CN101353270B - 一种低醛长效脲醛缓释肥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低醛长效脲醛缓释肥的制备方法，其过程是配置尿素与甲醛水溶液，然后加入活性助剂，稳定后调节溶液pH值至0.9～4.5，聚合反应结束后再调节溶液pH值至6.5～7.5，然后加入除醛剂，冷却至室温后对悬浮液进行过滤，收集滤液循环使用，滤饼干燥粉碎后造粒即得低醛长效脲醛缓释肥颗粒。本发明工艺简单，利用活性助剂和除醛剂有效地降低脲醛缓释肥颗粒的冷水可溶性养分的释放速率，降低游离甲醛的含量，同时提高脲醛缓释肥活性指数，为作物栽培提供了一种甲醛含量低、活性指数高、肥效时间长的脲醛缓释肥料。

Description

一种低醛长效脲醛缓释肥的制备方法
技术领域
本发明涉及一种脲醛缓释肥的制备方法，具体地说，涉及一种低游离甲醛含量的低醛长效脲醛缓释肥的制备方法。
背景技术
脲醛缓释肥是尿素和甲醛的缩合物、为植物生长提供缓慢释放的氮营养素的固体化肥的通称。脲醛缓释肥的生产方法也有一步法和两步法两种。一步法是将尿素和甲醛在酸性条件下的直接缩合。两步法是将尿素和甲醛在碱性条件下首先生成羟基亚甲基脲，然后羟基亚甲基脲在酸性条件下和尿素进行缩合，从而得到脲醛缓释肥。
美国专利US2644806介绍了脲醛缓释肥的一步法合成工艺，其工艺条件为：pH0.9～1.7，温度25℃～45℃，尿素/甲醛摩尔比为2.5～4，反应时间为0.5～1.5小时，反应釜中的反应物物料浓度为15～30％。
CN1789207A公开了“一种甲醛尿素及其生产工艺”的脲醛缓释肥一步法合成工艺，其工艺条件为：pH4.0～9.0，温度30℃～90℃，尿素/甲醛摩尔比为3～1，反应时间为0.5～3小时。
美国控释肥料协会于1964年对脲醛缓释肥的定义是：脲醛肥料是尿素和甲醛的反应产物，总氮含量不低于35.0％，冷水不溶率大于60％，活性指数高于40％。由脲醛缓释肥的产品指标可以看出，产品中约低于40％的组分为冷水可溶性组分，即这部分组分的释放速率可能与水溶性肥料的释放速率相当。由于脲醛缓释肥为尿素和甲醛的不同程度的缩合物，其结构为线性结构，其耐水性较差，水分子可以相对容易扩散到脲醛缓施肥颗粒内部，使得可溶性养分溶解并扩散到水溶液中，所以会使得脲醛肥料颗粒在静水浸泡条件下7天内肥料颗粒就破裂为粉末状，导致其大部分的冷水可溶性养份在7天内溶解于水中，使得该肥料的冷水可溶性养分在水中快速释放，导致肥效时间短。
一步法生产脲醛缓释肥时，游离甲醛的含量约占脲醛缓释肥的0.2～1％。两步法生产脲醛缓释肥时在缩合反应时尿素和羟基化反应中未反应的甲醛进一步反应，从而可以在一定程度上降低甲醛的残留浓度，其含量约占脲醛缓释肥的0.1-0.3％。在贮存或使用这种高游离甲醛含量的脲醛缓释肥，会有大量甲醛逸出，严重污染按环境，损坏使用者健康，尤其在贮存脲醛缓释肥的场所，由于甲醛的连续逸出和在环境中的累积使得空气中甲醛浓度偏高，对搬运者和仓库管理人员的健康构成威胁。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种低醛长效脲醛缓释肥的制备方法，其在制备过程中利用活性助剂和除醛剂有效地降低脲醛缓释肥颗粒的冷水可溶性养分的释放速率，降低游离甲醛的含量，同时提高脲醛缓释肥活性指数。
本发明所采用的技术方案：
配置尿素与甲醛水溶液，控制尿素和甲醛总质量浓度为15～30％，温度25℃～90℃，尿素与甲醛的摩尔比为1～4，然后按重量百分比计加入尿素量的1％～5％的活性助剂，稳定后调节溶液pH值至0.9～4.5，聚合反应时间为0.3～3小时，反应结束后再调节溶液pH值至6.5～7.5，然后按重量百分比计加入甲醛量的1％～3％的除醛剂，冷却至室温后对悬浮液进行过滤，收集滤液循环使用，滤饼干燥粉碎后造粒即得低醛长效脲醛缓释肥颗粒。所述除醛剂主要是氨气、过氧化氢或氯化铵中的一种或二种以上混合；所述活性助剂是三聚氰胺或苯酚中的一种或二种以上混合。
所述尿素与甲醛水溶液中尿素与甲醛的摩尔比为1～4。
