автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Разработка технологии гранулированных удобрений пролонгированного типа на основе мочевино-формальдегидных соединений

ВВЕДЕНИЕ.7

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Способы получения мочевино-формальдегидных растворов и азотных удобрений на их основе .10

1.2. Получение удобрений пролонгированного типа посредством капсулирования стандартных туков мочевино-формальдегидными соединениями.20

1.3. Комплексные удобрения пролонгированного типа на основе мочевино-формальдегидных соединений. 25

Продовольственной программой СССР, принятой майским (1982г.) Пленумом ЦК КПСС, намечен дальнейший план развития сельского хозяйства, который предполагает увеличить поставки селу минеральных удобрений в 1,7 раза, более эффективно использовать все виды удобрений.

Ассортимент выпускаемых промышленностью минеральных удобрений в основном состоит из быстро растворимых туков коэффициент полезного действия которых составляет: для азотных и калийных удобрений 50-60%, фосфорных 15-20 в первые два года использования /1-3/.

Низкий коэффициент полезного действия минеральных удобрений ведет к нерациональному использованию сырья, действующего технологического оборудования, способствует загрязнению окружающей среды, приводит к потерям урожайности сельскохозяйственных культур.

В этой связи проблема разработки новых видов минеральных удобрений с повышенным коэффициентом использования питательных компонентов является одной из важнейших народнохозяйственных задач.

Значительные потери минеральных удобрений обусловлены целым рядом факторов, существенное значение среди которых имеет высокая растворимость применяемых туков, которая не позволяет рационально использовать питательные компоненты удобрений в течении всего вегетационного цикла развития растений.

Идеальные удобрения (вегетационно-синхронные) должны поставлять необходимые питательные компоненты в течении всего вегетационного цикла растений со скоростью соответствующей требованиям выращиваемых культур, быть экономически выгодными в производстве, обладать хорошими физико-химическими и физико-механическими свойствами.

Первым шагом по пути создания вегетационно-синхронных удобрений являются работы по получению удобрений пролонгированного типа посредством модифицирования быстрорастворимых стандартных туков различными веществами /4-12/.

Целью данной работы является разработка технологии получения комплексных удобрений пролонгированного типа.

Данные удобрения разрабатывались на основе стандартных комплексных минеральных удобрений и мочевино-формальдегидных соединений (МФО). Преимуществом МФО является то, что они содержат в своем составе до 39% азота, имеют в достаточном количестве сырье (мочевина и ф§рмалин), сравнительно дешевы и пр§шли шир#кие агрохимические испытания в нашей стране.

Модифицирование комплексных минеральных удобрений мочевино--формальдегидными соединениями обеспечивает необходимую скорость раствореййя питательных компонентов, улучшает товарные свойства продуктов.

Решение проблемы разработки в 1981-85гг. технологии получения удобрений с регулируемой скоростью растворения и повышенным коэффициентом использования питательных элементов, решением ГКНТ Совета Министров СССР от II июня 1979г. включено в комплексную программу.

В данной работе проводятся исследования по разработке технологии получения комплексных удобрений пролонгированного типа различного состава на основе мочевино-форм альдегидных соединений, вводимых как внутрь гранул, так и на их поверхность.

В работе обобщены литературные данные по получению удобрений продленного действия на основе МФС, рассмотрены способы получения мочевино-формальдегидных растворов.

Приведены результаты физико-химических и опытно-промышленных исследований по разработке процесса получения концентрированных стабильных мочевино-формальдегидных растворов (МФР).

Исследован процесс капсулирования гранулированных удобрений мочевино-формальдегидными соединениями.

Исследован процесс гранулирования комплексных удобрений пролонгированного типа на основе мочевино-формальдегидных соединений.

Исследованы физико-химические и физико-механические свойства данных удобрений.

В результате проведенных исследований разработана технология получения удобрений пролонгированного типа на основе мочевино-формальдегидных соединений.

Результаты лабораторных исследований были реализованы в опытно-промышленном масштабе, показана возможность получения удобрений пролонгированного типа на действующем технологическом оборудовании производства типовых туков с незначительной реконструкцией существующих линий.

Выданы исходные данные УралГипрохиму на проектирование опытно-промышленной установки производства удобрений продленного действия на основе мочевино-формальдегидных соединений мощностью 60,0 тыс.т/год и материалы к исходным данным на проектирование удобрений пролонгированного типа мощностью 200 тыс.т/год (натуры).

5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана технология получения комплексных удобрений пролонгированного действия на основе нитроаммофоски, аммофоса и мочевино-формальдегидных соединений.

2. Впервые исследованы физико-химические процессы получения стабильных концентрированных (до 85%) мочевино-формальдегидных растворов на основе мочевино-формальдегидных смол и мочевины.

3. Методами рентгенографии, дериватографии, ИК-спектроско-пии, оптической и электронной микроскопии исследована структура грацул комплексных удобрений пролонгированного типа.

