尿素组合物及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种含尿素的颗粒组合物、其生产方法和设备，其作为肥料、工业级尿素或饲料添加剂的用途，以及涉及添加剂用作生产含尿素的颗粒组合物的用途。所述颗粒状组合物包含(i)尿素和包含组分(ii)和组分(iii)中的一种或两种的添加剂：其中，(ii)是至少一种含氨基的聚合物或低聚物与至少一种官能化聚乙烯基化合物的组合；(iii)是至少一种脂族C2‑C8二醛；并且所述组分(i)的重量分数>60重量％，并且所述组分(ii)和组分(iii)之和在所述组合物中的重量分数<1重量％。添加剂还可以包含组分(iv)：其中(iv)是至少一种化合物，选自脂族二羧酸、它们的盐和酸酐，脂族三羧酸、它们的盐和酸酐，芳族二羧酸、它们的盐和酸酐，和醛酸、它们的盐和酸酐构成的组，并且所述组分(i)的重量分数>60重量％，并且所述组分(ii)、组分(iii)和组分(iv)之和在所述组合物中的重量分数<1重量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种含尿素的颗粒状组合物、其生产方法和设备、其作为肥料、工业级尿素或饲料添加剂的用途、以及用于生产含尿素的颗粒组合物的添加剂的用途。
技术介绍
对于含尿素的颗粒组合物的生产，现有技术中存在多种已知方法。通常，在过去，通过喷雾结晶来生产尿素颗粒，其中将基本上无水的尿素熔体(含水量为0.1-0.3重量％)从喷雾结晶塔的上部喷射到处于环境温度的上升空气流，使得液滴固化形成晶体(颗粒)。因此，获得的颗粒具有相对小的直径和低的机械强度。具有较大直径和较好机械性能的尿素颗粒现在通常是通过在流化床中将基本上无水的尿素熔体或尿素水溶液造粒来生产的，例如如US4,219,589中所述。在这些造粒方法中，将具有70-99.9重量％的尿素浓度的尿素水溶液以平均直径为20-120μm的非常细分的液滴的形式引入到尿素颗粒的流化床中，将温度选择为使得喷射到尿素颗粒上的溶液中的水被蒸发并且尿素沉积在颗粒上，从而得到具有2.5mm或更大的所需粒径的颗粒。由于该方法产生相对大量的细粉尘，特别是如果所用的尿素溶液具有大于5重量％的水含量，通常使用减少这种粉尘的造粒添加剂。添加这些添加剂的结果是，粒料颗粒并且特别是其表面保持塑性，因此，由于它们的滚动和碰撞，获得的颗粒是圆形的、具有光滑的表面和良好的机械稳定性。因此，由此获得的颗粒具有高的抗压强度和冲击强度、较低的因磨损形成粉尘的倾向，并且此外，即使在长期储存时也仅具有低结块倾向。这种造粒添加剂不仅仅用于流化床造粒，而且也用于其它方法，例如用在喷雾结晶或鼓式造粒中。所用的造粒添加剂通常是甲醛和/或水溶性加合物和/或甲醛与尿素的缩合产物，但它们必须以相对较大的数量添加，并且由于其毒性而在处理中存在问题。尽管通过引入尿素-甲醛预聚物如UF80或UF85降低了这种风险，甲醛的排放仍造成严重的健康和环境风险。此外，与长期暴露于甲醛蒸气有关的健康风险的问题也出现，即使使用这种预聚物也不能完全避免。与尿素造粒相关的另一个问题是产生粉尘(指直径小于0.5mm的颗粒)。这种粉尘的形成主要归因于三个来源。首先，由于颗粒在流化床中的移动和碰撞，存在颗粒的磨损，例如，其中产生的粉尘量基本上取决于颗粒的机械性能。此外，喷嘴在每种情况下产生具有一定直径分布的液滴，最细小的液滴在它们撞击尿素颗粒之前固化，这意味着由此形成的粉尘与排出空气一起再次离开造粒机。最后，第三粉尘源是从过大颗粒的粉碎中获得的粉尘，其在现有技术的方法和设备中通常直接传送回造粒机中。10至20重量％的粉碎颗粒具有小于1mm的直径，并且其大部分是粉尘。因此，通过粉碎颗粒的这一部分，每公吨最终产品中的1至1.5％的粉尘被送回造粒机，并且来自工厂的每公吨最终产品的总粉尘的3-5％可归因于造粒机。