Método para producir un fertilizante con micronutrientes.

Un método de producción un fertilizante de fosfato, que comprende:

producir una primera parte del fertilizante de fosfato que comprende -

añadir un micronutriente sólido a ácido fosfórico en un tanque de ácido agitado y calentado para disolver el micronutriente y producir un ácido enriquecido,

añadir el ácido enriquecido y el amoniaco líquido a un reactor de tubos cruzados, y

permitir que el ácido enriquecido y el amoniaco reaccionen para producir fosfato de amonio fundido, en el que una razón de amoniaco a ácido fosfórico (N/P) alimenatada al reactor de tubos cruzados está en un intervalo de 1,0 a 2,0;

producir una segunda parte del fertilizante de fosfato que comprende -

añadir un micronutriente a ácido fosfórico en un tanque de ácido agitado y calentado para disolver el micronutriente y producir un ácido enriquecido, y

combinar amoniaco y ácido enriquecido en un preneutralizador para producir fosfato de amonio, en el que una razón de amoniaco a ácido fosfórico (N/P) alimentada al preneutralizador está en un intervalo de 0,3 a 0,8 cuando el fosfato de amonio comprende un mono-fosfato de amonio (MAP), y de 1,1 a 1,7 cuando el fosfato de amonio comprende di-fosfato de amonio (DAP); y

suministrar tanto la primera como la segunda partes del fertilizante de fosfato a un granulador, en el que la segunda parte es de 22% en peso a 38% en peso del fertilizante de fosfato, produciéndose el resto en el reactor de tubos cruzados y el granulador, caracterizada la primera parte fundida por su enfriamiento para formar gránulos tras la descarga del reactor de tubos cruzados.

Método para producir un fertilizante con micronutrientes Antecedentes de la invención Además de los nutrientes primarios, tales como carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y potasa, las plantas requieren nutrientes y micronutrientes secundarios. Los nutrientes secundarios se requieren en cantidades menores que los nutrientes primarios, e incluyen calcio, azufre y magnesio. Los micronutrientes se requieren en cantidades muy pequeñas, menores que las cantidades de nutrientes secundarios, e incluyen cinc, manganeso, hierro, cobre, molibdeno, boro, cloro, cobalto y sodio.

Los nutrientes primarios nitrógeno, fósforo, y potasa pueden suministrarse a través de fertilizantes. Dependiendo de las necesidades de la planta, también es posible suministrar micronutrientes a través de fertilizantes. Sin embargo, debido a las cantidades tan pequeñas, es difícil incorporar los micronutrientes en fertilizantes de una manera que suministren pequeñas cantidades del (de los) micronutriente (s) a cada planta sustancialmente de forma uniforme.

Se conocen métodos para producir fertilizantes a partir de ácido fosfórico y amoniaco usando reactores de tubos cruzados a partir de los documentos US 4.601.891, WO 03/031375 y US 4.377.406. El documento US 4.134.750 también describe un proceso para la producción de fertilizantes a partir de ácido fosfórico, ácido sulfúrico y amoniaco usando solo un reactor de tubos cruzados. En Achorn FP et al. Granulation using pipe cross reactors, Manual of Fertilizer Processing (1986) , páginas 307-331, se describen reactores de tubos cruzados para su uso en la producción de fertilizantes. El documento WO 2004/043878 describe un proceso para fabricar fertilizantes que contienen azufre a partir de una mezcla de amoniaco y ácido fosfórico y agua en una unidad de reactor y combinando con una fase líquida que comprende azufre. La unidad de reactor puede ser un preneutralizador.

Compendio de la invención Para abordar estas y/u otras preocupaciones, el inventor propone un método de producción de un fertilizante de fosfato en el que una primera parte del fosfato se produce en un reactor de tubos cruzados, y una segunda parte del fosfato se produce en un preneutralizador. Tanto la primera como la segunda partes del fosfato se suministran a un granulador. Se añade amoniaco al granulador para que reaccione con la primera y segunda partes del fosfato.

La segunda parte es de 22% en peso a 38% en peso del fertilizante de fosfato, produciéndose el resto en el reactor de tubos cruzados y el granulador. El fertilizante de fosfato puede ser monofosfato de amonio o difosfato de amonio.

Puede usarse una razón diana de amoniaco a ácido fosfórico para conseguir un producto deseado. En este caso, pueden suministrarse amoniaco y ácido fosfórico al preneutralizador con una carencia de amoniaco y una razón de amoniaco a ácido fosfórico menor que la razón diana. El amoniaco añadido al granulador compensa la carencia de amoniaco. Como resultado de la carencia, la segunda parte del fosfato puede tener una solubilidad que es mayor que una solubilidad del fosfato producido usando la razón diana. Para el reactor de tubos cruzados, el amoniaco y el ácido fosfórico pueden suministrarse sustancialmente a la razón diana.

El inventor propone un método de producción de un fertilizante de fosfato en el que se añade un micronutriente al ácido fosfórico para producir un ácido enriquecido, y el ácido enriquecido y amoniaco se añaden a un reactor de tubos cruzados donde se les permite reaccionar para producir fosfato de amonio. Puede usarse un único micronutriente o una pluralidad de micronutrientes. Son ejemplos de posible micronutrientes cinc, manganeso, hierro, cobre, molibdeno, boro, cloro, cobalto y sodio.

Una primera parte del fosfato se produce en el reactor de tubos cruzados. Para producir una segunda parte del fosfato, se combinan amoniaco y ácido fosfórico en un preneutralizador. Se añade un micronutriente al ácido fosfórico antes de que el ácido fosfórico se combine con el amoniaco en el preneutralizador. La primera y segunda partes del fosfato se añaden a un granulador.

Breve descripción de los dibujos Estos y otros objetos y ventajas de la presente invención resultarán más evidente y se podrán apreciar más fácilmente a partir de la siguiente descripción de las realizaciones preferidas, tomadas junto con los dibujos adjuntos, en los que:

La Fig. 1A es un diagrama esquemático de un sistema para producir un fertilizante al cual se han añadido micronutrientes.

La Fig. 1B es una curva de solubilidad, que muestra la solubilidad en agua del fosfato de amonio a diferentes temperaturas para una razón molar variable de nitrógeno a fósforo.

La Fig. 2 es una vista esquemática de un reactor de tubos cruzados mostrado en la Fig. 1.

La Fig. 3 es una vista en sección transversal de un granulador mostrado en la Fig. 1.

Descripción detallada de la realización preferida Se hará ahora referencia en detalle a las realizaciones preferidas de la presente invención, ilustrándose ejemplos de la misma en los dibujos adjuntos, en los que los números de referencia similares se refieren a los mismos elementos a lo largo de la misma.

La Fig. 1A es un diagrama esquemático de un sistema para producir un fertilizante al cual se han añadido micronutrientes. En la Fig. 1A, se produce un fertilizante de fosfato de amonio haciendo reaccionar ácido fosfórico (H3PO4) con amoniaco (NH3) en una reacción exotérmica. Pueden producirse monofosfato de amonio ("MAP") o difosfato de amonio ("DAP") de acuerdo con las siguientes reacciones, dependiendo de la razón de los dos reactivos.

NH3 + H3PO4 => (NH4) H2PO4 (MAP)

NH3 + H3PO4 => (NH4) 2HPO4 (DAP)

El proceso mostrado en la Fig. 1A implica la combinación de una reacción de valoración directa y una reacción en un reactor de tubos cruzados. Se suministra un preneutralizador 1 con ácido fosfórico desde un primer tanque 3 de ácido y amoniaco desde una fuente 6 de amoniaco. La reacción en un reactor de tubos cruzados ocurre en el reactor 7 de tubos cruzados (PCR) , al que se suministra ácido fosfórico desde un segundo tanque 9 de ácido y amoniaco desde la fuente 5 de amoniaco. Los micronutrientes se suministran al fertilizante disolviendo en primer lugar los micronutrientes en el primer tanque 3 de ácido y el segundo tanque 9 de ácido. Aunque pueden usarse diferentes razones, puede producirse de 33% en peso a 99% en peso, más particularmente, de 50% en peso a 80% en peso, y aún más particularmente de 62% en peso a 72% en peso del fosfato de amonio en el PCR 7, produciéndose el resto en el preneutralizador 1.

El preneutralizador 1 es un reactor agitado que produce una suspensión de fosfato de amonio. Puede producirse cualquiera de MAP o DAP o una combinación de los dos en el preneutralizador 1 dependiendo de la razón de amoniaco y ácido fosfórico. El fosfato de amonio producido en el preneutralizador 1 se suministra a un granulador 9. El tiempo de contacto en el preneutralizador puede ser de 5 a 55 minutos, más particularmente, de 15 a 45 minutos, y aún más particularmente, de 25 a 35 minutos.

El PCR 7 es un reactor con forma tubular donde se forma fosfato de amonio haciendo reaccionar amoniaco y ácido fosfórico. Como en el preneutralizador 1, en el PCR 7 puede producirse cualquiera de MAP o DAP o una combinación de los dos. El calor descargado en la salida del PCR 7 era de 600.000 BTU/h/pulga2 en un ejemplo, puesto que la reacción entre el amoniaco y el ácido fosfórico es exotérmica. La alta temperatura en el PCR 7 ayuda a dirigir la reacción directa a una alta velocidad.

El fosfato de amonio sale del PCR 7 hacia el granulador 9 en forma de pulverización porque el fosfato de amonio está fundido debido a la alta temperatura en el PCR 7. Después de salir, se enfría inmediatamente para formar gránulos. La forma de estos gránulos puede ser irregular, con bultos. Estos bultos pueden eliminarse cuando el fosfato de amonio del PCR 7 se hace reaccionar adicionalmente con amoniaco en el granulador 9. El granulador 9 funciona entonces para formar el fertilizante en un producto que puede aplicarse fácilmente a las plantaciones apropiadas.

Como se analizará con más detalle más adelante, el granulador 9 se forma como un lecho de laminado. Un lecho de fosfato de amonio dentro del granulador se extiende desde un suelo parcialmente hasta la pared rotatoria, a medida que el granulador gira. Además de las salidas del preneutralizador 1 y el PCR 7, el granulador también se suministra con amoniaco desde un rociador 11 de amoniaco. El amoniaco emitido desde el rociador 11 de amoniaco completa la reacción del fosfato de amonio. La... [Seguir leyendo]

1. Un método de producción un fertilizante de fosfato, que comprende:

producir una primera parte del fertilizante de fosfato que comprende -

añadir un micronutriente sólido a ácido fosfórico en un tanque de ácido agitado y calentado para disolver el micronutriente y producir un ácido enriquecido, añadir el ácido enriquecido y el amoniaco líquido a un reactor de tubos cruzados, y permitir que el ácido enriquecido y el amoniaco reaccionen para producir fosfato de amonio fundido, en el que una razón de amoniaco a ácido fosfórico (N/P) alimenatada al reactor de tubos cruzados está en un intervalo de 1, 0 a 2, 0;

producir una segunda parte del fertilizante de fosfato que comprende -

añadir un micronutriente a ácido fosfórico en un tanque de ácido agitado y calentado para disolver el micronutriente y producir un ácido enriquecido, y combinar amoniaco y ácido enriquecido en un preneutralizador para producir fosfato de amonio, en el que una razón de amoniaco a ácido fosfórico (N/P) alimentada al preneutralizador está en un intervalo de 0, 3 a 0, 8 cuando el fosfato de amonio comprende un mono-fosfato de amonio (MAP) , y de 1, 1 a 1, 7 cuando el fosfato de amonio comprende di-fosfato de amonio (DAP) ; y suministrar tanto la primera como la segunda partes del fertilizante de fosfato a un granulador, en el que la segunda parte es de 22% en peso a 38% en peso del fertilizante de fosfato, produciéndose el resto en el reactor de tubos cruzados y el granulador, caracterizada la primera parte fundida por su enfriamiento para formar gránulos tras la descarga del reactor de tubos cruzados.

2. El método según la reivindicación 1, en el que se añade una pluralidad de micronutrientes.

3. El método según la reivindicación 1, en el que el micronutriente es al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en cinc, manganeso, hierro, cobre, molibdeno, boro, cloro, cobalto y sodio.

4. El método según la reivindicación 1, en el que el micronutriente se añade a ácido fosfórico en un reactor agitado.

5. El método según la reivindicación 4, en el que el reactor agitado está calentado.

6. El método según la reivindicación 4, en el que el micronutriente se añade en forma de un compuesto sólido, que se disuelve en el ácido fosfórico.

7. El método según la reivindicación 4, en el que el micronutriente es óxido de cinc.

8. El método según la reivindicación 1, en el que el fertilizante de fosfato contiene de 0, 1% en peso a 5% en peso de micronutriente.

9. El método según la reivindicación 1, en el que el reactor de tubos cruzados tiene una salida con un diámetro interno reducido del 10 al 50% del diámetro interno del reactor de tubos cruzados.

10. El método según la reivindicación 1, en el que el reactor de tubos cruzados tiene tuberías interna y externa concéntricas, se añade amoniaco a la tubería interna, y se añade ácido fosfórico a la tubería externa.

11. El método según la reivindicación 10, en el que se añade vapor a la tubería interna, y se añade agua a la tubería externa.

12. El método según la reivindicación 10, en el que la tubería interna se extiende del 1 al 25% a lo largo de la longitud de la tubería externa.

13. El método según la reivindicación 1, en el que se añade amoniaco al preneutralizador en forma de un gas.

14. El método según la reivindicación 1, en el que se produce del 33 al 99% en peso del fosfato en el reactor de tubos cruzados.

15. El método según la reivindicación 1, en el que se añade amoniaco al reactor de tubos cruzados en forma de un líquido.

16. El método según la reivindicación 1, en el que el amoniaco y el ácido fosfórico en el preneutralizador tienen un tiempo de contacto de 5 a 55 minutos.

17. El método según la reivindicación 1, en el que se añade amoniaco al granulador para completar la formación del fosfato.

18. El método según la reivindicación 17, en el que se suministran amoniaco y ácido fosfórico al preneutralizador a una razón de amoniaco a ácido fosfórico, que es menor que una razón de amoniaco a ácido fosfórico usada para el reactor de tubos cruzados, y el fosfato producido a partir del preneutralizador tiene una mayor solubilidad en agua a

una temperatura dada que el fosfato producido en el reactor de tubos cruzados.

19. El método según la reivindicación 17, en el que el fosfato producido en el preneutralizador se alimenta al granulador en una locación corriente abajo respecto a una salida de fosfato del reactor de tubos cruzados.

20. El método según la reivindicación 19, en el que una parte del fosfato que sale del granulador se recicla de vuelta

al granulador, y el fosfato reciclado se introduce en una locación corriente arriba respecto a la salida de fosfato del reactor de tubos cruzados y la locación donde el fosfato producido en el preneutralizador se alimenta al granulador.

21. El método según la reivindicación 17, en el que el fosfato granulado sale del granulador, una parte del fosfato granulado que sale del granulador se recicla de vuelta al granulador.

22. El método según la reivindicación 21, en el que el fosfato granulado que sale del granulador se seca y después 10 se separa de acuerdo con el tamaño de partícula.

23. El método según la reivindicación 22, en el que las partículas con tamaño inferior a la media se reciclan de vuelta al granulador, y las partículas con tamaño excesivo se trituran y después se reciclan de vuelta al granulador.

24. El método según la reivindicación 1, en el que la primera parte es de 62% en peso a 72% en peso del fertilizante de fosfato, produciéndose el resto en el preneutralizador y el granulador.

25. El método según la reivindicación 17, en el que una razón diana de amoniaco a ácido fosfórico logra un producto deseado, se suministran amoniaco y ácido fosfórico al preneutralizador con una carencia de amoniaco y una razón de amoniaco a ácido fosfórico menor que la razón diana, y el amoniaco añadido al granulador compensa la carencia de amoniaco.

26. El método según la reivindicación 25, en el que se suministran amoniaco y ácido fosfórico al reactor de tubos 20 cruzados sustancialmente a la razón diana.

27. El método según la reivindicación 25, en el que la segunda parte del fosfato tiene una solubilidad en agua a una temperatura dada, que es mayor que una solubilidad en agua del fosfato producido usando la razón diana.