本发明所提供的低醛长效脲醛缓释肥的制备方法工艺简单，利用活性助剂和除醛剂有效地降低脲醛缓释肥颗粒的冷水可溶性养分的释放速率，降低游离甲醛的含量，同时提高脲醛缓释肥活性指数，为作物栽培提供一种甲醛含量低、活性指数高、肥效时间长的脲醛缓释肥料。
具体实施方式
下面用非限定性实施例对本发明作进一步说明。
实施例一、
准备原料：尿素100份，37％甲醛52份。取水800份，加入尿素100份，搅拌，加20％硫酸调PH为1.7，调节温度为25℃。加入37％甲醛溶液52份，反应30分钟后立即用100g/L的NaOH溶液调节PH为6.5。溶液冷却到25℃后过滤，干燥，制得侧压强度在40-50N/CM范围内的柱状脲醛缓释肥颗粒。
获得的脲醛缓释肥的主要技术指标为：总氮含量为：36.5％；水溶性氮含量：11.0％；冷水不溶性氮：25.5％；活性系数：41％；游离甲醛含量为0.78％。该脲醛缓释肥颗粒在25℃静水中浸泡7天后颗粒破解，初期(24小时)养分释放率为12％，养分释放率达到30％为7天。
实施例二、
准备原料：尿素100份，三聚氰胺1份，37％甲醛52份，氨气。取水800份，加入尿素100份和三聚氰胺1份，搅拌，加20％硫酸调PH为1.7，调节温度为25℃。待固体反应物溶解后加入37％甲醛溶液52份，反应30分钟后立即用100g/L的NaOH溶液调节PH为6.5。开启减压阀，在搅拌条件下将0.5份除醛剂氨气在20分钟内通入。溶液冷却到25℃后过滤，干燥，制得侧压强度在40-50N/CM范围内的柱状脲醛缓释肥颗粒。
获得的脲醛缓释肥的主要技术指标为：总氮含量为：36.7％；水溶性氮含量：10.8％；冷水不溶性氮：25.9％；活性系数：44％。该脲醛缓释肥的游离甲醛含量为0.019％。在25℃静水中浸泡，24小时养分释放率为2％，7天养分释放率为16％，养分释放率达到30％所需时间为28天，肥料颗粒27天开始破裂。
实施例三
准备原料：尿素100份，苯酚5份，37％甲醛52份，27％双氧水。取水800份，加入尿素100份和苯酚5份，搅拌，加20％硫酸调PH为1.7，调节温度为25℃。待固体反应物溶解后加入37％甲醛溶液52份，反应30分钟后立即用100g/L的NaOH溶液调节PH为6.5。然后在搅拌条件下将1.5份除醛剂27％双氧水加入，20分钟后停止搅拌。溶液冷却到25℃后过滤，干燥，制得侧压强度在40-50N/CM范围内的柱状脲醛缓释肥颗粒。该脲醛缓释肥的游离甲醛含量为0.012％。在25℃静水中浸泡42天后颗粒破解。
获得的脲醛缓释肥的主要技术指标为：总氮含量为：36.0％；水溶性氮含量：8.0％；冷水不溶性氮：28.0％；活性系数：46％。该脲醛缓释肥的游离甲醛含量为0.012％。在25℃静水中浸泡45天后颗粒破解，初期(24小时)养分释放率为1％，7天养分释放率为13％，养分释放率为30％所需时间为37天。
实施例四、
准备原料：尿素100份，三聚氰胺3.5份，37％甲醛100份，氯化铵。取水800份，加入尿素100份和三聚氰胺3.5份，搅拌，加20％硫酸调PH为1.7，调节温度为30℃。待固体反应物溶解后加入37％甲醛溶液100份，反应30分钟后立即用100g/L的NaOH溶液调节PH为7.2。然后在搅拌条件下将1份除醛剂氯化铵，同时加入与1份除醛剂氯化铵等摩尔的NaOH，20分钟后停止搅拌。溶液冷却到25℃后过滤，干燥，制得侧压强度在40-50N/CM范围内的柱状脲醛缓释肥颗粒。
获得的脲醛缓释肥的主要技术指标为：总氮含量为：38.0％；水溶性氮含量：8.5％；冷水不溶性氮：29.5％；活性系数：51％。该脲醛缓释肥的游离甲醛含量为0.018％。在25℃静水中浸泡36天后颗粒破解，初期(24小时)养分释放率为2％，7天养分释放率为18％，33天养分释放率为30％。
实施例五、
准备原料：尿素100份，三聚氰胺5份，37％甲醛52份，氨气。取水800份，加入尿素100份，搅拌，加20％硫酸调PH为1.7，调节温度为25℃。待固体反应物溶解后加入37％甲醛溶液52份，反应5分钟后加入三聚氰胺5份，再反应25分钟后立即用100g/L的NaOH溶液调节PH为6.5。开启减压阀，在搅拌条件下将1.5份除醛剂氨气在20分钟内通入。溶液冷却到25℃后过滤，干燥，制得侧压强度在40-50N/CM范围内的柱状脲醛缓释肥颗粒。
获得的脲醛缓释肥的主要技术指标为：总氮含量为：39.0％；水溶性氮含量：8.5％；冷水不溶性氮：30.5％；活性系数：47％。该脲醛缓释肥的游离甲醛含量为0.014％。在25℃静水中浸泡38天后颗粒破解，初期(24小时)养分释放率为1％，7天养分释放率为12％，28天养分释放率为25％。
实施例六、
准备原料：尿素100份，苯酚1.5份，三聚氰胺1.5份，37％甲醛52份，27％双氧水。取水800份，加入尿素100份、苯酚1.5份和三聚氰胺1.5份，搅拌，加20％硫酸调PH为1.7，调节温度为30℃。待固体反应物溶解后加入37％甲醛溶液52份，反应30分钟后立即用100g/L的NaOH溶液调节PH为6.5。然后在搅拌条件下将除醛剂0.5份27％双氧水加入，同时通入1.0份氨气，控制氨气的加入速率均匀并于15分钟内全部加入，20分钟后停止搅拌。溶液冷却到25℃后过滤，干燥，制得侧压强度在40-50N/CM范围内的柱状脲醛缓释肥颗粒。
获得的脲醛缓释肥的主要技术指标为：总氮含量为：37.0％；水溶性氮含量：10.5％；冷水不溶性氮：26.5％；活性系数：44％。该脲醛缓释肥的游离甲醛含量为0.013％。在25℃静水中浸泡34天后颗粒破解，初期(24小时)养分释放率为2％，7天养分释放率为19％，33天养分释放率为30％。
实施例七、
准备原料：尿素100份，苯酚1.5份，三聚氰胺1.5份，37％甲醛70份，27％双氧水。取水800份，加入尿素100份、苯酚1.5份和三聚氰胺1.5份，搅拌，加20％硫酸调PH为4.0，调节温度为30℃。待固体反应物溶解后加入37％甲醛溶液52份，反应200分钟后立即用100g/L的NaOH溶液调节PH为6.5。然后在搅拌条件下将除醛剂0.5份27％双氧水加入，同时通入1.0份氨气，控制氨气的加入速率均匀并于15分钟内全部加入，20分钟后停止搅拌。溶液冷却到25℃后过滤，干燥，制得侧压强度在40-50N/CM范围内的柱状脲醛缓释肥颗粒。
获得的脲醛缓释肥的主要技术指标为：总氮含量为：39.0％；水溶性氮含量：10.5％；冷水不溶性氮：28.5％；活性系数：49％。该脲醛缓释肥的游离甲醛含量为0.019％。在25℃静水中浸泡32天后颗粒破解，初期(24小时)养分释放率为2％，7天养分释放率为20％，32天养分释放率为30％。
实施例八、
准备原料：将冷却到25℃的反应溶液过滤干燥，然后筛分得到80目-20目的脲醛缓释肥粉末，其它准备同实施例七。
获得的脲醛缓释肥的主要技术指标为：总氮含量为：39.0％；水溶性氮含量：10.5％；冷水不溶性氮：28.5％；活性系数：49％。该脲醛缓释肥的游离甲醛含量为0.019％。在25℃静水中浸泡，初期(24小时)养分释放率为2％，7天养分释放率为17％，32天养分释放率为25％。

Claims (2)

1.一种低醛长效脲醛缓释肥的制备方法，其特征在于：配置尿素和甲醛水溶液，控制尿素和甲醛总质量浓度为15～30％，温度25℃～90℃，然后按重量百分比计加入尿素量的1％～5％的活性助剂，稳定后调节溶液pH值至0.9～4.5，聚合反应时间为0.3～3小时，反应结束后再调节溶液pH值至6.5～7.5，然后按重量百分比计加入甲醛量的1％～3％的除醛剂，冷却至室温后对悬浮液进行过滤，收集滤液循环使用，滤饼干燥粉碎后造粒即得低醛长效脲醛缓释肥颗粒；所述除醛剂主要是氨气、过氧化氢或氯化铵中的一种或二种以上混合；所述活性助剂是三聚氰胺或苯酚中的一种或二种以上混合。
2.根据权利要求1所述的低醛长效脲醛缓释肥的制备方法，其特征在于：所述尿素和甲醛水溶液中尿素与甲醛的摩尔比为1～4。
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