为了防止或减轻上述缺点，已经研究了甲醛及其水溶性加合物和/或缩合产物的各种替代物，但是它们中的每一种也受到限制和/或缺点的阻碍。一个实例是使用碱金属木素磺酸盐，如US5,766,302中所述，或使用乙二醛或碳水化合物。然而，在所得的尿素产物中，根据生产方法，这些添加剂导致黄色或棕色的着色，这在许多情况下是不希望的，例如在生产三聚氰胺的情况下。另一方面，使用表面活性物质例如聚乙酸乙烯酯和聚乙烯醇的混合物作为造粒添加剂同样具有问题，这是因为这些物质例如当添加剂与熔体混合时或在洗涤器中具有发泡的倾向，其中处理的尿素粉尘溶解并且不利地影响洗涤器的效率。此外，物质形成泡沫的倾向也对最终产品具有影响，该最终产品具有较低的密度并被市场拒绝。因此，总体上，任何发泡倾向在尿素颗粒的工业应用中是不可接受的。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种不具有现有技术缺点或至少具有减少了缺点的形式的生产含尿素组合物的方法。该目的通过说明书和权利要求的主题内容来实现。已经令人惊奇地发现，使用某些添加剂可以获得具有令人满意的性能的含尿素的颗粒组合物，而不使用甲醛和尿素-甲醛缩合物。特别地，以这种方式下面是可能的：·避免与使用甲醛和尿素-甲醛缩合物相关的健康和环境风险；和/或·相对于使用甲醛和尿素-甲醛缩合物生产的组合物，提供生产组合物的更加费用低廉的替代；和/或·减少或甚至完全避免不希望的组合物的着色；和/或·减少或甚至完全避免不希望的在生产中或在湿式洗涤期间的起泡；和/或·实现与使用甲醛和尿素-甲醛缩合物相当的颗粒生长；和/或·减少或甚至完全避免在组合物的生产期间粉尘的形成；和/或·获得如下颗粒组合物，与使用甲醛和尿素-甲醛缩合物生产的组合物相比，该颗粒组合物的颗粒表现出至少相当或甚至改善的性能，尤其是在机械性能方面，比如压缩强度、冲击强度、磨损或结块的低倾向性，特别是在长期储存时。本专利技术的一个方面涉及一种颗粒组合物，其包含(i)尿素；以及包含组分(ii)和组分(iii)中的一种或两种的添加剂：(ii)至少一种含氨基的聚合物或低聚物与至少一种官能化聚乙烯基化合物的组合；(iii)至少一种脂族C2-C8二醛；其中组分(i)的重量分数>60重量％，并且组分(ii)和组分(iii)之和在组合物中的重量分数<1重量％。根据本专利技术使用的含有氨基的低聚物和聚合物包含特别是分子量(MW)为250至2000000，300至2000000，350至2000000，400至2000000，450至2000000，500至2000000，550至2000000，600至2000000，650至2000000，700至2000000，750至2000000，800至2000000，850至2000000，900至2000000，950至2000000，1000至2000000，1050至2000000，1100至2000000，1150至2000000，和1200至2000000道尔顿的聚合物和低聚物。例如，根据本专利技术使用的含有氨基的低聚物和聚合物可以具有如下分子量(MW)：500至1000000，550至1000000，600至1000000，650至1000000，700至1000000，750至1000000，800至1000000，850至1000000，900至1000000，950至1000000，1000至1000000，1050至1,000,000，1100至1,000,000，1150至1000000，以及1200至1000000道尔顿，或500至10000，550至10000，600至10000，650至10000，700至10000，750至10000，800至10000，850至10000，900至10000，950至10000，1000至10000，1050至10000，1100至10000，1150至10000，和1200至10000道尔顿。