CN103641969A

CN103641969A - 采用两步法制备高粘性脲醛缓释肥乳液的方法

Info

Publication number: CN103641969A
Application number: CN201310616056.5A
Authority: CN
Inventors: 郭涛; 王国忠; 陈朋; 傅送保; 郑厚超; 吴丽娟; 张昕照
Original assignee: CNOOC Fudao Ltd
Current assignee: CNOOC Fudao Ltd
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-03-19

Abstract

本发明属缓释肥料领域，涉及一种采用两步法制备高粘性脲醛缓释肥乳液的方法，是取尿素、甲醛混匀并溶解在溶剂中，然后采用两步法反应：第一步在碱性条件下进行加成反应生成羟基亚甲基脲，第二步在酸性条件下进行缩合反应生成聚亚甲基脲；反应结束调pH值至6.5～7.5，然后加入乳化剂进行乳化，得到溶胶状的脲醛缓释肥乳液。本发明工艺简单，反应过程易于控制，通过二步法脲醛合成工艺条件的改变，并在制备过程中加入助剂生成高粘结性的脲醛缓释肥乳液，解决了普通脲醛缓释肥粉料单独造粒困难的问题，所得脲醛缓释肥乳液既可直接喷浆用于脲醛缓释肥的造粒，也可在脲醛缓释肥粉料造粒中作为粘结剂使用。

Description

采用两步法制备高粘性脲醛缓释肥乳液的方法

技术领域

本发明属缓释肥料领域，涉及一种脲醛缓释肥乳液制备方法，具体地说，是采用两步反应法来制备具有高粘结性、溶胶状的脲醛缓释肥乳液的方法。

背景技术

脲醛缓释肥是尿素和甲醛的缩合物，是一类可为植物生长提供缓慢释放的氮营养素的固体化肥的通称。现有脲醛缓释肥的生产方法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。

CN101353270B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，脲醛浆液过滤烘干后得到低醛长效的脲醛缓释肥。

CN102870219A公开了“高塔脲醛缓释复合肥及其制备方法”，以尿素40～60份、磷酸一铵20～36份、氯化钾15～30份、甲醛2～6份、添加剂1～3份为原料，经尿素熔融、与甲醛反应、与气化钾和磷酸一铵混合，造粒塔喷洒造粒即得高塔脲醛复合肥。

上述专利所制备得到的脲醛缓释肥烘干后为白色粉状固体，可作为肥料使用，以脲醛缓释复合肥和脲醛单质肥存在，但脲醛粉料不具有粘结性，单独造粒困难，而且贮运不方便。

在专利CN102870219A中公开了“高塔脲醛缓释复合肥及其制备方法”，该法采用高塔造粒制备脲醛缓释复合肥，但存在缓释氮氮营养素含量较低，以脲醛缓释肥计其质量百分比小于10％，在植物生长过程中为其提供氮营养素的缓释效果不佳。

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采用两步法制备高粘性脲醛缓释肥乳液的方法，通过二步法脲醛合成工艺条件的改变，并在制备过程中加入助剂生成高粘结性的脲醛缓释肥乳液，脲醛乳液处于混溶状态，既可直接喷浆用于脲醛缓释肥的造粒，也可在脲醛缓释肥粉料造粒中作为粘结剂使用。

本发明所采用的技术方案：

一种采用两步法制备高粘性脲醛缓释肥乳液的方法，是取尿素、甲醛混匀，其中尿素与甲醛的摩尔比为1～5，然后将混合物溶解在溶剂中，并控制尿素和甲醛总质量浓度在25～50%；采用两步法反应：第一步调整pH值在7～10.5，在碱性条件下进行加成反应生成羟基亚甲基脲，反应温度40℃～95℃，反应时间为1～4小时，第二步调整pH值在1.8～5.0，在酸性条件下进行缩合反应生成聚亚甲基脲，反应温度20～70℃，反应时间0.2～1.5小时，反应结束调pH值至6.5～7.5；然后按重量百分比计加入总量1%～5%的乳化剂，乳化时间0.2～2小时后得到溶胶状的脲醛缓释肥乳液。

所述乳化剂是烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚、黄原胶或可溶性糖类。

上述脲醛缓释肥乳液可直接用于脲醛缓释肥的喷浆造粒，从而得到脲醛单质颗粒肥。或按5%～30%的比例喷洒到脲醛缓释复合肥粉料中进行转鼓造粒，均匀混合后脲醛复合粉料形成团粒，烘干后得到脲醛缓释复合肥颗粒。