4. Определены оптимальные технологические параметры процесса капсулирования нитроаммофоски мочевино-формальдегидными соединениями.

5. Исследован процесс гранулирования комплексных удобрений пролонгированного типа на основе мочевино-формальдегидных соединений, аммофоса и нитроаммофоски.

6. В опытно-промышленных условиях и на действующих технологических линиях производства аммофоса (Самаркандский химический завод, Крымское ПО "Титан") и нитроаммофоски (Ровенское ПО "Азот") осуществлено получение комплексных удобрений на основе концентрированных мочевино-формальдегидных растворов.

7. Результаты диссертационной работы использованы при выдаче Уральскому Гипрохиму исходных данных на проектирование производства сложных полимерных удобрений мощностью 60 тыс.т/год и материалов к исходным данным на проектирование производства удобрений пролонгированного типа мощностью 200 тыс.т/год. Экономический эффект от внедрения опытной партии сложных полимерных удобрений составил 114,1 тыс.руб. Ожидаемый экономический эффект от внедрения одной технологической линии данных удобрений составит 12587,9 тыс.руб.

ОБОЗНАЧЕНИЯ:

МФС - мочевино-формальдегидные соединения; ШУ - мочевино-формальдегидные удобрения; среднединамическая молекулярная масса; г^ - вязкость; Т - температура; - время;

- электрическое сопротивление; МММ - монометилолмочевина; МДМ - метилендимочевина; М - мочевина; Ф - формалин; п - скорость вращения мешалки; ДМТМ - диметилентримочевина; ТМТМ - три-метилентетрамочевина; - степень поликонденсации; число молей формалина; число молей мочевины; М - теоретическая молекулярная масса мочевино- формальдегидных соединений;

1 - молекулярный процент избытка мочевины; (г - критерий Кох-рена; Г - критерий Фишера; ^ - критерий Стьюдента; & - дисперсия; - коэффициент упрочнения капсулированных гранул; с - статическая прочность гранул; коэффициент истирания капсулированных гранул; - коэффициент растворения капсулированных гранул; скорость капиллярного всасывания; - высота капиллярного подъема жидкости; - радиус капилляра; /о - плотность жидкости; ^- коэффициент поверхностного натяжения; ^Д- радиус кривизны мениска жидкости в капилляре; угол наклона капиллярной трубки; Л - коэффициент агломерации; л^ - число циклов орошения; г - реаурность процесса; с4 - эквивалентный диаметр; влажность продукта; с/0 - первоначальный диаметр гранул.

1. Кореньков Д.А. "Минеральные удобрения и их рациональное применение", М., "Россельхозиздат", 1969г.

2. Макаров Б.И., Макаров Н.Б. "Агрохимия", № 12, стр.120,1976г.

3. Пер. с нем.Корогодова Н.С., Щульцева Г.П. "Минеральные удобрения", "Колос", 1975г.

4. Патент США, № 3223518, 1965г.

5. Патент США № 3336128, 1967г.

6. Патент США № 3295950, 1967г.

7. Патент ФРГ, № II432I4, 1963г.

8. Яп.патент, № 10004, 1971г.

9. Шахова H.A., Гришаев И.Г., Кузнецов В.И. и др. "Хим.пром.", № I, стр.37-42, 1971г.

10. Набиев М.Н., Юсупов Д.Х. и др. Авт.свид.СССР № 429252, Б.И. № Г9 , 1974г.

11. Патент США № 3425814, 1965г.

12. Патент США № 3241948, 1962г.

13. Сб."Производство и применение медленно- и продолжительно действующих удобрений". Обзор литературы, вып.11(73), Изд. ВИНТИСХ, М., 1966г.

14. Jbiaoi, А У- z c/e/beJof>frx4n^4 ctnd tn^clo.

15. CßnubcJ* HJ. в х-н. ¿¿ъссЁьп К „ Mev^ ¿^.¿¿¿Ьгеп. tr>ctivbuJ& . " (FcuJz. M У t /36*.1

16. Усманов С., Будков В.А., Рудник О.Д., Кузнецова А.Е., Беглов Б.М., Узб.хим.ж., № 4668-72Деп. Деп. в ВИНИТИ, 1972г.

17. Фридман С.Д., Клевке В.А., ЖПХ, т.34, № 10, 2206, 1961г.18. Яп.патент, № 4581, 1961г.

18. Патент США, № 3649598, 1972г.

19. Патент США, № 3227543, 1966г.

20. Яп.патент, № 25184, 1967г.

21. Фридман С.Д., Клевке В.А. и др. ЖПХ, 1965, т.38, № 5, с.1091.

22. Фридман С.Д. и др. Азотная и кислородная промышленность,1964, № 3, с.46-50.24. ¿псусЛ>^ес/('сс 4 (Ро^п^т. ХЬе/^се, Л»;*о ^еа/яъ.25. ¿1,4*26. сАьт. ¿/<.у Л (Ро/у/пщ

23. Николаев А.Ф., Технология пластических масс. Изд. Химия, 1977г. с.143-149.

24. Мочевино-формальдегидные составы для сельского хозяйства. -Обзор, Составители: Тарханова Л.С., Бутов В.В., Серия. Азотная промышленность. М., НИИТЭХИМ, 1982г.

25. Тарханова Л.С., Кузнецова А.Б. и др., Авт.свид.СССР № 530873 Б.И., № 37, 1976г.

26. Тарханова Л.С., Соколовская И.Е. Авт.свид.СССР № 793965, Б.И. № I, 1981г.

27. Тарханова Л.С., Булыгина С.М. Авт.свид. СССР № 679556 Б.И., № 30, 1979г.

28. Кузнецова А.Е., Тарханова Л.С., Получение карбамидо-формаль-дегидных удобрений из концентрированных растворов. Хим.пром., № I, с.22.

29. Василенко Н.А., Реутова С.Л., Юсипова Р.Я. Авт.свид.СССР № 179468. Б.И., № 5, 1966г.

30. Кыршев И.П. "Получение и применение удобрений с медленнодействующими формами азота и калия". Сб. СЭВ № 38, М.,1972.

31. Японский патент № 8093, 1965г.

32. Японский патент № 1773, 1960г.

33. Набиев М.Н., Будков В.А., Усманов С., "Получение и применение полимерных удобрений". Узб.хим.журнал", № 3, стр.4, 1979г.

34. Кузнецова А.Е., Тарханова Л.С., Чернышева Н.Г., Самойленко Т.Л., Узб.хим.ж., № 2, с.1НЗ> 1973г.

35. Кузнецова А.Е., Тарханова Л.С., Чернышева Н.Г., Узб.хим.ж., № I, с.10-12, 1973г.

36. Будков В.А., Усманов С., Хаимов Б.М., Синолиций В.Г. Доклады АН Уз.ССР, № 10, с.62-64, 1979г.

37. Будков В.А., Усманов С., Казаков М.М., Таджибаев А.Д., Джумабаев С.Н., Узб.хим.ж., № 291-79. Деп. Депонир. в ВИНИТИ от 23.01.74г.

38. Будков В.А., Усманов С., Умаров А., Таджибаев А.Д., Джумабаев С.Н., Узб.хим.ж., № 763-79. Деп.Депонир. в ВИНИТИ от 28.02.79г.

39. Кузнецова А.Е., Тарханова Л.С., Чернышева Н.Г., Азотная пром., № 30, 1973г.

40. Кузнецова А.Е., Беглов В.М., Беглов Б.М., Узб.хим.ж., № 6, с.23-25, 1970г.

41. Будков В.А., Усманов С., Ермаков В.И., Щербаков В.В., Камочкин C.B., Синолиций В.Г., Узб.хим.ж., № 289-79. Деп. Депонир. в ВИНИТИ от 23.01.79г.

42. Будков В.А., Усманов С., Ермаков В.И., Щербаков В.В., Ищенко К.А., Рахманкулов Я.Р., Узб.хим.ж., № 290-79. Деп. Депонир. в ВИНИТИ от 23.01.79г.

43. Тарханова Л. С. "Физико-химические исследования составови комплексообразугощей способности одинарных и сложных удобрений длительного действия". Автореферат канд.дисс., Ташкент, 1974г.

44. Гаврилов B.C., Кузнецова А.Е., Самойленко Т.Л., Федорова И.Н., Гриценко Ф.М. Авт.свид.СССР, № 264406, Б.И. № 9 , 1970г.

45. Кузнецова А.Е. Беглов Б.М., Будков В.А., Гашицкая Р.П., Гриценко Ф.М., Усманов С. Авт.свид.СССР № 333154 Б.И. № ,1972г.

46. Кузнецова А.Е., Беглов Б.М., Будков В.А., Гашицкая Р.П., Гриценко Ф.М., Усманов С. Авт.свид.СССР № 349672 Б.И. №26 , 1972г.

47. Усманов С., Будков В.А., Рудник О.Д., Беглов Б.М., Набиев М.Н., Узб.хим.ж., № 6169-73. Деп. Депонир. в ВИНИТИ от 28.05.73г.

48. Кузнецова А.Е., Беглов Б.М., Будков В.А., Усманов С., Чернышева К.Г. Авт.свид. СССР № 432II4, Б.И. № , 1974г.

49. Яп.патент, № I89I4, 1974г.

50. Набиев М.Н., Будков В.А., Усманов С., Узб.хим.ж., № 3, с.З-И, 1979г.

51. Остроброд Б.Г., Гриценко Ф.М., Гриценко Л.П. Труды САНИИРИ, вып.148, с.69, 1976г.58