого пригодного размера, имеет гладкуюповерхность, обладает достаточной плотностью, даже внутри гранул. Это позволяетприменять мочевину в качестве удобрения,например,для морских водорослей,В примерах 2 и 4 показано значительное увеличение твердости гранул мочевины, обусловленное добавлением расплавленной моче- вины, Пример 6 иллюстрирует увеличение твердости при добавлении парафинового воска. Гранулы мочевины, полученные в этом примере, имеют твердость 2,5 кг, В примере 1 прессованию - гранулированию при темопературе формования 80 С и давлении формования 100 кг/см 2 подвергают мочевину без добавки, причем образуются гранулы мочевины твердостью 1,9 кг. Чем выше температура, тем тверже получаемые гранулы моче- вины, поэтому твердость гранул мочевины, полученной в соответствии с условиями, указанными выше, в примере 1, должна быть выше тве.дости гранул мочевины, полученной в примере 6. Однако твердость гранул в примере 6 выше, чем твердость гранул в примере 1. Следовательно, добавлениевоска повышает твердость гранул мочевины, Аналогично добавка формалина к кристаллической мочевине увеличивает твердость гранулированной мочевины (примеры 1 и 5), Кроме того, когда применяют прессующий гранулятор с валками, добавление расплавленной мочевины предотвращает так называемую утечку" исходного материала в зазоры между валками. По этой причине прессование исходного материала может быть значительно облегчено.Формула изобретения1, Способ получения гранулированной мочевины, заключающийся в том, что кристаллическую мочевину, предварительно нагретую до температуры в пределах от 50 доо132 С, прессуют при температуре нижеточки плавления мочевины под давлением не менее 2 кг/см, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения твердости гранулированной мочевины, перед прессованием к кристаллической мочевине добавляют вещество, выбранное из ряда, состоящего из расплавленной мочевины, содержащей воду в количестве менее 5 вес.%, высокомолеку13 520881 Составитель Р, Горягинов,кривд А, Демьянова Ко, ректор Т. Кравченко Редактор Л. Ушакова Заказ 2784/206 Тираж 863 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская, наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лярного соединения, например парафинового во:ка, способного плавиться или спекаться при температуре в интервале от 50 доо130 С, и альдегида, способного химически взаимодействовать с мочевиной,2. Способ по и. 1, о т л и ч аю - ш и й с я тем, что расплавленную моче- вину добавляют в количестве от 5 до 50% по весу в расчете на кристаллическую мочевпну.Способ по п. 1, о т л и ч а юш и й с я тем, что высокомолекулярное вешество, например парафиновый воск, добавляют в количестве от 1 до 50% по весу в расчете на кристаллическую мочевину,4. Способ поп. 1, отлич аюш и й с я тем, что альдегид добавляют в количестве от 0,001 до 0,05 моль на 3 моль кристаллической мочевины.Приоритет по пунктам:22.01.70 по п. 1 (кроме признака "введения расплавленной мочевины") и пп, 3-4.08.09.70 по п. 1 (признак "введение расплавленной мочевины), и по п, 2.