本发明工艺简单，反应过程易于控制，通过二步法脲醛合成工艺条件的改变，并在制备过程中加入助剂生成高粘结性的脲醛缓释肥乳液，解决了普通脲醛缓释肥粉料单独造粒困难的问题，所得脲醛缓释肥乳液既可直接喷浆用于脲醛缓释肥的造粒，也可在脲醛缓释肥粉料造粒中作为粘结剂使用。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。

实施例一

原料：脱盐水400kg，尿素100kg，37%甲醛40kg，烷基苯磺酸钠3kg。将尿素、甲醛加入脱盐水中，混匀。第一步加成反应在碱性条件下进行，加NaOH溶液调节pH为9.0，反应温度为70℃，反应1小时结束，进入第二步缩合反应，加磷酸调pH为2.0，反应温度为70℃，30mins后反应结束，用NaOH溶液调节pH为7.0，加入乳化剂烷基苯磺酸钠3kg，乳化时间30mins，制得脲醛缓释肥乳液，固含量约20.5％，总氮（干基）含量39.5%。

实施例二

原料：脱盐水400kg，尿素100kg，37%甲醛60kg，烷基苯磺酸钠3kg。将尿素、甲醛加入脱盐水中，混匀。第一步加成反应在碱性条件下进行，加NaOH溶液调节pH为9.0，反应温度为70℃，反应1小时结束，进入第二步缩合反应，加磷酸调pH为2.0，反应温度为40℃，30mins后反应结束，用NaOH溶液调节pH为7.0，加入乳化剂烷基苯磺酸钠3kg，乳化时间30mins，制得脲醛缓释肥乳液，固含量约21％，总氮（干基）含量39.1%。

实施例三

原料：脱盐水400kg，尿素100kg，37%甲醛75kg，聚丙烯酰胺3kg。将尿素、甲醛加入脱盐水中，混匀。第一步加成反应在碱性条件下进行，加NaOH溶液调节pH为9.0，反应温度为70℃，反应1小时结束，进入第二步缩合反应，加磷酸调pH为2.0，反应温度为70℃，30mins后反应结束，用NaOH溶液调节pH为7.0，加入乳化剂聚丙烯酰胺3kg，乳化时间30mins，制得脲醛缓释肥乳液，固含量约22％，总氮（干基）含量38.9%。

实施例四

原料：脱盐水400kg，尿素100kg，37%甲醛90kg，脂肪醇聚氧乙烯醚3kg。将尿素、甲醛加入脱盐水中，混匀。第一步加成反应在碱性条件下进行，加NaOH溶液调节pH为9.0，反应温度为70℃，反应1小时结束，进入第二步缩合反应，加磷酸调pH为2.0，反应温度为70℃，30mins后反应结束，用NaOH溶液调节pH为7.0，加入乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚3kg，乳化时间30mins，制得脲醛缓释肥乳液，固含量约22.5％，总氮（干基）含量38.5%。

实施例五

原料：脱盐水300kg，尿素100kg，37%甲醛40kg，脂肪胺聚氧乙烯醚5kg。将尿素、甲醛加入脱盐水中，混匀。第一步加成反应在碱性条件下进行，加NaOH溶液调节pH为7.5，反应温度为70℃，反应2小时结束，进入第二步缩合反应，加磷酸调pH为4.0，反应温度为40℃，60mins后反应结束，用NaOH溶液调节pH为7.0，加入乳化剂脂肪胺聚氧乙烯醚5kg，乳化时间30mins，制得脲醛缓释肥乳液，固含量约26％，总氮（干基）含量39.5。

实施例六

原料：脱盐水300kg，尿素100kg，37%甲醛75kg，烷基苯磺酸钠5kg。将尿素、甲醛加入脱盐水中，混匀。第一步加成反应在碱性条件下进行，加NaOH溶液调节pH为7.5，反应温度为70℃，反应2小时结束，进入第二步缩合反应，加磷酸调pH为4.0，反应温度为40℃，60mins后反应结束，用NaOH溶液调节pH为7.0，加入乳化剂烷基苯磺酸钠5kg，乳化时间30mins，制得脲醛缓释肥乳液，固含量约26.5％，总氮（干基）含量38.9%。

实施例七

原料：脱盐水200kg，尿素100kg，37%甲醛40kg，黄原胶5kg。将尿素、甲醛加入脱盐水中，混匀。第一步加成反应在碱性条件下进行，加NaOH溶液调节pH为9.0，反应温度为70℃，反应2小时结束，进入第二步缩合反应，加磷酸调pH为4.0，反应温度为70℃，60mins后反应结束，用NaOH溶液调节pH为7.0，加入乳化剂黄原胶5kg，乳化时间30mins，制得脲醛缓释肥乳液，固含量约26％，总氮（干基）含量39.5%。

实施例八

原料：脱盐水200kg，尿素100kg，37%甲醛75kg，聚丙烯酰胺5kg。将尿素、甲醛加入脱盐水中，混匀。第一步加成反应在碱性条件下进行，加NaOH溶液调节pH为9.0，反应温度为70℃，反应2小时结束，进入第二步缩合反应，加磷酸调pH为4.0，反应温度为70℃，60mins后反应结束，用NaOH溶液调节pH为7.0，加入乳化剂聚丙烯酰胺5kg，乳化时间30mins，制得脲醛缓释肥乳液，固含量约26％，总氮（干基）含量38.9%。

测试：

1、粘度测试

以现有生产工艺生产的脲醛缓释肥浆液为对照，测试实施例所得脲醛缓释肥乳液的粘度，粘度测量根据脲醛乳液的粘度范围采用不同转速,温度恒温为30.0℃。测试结果见表1：

表1不同转速下粘度对比

由测试结果可以看出，本发明所制备的脲醛缓释肥乳液与现有生产工艺生产的脲醛缓释肥浆液相比，粘度成倍增加，具有较高粘结性。

2、脲醛缓释肥乳液产品检测（干基）

根据不同实施例所制备的高粘性溶胶状脲醛缓释肥乳液，具有脲醛缓释肥料的特征，经检测各项质量指标普遍能够达到脲醛缓释肥行业标准要求，各例产品检测见表2：

表2脲醛缓释肥乳液的各项质量指标

3、脲醛缓释肥造粒

本发明所制备的高粘结性、溶胶状的脲醛缓释肥乳液可作为粘结剂直接应用于脲醛缓释肥单质造粒和脲醛复合肥的造粒，产品具有高氮、高强度等优点。

造粒试验采用转鼓造粒试验机，将一定比例的脲醛缓释粉料/磷钾混合粉料，加入转鼓造粒机，按一定转速转动转鼓，逐步向造粒机中喷入高粘结性的脲醛缓释肥乳液，经转鼓造粒得到粒状脲醛缓释肥/复合肥，筛分后进行烘干并测试颗粒强度。转鼓造粒的影响因素主要有：采用不同例的脲醛乳液、脲醛乳液的添加量、转鼓转速等。

强度说明：以下造粒试验在DN350的小试转鼓设备中进行，一般来说，转鼓直径的大小对造粒颗粒强度影响非常大，转鼓直径越大，其造粒颗粒强度越大，在万吨级转鼓设备中造粒，颗粒强度将成数倍增加，一般在3～4倍。

表3应用于脲醛单质转鼓造粒实施结果

表4用于脲醛复合肥（25-5-10）造粒试验结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种采用两步法制备高粘性脲醛缓释肥乳液的方法，其特征在于：是取尿素、甲醛混匀，其中尿素与甲醛的摩尔比为1～5，然后将混合物溶解在溶剂中，并控制尿素和甲醛总质量浓度在25～50%；采用两步法反应：第一步调整pH值在7～10.5，在碱性条件下进行加成反应生成羟基亚甲基脲，反应温度40℃～95℃，反应时间为1～4小时，第二步调整pH值在1.8～5.0，在酸性条件下进行缩合反应生成聚亚甲基脲，反应温度20～70℃，反应时间0.2～1.5小时，反应结束调pH值至6.5～7.5；然后按重量百分比计加入总量1%～5%的乳化剂，乳化时间0.2～2小时后得到溶胶状的脲醛缓释肥乳液。

2.根据权利要求1所述的采用两步法制备高粘性脲醛缓释肥乳液的方法，其特征在于：所述乳化剂是烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚、黄原胶或可溶性糖类。