含有氨基的低聚物和聚合物可以优选具有基于聚合物或低聚物的重量的10至50重量％的氮含量，并且可以含有伯、仲或叔氨基，其彼此独立地含有烷基或芳烷基，例如C1-6烷基或芳基-C1-3烷基，其中芳基可以特别是苯基或吡啶基，其可以是未取代的或任选地被1,2,3,4或5个独立地选自F、Cl、Br、CF3、C1-6烷基、C1-6烷氧基、NH2、C1-6烷基氨基和二(C1-6烷基)氨基构成的组中的取代基所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒组合物，包含：(i)尿素；以及包含组分(ii)和组分(iii)中的一种或两种的添加剂：(ii)至少一种含氨基的聚合物或低聚物与至少一种官能化聚乙烯基化合物的组合；(iii)至少一种脂族C2‑C8二醛；其中组分(i)的重量分数>60重量％，并且组分(ii)和组分(iii)之和在所述颗粒组合物中的重量分数<1重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.20 DE 102014108703.81.一种颗粒组合物，包含：(i)尿素；以及包含组分(ii)和组分(iii)中的一种或两种的添加剂：(ii)至少一种含氨基的聚合物或低聚物与至少一种官能化聚乙烯基化合物的组合；(iii)至少一种脂族C2-C8二醛；其中组分(i)的重量分数>60重量％，并且组分(ii)和组分(iii)之和在所述颗粒组合物中的重量分数<1重量％。2.根据权利要求1所述的颗粒组合物，其中所述添加剂包含组分(iv)：(iv)至少一种化合物，选自由脂族二羧酸、它们的盐和酸酐，脂族三羧酸、它们的盐和酸酐，芳族二羧酸、它们的盐和酸酐，以及醛酸、它们的盐和酸酐构成的组，其中组分(i)的重量分数>60重量％，并且组分(ii)、组分(iii)和组分(iv)之和在所述颗粒组合物中的重量分数<1重量％。3.根据权利要求1或2所述的颗粒组合物，包含：(i)尿素；以及包含组分(iii)和组分(iv)中的一种或两种以及组分(ii)的添加剂：(ii)聚乙烯亚胺与聚乙烯醇的组合或者聚乙烯亚胺与聚乙烯胺的组合；(iii)至少一种脂族C2-C8二醛；(iv)至少一种化合物，选自由脂族二羧酸、它们的盐和酸酐，脂族三羧酸、它们的盐和酸酐，芳族二羧酸、它们的盐和酸酐，以及醛酸、它们的盐和酸酐构成的组；其中组分(i)的重量分数>97重量％，并且组分(ii)、组分(iii)和组分(iv)之和在所述颗粒组合物中的重量分数<1重量％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的颗粒组合物，包含：(i)尿素；以及包含组分(iii)和组分(iv)中的一种或两种以及组分(ii)的添加剂：(ii)聚乙烯亚胺与聚乙烯胺的组合；(iii)乙二醛和/或戊二醛；(iv)至少一种化合物，选自由草酸、琥珀酸、柠檬酸、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸、乙醛酸及其盐构成的组，其中组分(i)的重量分数>97重量％，并且组分(ii)、组分(iii)和组分(iv)之和在所述颗粒组合物中的重量分数<1重量％。5.根据权利要求1-4中任一项所述的颗粒组合物，其中组分(ii)的聚乙烯亚胺具有在500Da-2000000Da范围内的分子量。6.根据权利要求1-5中任一项所述的颗粒组合物，其中组分(ii)的聚乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·克拉夫奇克，马提亚·波特霍夫，卢克·范马克，埃里克·亚历山大·比波斯特，亚历山大·马斯洛，
申请(专利权)人：伍德肥料技术公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL