一種新型脲甲醛緩釋氮肥及其復合肥料的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及脲甲醛類緩釋肥料生成領域，具體的說是一種新型脲甲醛緩釋氮肥及其復合肥料的生產方法。
【背景技術】
[0002]2012年我國尿素產量為6500萬噸(折含N100%，產量達3003.8萬噸)，其中用于農業的大約5100萬噸(折含NlOO %，產量達2346萬噸)。尿素在使用中的流失量占到消費量的40%，再加上氮的其它損失方式，我國尿素氮的利用率在35%-40%之間。尿素是高能耗的產品，我國主要是以煤炭做原料生產尿素，隨著全球氣候變暖，我國面臨著巨大的減少碳排放的壓力。因此，發展尿素增值技術，是改善和提高氮肥利用率的重要課題。也可以為減少碳排放做出巨大的貢獻。盡管人們采取了各種辦法提高氮的利用率，也生產出了一些緩釋肥料，但真正能夠在農業上大規模推廣的低成本的緩釋肥料還很少見。目前我國也有些復合肥廠家生產所謂的脲甲醛復合肥料，不少只是用脲甲醛作為造粒粘合劑，或有些廠家只是把尿素、甲醛溶液、稀硫酸簡單的混合，沒有進行羥甲基化和亞甲基化反應，直接噴漿造粒，這樣的產品幾乎不含冷水不性溶氮，根本達不到脲甲醛產品應該有的緩釋性能，只是在炒作概念，使廣大用戶對脲甲醛緩釋肥料產生了誤解。
[0003]根據國內外多年的研究和施用經驗，人們發現脲甲醛緩釋氮是緩釋氮肥的發展方向，其原材料相對易得，價格相對低廉。尿素是容易溶解于水的氮肥，因此很容易隨水流失，資料顯示其流失量占到消費量的40%。脲甲醛緩釋氮肥主要是含有能溶解于25±2°C冷水(could water soluble nitrogen簡稱WSN、WN、CWSN或CWN)的一輕甲基服、二輕甲基服、一甲基二脲、二甲基二脲。不能溶解于25±2°C冷水，但能溶解于100±2°C熱水(could waterinsoluble nitrogen簡稱WIN或CWIN)的二甲基三脲、三甲基四脲。不能溶解于100±2°C熱水(hot water insoluble nitrogen簡稱HWIN)的四甲基五脲、五甲基六脲等鏈子更長的尿素甲醛縮聚物組成。因為大部分縮聚物不溶解于水，氮不容易流失。這些不溶于水的縮聚物在土壤中主要靠微生物分解釋放其含有的氮素。但是如果不溶于熱水的縮聚物含量太高，當季很難被分解釋放氮素，滿足不了作物生長的需要。因此需要控制反應條件，使各種成分含量達到我們所需要的比例。根據國內外多年的研究經驗，發現純品脲甲醛緩釋氮肥應該具有以下技術指標:總氮含量38%-40%,活性系數(activity index簡寫Al值)在40-65之間，其冷水不溶性氮含量在20% -32%之間，熱水不溶性氮的含量在18% -8%之間，不溶解于25±2°C冷水但能溶解于100±2°C熱水的氮含量10% -18%的脲甲醛縮聚物，能滿足絕大部分農作物對氮的需要。
[0004]活性系數是冷水不溶氮減去熱水不溶氮，除以冷水不溶氮的百分比數值，即Al =(CffIN-HWIN) X 100% /CWIN。
[0005]真正的純品脲甲醛緩釋氮肥應該達到上述技術指標，能達到以上技術指標的脲甲醛緩釋氮肥，因為生產工藝復雜，生產成本高，無論是我國或是世界上其他國家，目前主要用于經濟作物、花卉和高爾夫球場草坪。因此，需要有工藝條件簡單，生產成本低的，能夠真正在農業上大面積推廣的脲甲醛緩釋肥料出現。按照本發明的生產工藝所生產出來的產品，剛好能滿足這一要求。
[0006]雖然目前我國已有不少關于脲甲醛緩釋復合肥料的專利，通過研究和實際調查發現都存在著一些缺陷。
[0007]專利CN101391905A公開了一種脲甲醛肥料與尿醛復合肥料及其制備方法，該方法是先制得淀粉糊，然后在淀粉糊中加入甲醛和尿素在堿性條件下進行反應，反應到一定時間再向該溶液中加入吸附劑和硫酸溶液，混勻得到脲甲醛肥料將，固化得到脲甲醛肥料。該發明存在的問題是要先制得淀粉糊然后再加甲醛和尿素，沒有提到怎么加熱使反應能夠發生，然后怎么把反應所釋放的熱量帶走使反應溫度保持在60°C -80°C，第二部需要加入吸附劑，然后制得的是含水5% -40%的固化的產品。加固化劑是為了降低水分的含量，但同時也降低了總氮的含量。沒有充分利用聚合過程中釋放的反應熱，制得的顆粒的烘干需要大量能源消耗。其生產過程就比較復雜，沒有充分利用反應過程所釋放的熱量，生產成本聞，后續生廣復合肥料使成本進一步提聞。
[0008]專利CN1343186A公開了一種顆粒復合肥組合物的制備，它是通過把尿素和甲醛的液體混合物施加到干燥的底物，磷源、鉀源、輔助營養源、微量營養源或其混合物上，使液體混合物就地反應形成亞甲基脲反應物，從而促進底物與顆粒復合物的粘合，而底物在液體混合物反應的同時造粒。其存在的問題是第一步羥甲基化反應后的溶液噴到磷源、鉀源或復合底物上，同時噴稀硫酸，使亞甲基化聚合反應在底物上進行，由于底物的存在，這樣很難控制亞甲基化反應的進行程度，所生產出來的肥料質量不夠穩定。
[0009]專利CN102153392A公開了一種新型緩釋脲甲醛復合肥的生產方法。其方法主要是結合硫酸置換氯化鉀生產硫基復合肥的傳統生產工藝，引入一部分脲甲醛緩釋氮，使復合肥料具有一定的緩釋性。該發明的缺陷是不溶解于25±2°C冷水但能溶解于100±2°C熱水的氮含量不易控制，其含有的CWN、CffIN, HWIN緩釋成份的比例不易控制，質量不夠穩定。其生產方法具有一定的局限性。
[0010]專利CN101857513A公開了一種一步法噴漿造粒制備長效緩釋復合肥料的方法。是把尿素和甲醛的熱溶液在管道內和硫酸混合，然后噴灑到氮、磷、鉀或者填充物等固體物料存在的造粒裝置中進行造粒。該方法雖然工藝簡單，但是，因沒有進行羥甲基化反應，更無法進行亞甲基化反應。無法控制CWN、CWIN、HWIN各成分的含量，幾乎不存在既不溶解于冷水又不溶解于熱水的氮。幾乎沒有尿甲醛緩釋肥料應該有的緩效性或者緩效性很不理本巨
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[0011]專利CN103214312A公開了一種高摩爾比脲甲醛類緩釋肥料及其制備方法。其工藝相對復雜，反應周期長，能耗高。

【發明內容】

[0012]本發明的目的是提供生產成本低，緩釋性能穩定，各成分比例容易控制，生產工藝簡單的脲甲醛緩釋肥料，使合格的脲甲醛緩釋肥料能夠真正推廣到農業上去，為廣大農民減支增收，為減少碳排放做出貢獻。
[0013]本發明是一種新型脲甲醛緩釋氮肥及其復合肥料的生產方法。既可以生產純品的粉狀或顆粒狀CWN、CWIN、HWIN比例理想的脲甲醛緩釋氮肥，又可以一步生產含有氮、磷、鉀及中微量營養元素的脲甲醛復合肥料。生產純品的脲甲醛緩釋氮肥，主要是控制尿素和甲醛溶液的比例、溫度、PH值、反應時間等工藝條件，充分利用了反應釋放的熱量，可以一步或分步噴霧干燥或噴漿造粒生產出理想的緩釋脲甲醛產品。
[0014]含有脲甲醛緩釋氮肥的復合肥料的生產方法是，可以采用轉鼓造粒、噴漿造粒、圓盤造粒、高塔造粒等傳統造粒方法一步或分步生產含有氮、磷、鉀及中微量營養元素的復合肥料，氮、磷、鉀的含量比例幾乎不受限制。
[0015]生產純品的脲甲醛緩釋氮肥的技術方案的原理為:
[0016]剛開始反應時，根據所要產品的各組分比例、活性系數，把尿素、30% -50%的甲醛、催化劑和燒堿溶液或其它堿性物質的溶液，按一定的摩爾比同時加入反應釜或特別設計的反應器中，邊溶解邊加熱，使其達到起始反應溫度，等反應開始后，停止加熱，連續不斷的加入反應物料，用反應釋放的熱量來加熱新加入的物料，使其達到起始反應溫度連續反應，如果溫度達不到起始反應溫度，可適當加熱。這樣充分的利用反應熱來加熱新加入的物料，同時新加入的物料帶走了羥甲基計劃反應釋放的熱量，控制了反應溫度，使能耗達到最小。等到羥甲基化完成后加入催化劑和稀硫酸(鹽酸、硝酸等酸類)，控制PH值，使反應物料在I分鐘-10分鐘內快速的亞甲基化，然后噴霧干燥或噴漿造粒，就會得到