CN104478597A - 一种生产脲甲醛缓释肥联产海藻酸液体肥工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产脲甲醛缓释肥联产海藻酸液体肥工艺，水升温至70~80℃时加入部分尿素并加入甲醛；pH4.4~4.6下待温度上升至62~68℃左右时投放余量尿素，反应30~90分钟，加碱调pH值到8左右，终止反应；将物料打入压滤机压榨，干物料经过干燥得到脲甲醛；压滤液体中加入海藻提取液，搅拌均匀得到海藻酸液体肥。本发明脲甲醛缓释肥生产工艺采用了pH4.4~4.6酸性条件下的一步法脲甲醛制备，并通过提高pH值至8左右结束反应的独特方法，操作简单，反应时间短，大幅度缩短了生产周期，提高了生产效率。

Description

一种生产脲甲醛缓释肥联产海藻酸液体肥工艺

技术领域

本发明涉及一种脲甲醛缓释肥的生产工艺方法，并涉及脲甲醛缓释肥生产过程中联产海藻酸液体肥的工艺方法。

背景技术

脲甲醛缓释肥生产的核心工艺是，尿素与甲醛在一定条件下经过羟基化加成反应和亚甲基化缩合反应两步反应制得。第一步：羟基化反应，甲醛与尿素水溶液在碱性条件下加热，进行加成反应生成一羟甲基脲和二羟甲基脲。第二步：当羟甲基尿素溶液酸化时，羟甲基脲与尿素会继续缩合发生亚甲基化放热反应，形成部分或大部分不溶于水的不同聚合度的甲叉脲，总称脲甲醛。传统的脲甲醛缓释肥生产工艺存在操作繁琐和生产周期长的缺点。

另一方面，传统的脲甲醛缓释肥生产工艺中，特别是固体肥料生产工艺中，压滤浓缩产生的液体料一般排放出系统，不仅造成资源浪费，而且增加了污水处理的难度。

发明内容

本发明旨在提供一种生产脲甲醛缓释肥联产海藻酸液体肥工艺，所要解决的技术问题是，第一、简化脲甲醛缓释肥生产工艺，缩短生产周期；第二、利用压榨产生的液体料制备海藻酸液体肥，实现综合利用。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案。

一种生产脲甲醛缓释肥联产海藻酸液体肥工艺，其特征在于按照以下步骤进行：

1）、在反应釜中加入1m³水，加热升温至70~80℃，加入尿素700~900Kg，待尿素溶解后向反应釜中加入甲醛0.7~0.9m³，甲醛需在10~15分钟内加完；

2）、加酸调节pH值，当pH值达到4.4~4.6之间时，停止加酸；待温度上升至62~68℃左右时，投放尿素150~250Kg，温度控制在58~62℃左右，并将pH值控制在4.4~4.6之间，反应30~90分钟，加碱调pH值到8左右，终止反应；

3）、将物料打入压滤机，压榨至脲甲醛含水量在20~30%，干物料经过烘干系统干燥得到脲甲醛粉末，经造粒工序得到脲甲醛缓释肥颗粒；压滤液体中加入5%~10%的海藻提取液，搅拌均匀得到海藻酸液体肥。

其中所述的海藻提取液按照以下方法生产：

1）、干海藻粉碎后常温浸泡3~5小时，加入干海藻重量1.0%~2.0%的柠檬酸钾软化消化3~5小时，然后离心分离得海藻渣和海藻溶液；

2）、在所述的海藻渣中加入海藻渣质量30%~50%的水，调pH值至5.0~8.0；按照海藻滤渣、微生物菌种、培养基100：10~15：15~20的质量配比在海藻渣中加入微生物菌种和培养基，28~33℃条件下发酵4~6天，然后离心分离得发酵溶液；所述微生物菌种为乳酸菌和酵母菌按照质量比1：1~1.5混合的菌种；

3）、将第1）步制备的海藻溶液和第2）步制备的发酵溶液混合均匀，常温下静置1~2天得到海藻提取液。

本发明的特点在于：

第一、本发明脲甲醛缓释肥生产工艺采用了pH4.4~4.6酸性条件下的一步法脲甲醛制备，并通过提高pH值至8左右结束反应的独特方法，操作简单，反应时间短，大幅度缩短了生产周期，提高了生产效率。

第二、利用压榨产生的液体料制备海藻酸液体肥，充分利用了脲甲醛缓释肥生产中排出的尿素，实现了尿素的综合利用，并节约了能源和水资源。

第三、海藻肥具有抗病功效，能够调节细胞质和叶绿体的渗透压，促进酶在植物受病伤害的细胞内转化为活跃的抵抗性化学物质，增强抗虫、抗病菌能力。海藻肥还有肥料养分全面均衡，能够改良土壤，培肥地力，促进作物根系发育，提高光合利用率，促进作物生长，提高作物品质等作用。本发明海藻提取液制备中采用了比较温和的反应环境，克服了传统方式（比如强酸、强碱、高温、高压提取）破坏海藻有效成分的缺陷。

附图说明

图1是本发明脲甲醛缓释肥料释放实验的氮素释放曲线图。

图2是本发明盆栽实验不同肥料处理玉米株高曲线图。

图3是本发明盆栽实验不同肥料处理玉米生物量曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

海藻提取液制备例例：

1）、干海藻粉碎后常温浸泡3~5小时，加入干海藻重量1.5%的柠檬酸钾软化消化3~5小时，然后离心分离得海藻渣和海藻溶液；

2）、在所述的海藻渣中加入海藻渣质量40%的水，调pH值至7.5；按照海藻滤渣、微生物菌种、培养基100：15：20的质量配比在海藻渣中加入微生物菌种和培养基，30~32℃条件下发酵5天，然后离心分离得发酵溶液；所述微生物菌种为乳酸菌和酵母菌按照质量比1：1混合的菌种；

3）、将第1）步制备的海藻溶液和第2）步制备的发酵溶液混合均匀，常温下静置2天得到海藻提取液。

联产例一

在反应釜中加入1m³水，加热升温至75℃，加入尿素800Kg，待尿素溶解后打开甲醛泵向反应釜中加入甲醛0.8m³，甲醛在10分钟内加完。

此时温度在40℃左右，开始加酸调节pH值，加酸时需要缓慢加入，当pH值达到4.4~4.6之间时，停止加酸。此时温度慢慢上升（反应放热升温），观察反应釜物料情况。待温度上升至65℃（反应放热升温）左右时，投放尿素200Kg，观察温度，温度控制在60℃左右（如过高采用循环水冷却降温），同时观察pH值，将pH值控制在4.4~4.6之间，反应60分钟，加碱调pH值到8左右，终止反应。

结束后，通过隔膜泵将物料打入压滤机，经压滤机两次压榨，（压滤后脲甲醛含水量在25%左右），干物料经过烘干系统（烘干系统温度控制在80~82℃）。干燥得到脲甲醛粉末，经造粒工序得到脲甲醛缓释肥颗粒。

将压滤液体中加入8%的海藻提取液，搅拌均匀得到海藻酸液体肥。

联产例二

在反应釜中加入1m³水，加热升温至70℃，加入尿素700Kg，待尿素溶解后打开甲醛泵向反应釜中加入甲醛0.7m³，甲醛在15分钟内加完。

此时温度在40℃左右，开始加酸调节pH值，加酸时需要缓慢加入，当pH值达到4.4~4.6之间时，停止加酸。此时温度慢慢上升（反应放热升温），观察反应釜物料情况。待温度上升至62℃（反应放热升温）左右时，投放尿素150Kg，观察温度，温度控制在60℃左右（如过高采用循环水冷却降温），同时观察pH值，将pH值控制在4.4~4.6之间，反应90分钟，加碱调pH值到8左右，终止反应。

结束后，通过隔膜泵将物料打入压滤机，经压滤机两次压榨，（压滤后脲甲醛含水量在28~30%），干物料经过烘干系统（烘干系统温度控制在85℃）。干燥得到脲甲醛粉末，经造粒工序得到脲甲醛缓释肥颗粒。

将压滤液体中加入5%的海藻提取液，搅拌均匀得到海藻酸液体肥。

联产例三

在反应釜中加入1m³水，加热升温至80℃，加入尿素900Kg，待尿素溶解后打开甲醛泵向反应釜中加入甲醛0.9m³，甲醛在10分钟内加完。

此时温度在40℃左右，开始加酸调节pH值，加酸时需要缓慢加入，当pH值达到4.4~4.6之间时，停止加酸。此时温度慢慢上升（反应放热升温），观察反应釜物料情况。待温度上升至68℃（反应放热升温）左右时，投放尿素250Kg，观察温度，温度控制在60℃左右（如过高采用循环水冷却降温），同时观察pH值，将pH值控制在4.4~4.6之间，反应30分钟，加碱调pH值到8左右，终止反应。

结束后，通过隔膜泵将物料打入压滤机，经压滤机两次压榨，（压滤后脲甲醛含水量在20%），干物料经过烘干系统（烘干系统温度控制在75℃）。干燥得到脲甲醛粉末，经造粒工序得到脲甲醛缓释肥颗粒。

将压滤液体中加入10%的海藻提取液，搅拌均匀得到海藻酸液体肥。

    以下是本发明有关实验数据。

一、脲甲醛缓释肥料释放实验。

实验试样：本发明联产例一制备的脲甲醛缓释肥料；对照试样：本发明联产例所用的尿素。

培养管：PVC材料，高15cm、直径3cm。

供试土壤：烟台棕壤土。

实验处理及方法：土壤经风干挑出杂物，磨碎过2mm筛，精确称取脲甲醛缓释肥料和尿素各1.000g，各自与100g供试土壤混匀并分别装入培养管。轻轻震荡培养管，使得土壤颗粒分布均匀密实紧贴管壁，以防止水分顺着管壁留下，培养管底层和上层铺有清洗好的细沙和滤纸。加入25ml（100g土的田间持水量）去离子水，然后将培养管上部用保鲜膜覆盖，并在保鲜膜上用针扎小孔，目的在于保持通气的同时减少培养管中水分的蒸发，从而保持培养管中的相对湿度，放入25℃恒温培养箱中进行培养。到24小时进行第一次淋洗，向培养管分次加入总计100ml蒸馏水，收集淋洗液。测全氮含量。然后每隔3天、5天、10天、20天、30天、40天、50天、60天、70天、80天、90天各淋洗一次，至脲甲醛缓释肥料溶解率趋于稳定，以尿素为对照，并设定无肥处理为空白，重复处理3次取平均值。得到图1所示的释放曲线图。

从图1中可见，尿素5天以内释放速率几乎为直线，氮素以每天6.9%速率释放，释放曲线明显拐点出现在第5天，氮素累计释放已经达到70%，5天以后曲线平缓，后期淋洗氮素增加量很少。与尿素释放曲线性状相比，脲甲醛肥料释放曲线明显低于尿素的释放曲线。脲醛肥料释放曲线平缓，一直呈现上升趋势，说明脲醛肥料释放速率比尿素低，后期释放较为匀速，显示持续供肥性；在10天时释放35%左右，30天时氮素累计释放47%，30天后仍然有持续氮素释放，到90天时能释放约63%的氮素。

    二、盆栽实验。

供试土壤：烟台棕壤土，过筛2mm。

实验试样：本发明联产例一制备的脲甲醛缓释肥料；对照试样：本发明联产例所用的尿素。

供试植物：金海5号玉米。

实验盆：选用高30cm，直径为20cm的塑料盆，每盆装4kg风干土。

盆栽实验在五洲丰农业科技有限公司实验基地进行，实验期90天，6月5日播种，每盆四粒。实验设3个处理，分别为：空白对照（不施氮肥）、尿素对照、脲甲醛缓释肥料处理。每个处理3个重复，共9盆。按照每亩施用纯氮12.5kg，五氧化二磷12kg，氧化钾10kg，保证磷钾供应充足。脲甲醛和尿素处理每盆施纯N量为1.000g。所有处理使用磷、钾肥量相同，每盆施用P₂O₅、K₂O分别为0.96g和0.8g，磷肥为过磷酸钙，含P₂O₅15.0%，钾肥为KCl，含K₂O62%，将所有肥料一次与土壤充分混匀后装盆。

挑选籽粒饱满的玉米种子，用蒸馏水反复冲洗干净，将种子半浸泡于培养皿中，在 25℃下培养 24h。待种子露白后，用镊子将种子芽朝上放入土中，以均匀分布在塑料盆内为宜，每盆种植玉米3粒，出苗4天后间苗，保留长势相同的健壮苗一株。玉米生长期间进行定期定量灌水等常规管理，以保持适宜水分含量。

塑料盆放置采用随机排列，并随时调换位置以确保环境基本一致。观查并记录玉米长势，叶色，株高等。90天时将玉米收获，测定植株生物量（包括根和地上部分）。

不同肥料处理玉米株高见图2。

从图2中可以看出，施肥处理玉米的生长速率和株高要明显高于未施氮肥处理。40天前，尿素处理玉米生长速度较快，脲甲醛肥料处理玉米生长稍慢，不施氮肥处理生长最为缓慢；40天到60天，尿素处理玉米生长趋缓，脲甲醛处理生长速度加快，60天时已经超过尿素处理的玉米株高；90天收获时尿素、脲甲醛处理玉米株高差异不是太大，但是明显高于不施氮肥处理。结论：40天前尿素氮素供应充足，脲甲醛肥料氮素释放适中；40-60天尿素供氮量减少，脲甲醛肥料持续供应充足氮素；60天到收获，脲甲醛肥料仍然可以供应充足的氮素。

不同肥料处理玉米生物量见图3。

从图3可以看出，施肥处理的玉米生物量都要明显高于未施肥处理。脲甲醛肥料处理生物量比尿素处理提高11.5%，比未施肥处理提高38.8%。

    三、海藻酸液体肥实验。

供试作物：甜椒。

实验设计：实验采取随机区组设计，小区面积40m²，每个实验处理重复4次，外设保护行。实验地点地势平坦，土壤肥力中等均匀，有排灌条件，其它栽培管理措施同大田一致。

实验安排在五洲丰农业科技有限公司实验基地，土壤类型为棕壤，土壤有机质含量为1.06%，碱解氮74.1mg/kg，速效磷9.8mg/kg，速效钾69.4mg/kg。实验设2个处理：处理1：海藻肥+常规施肥。海藻肥用量为7.2g/小区/次，分别于花期、结果期、始采期稀释500倍喷施。处理2（CK）：等量清水喷施+常规施肥。实验结果见表1。

表1  甜椒喷施海藻肥对产量的影响

由表1可知，在烟台棕壤土上甜椒喷施海藻肥每公顷较对照增产4500kg，增产率为7.7%。经t检验，在烟台棕壤上甜椒喷施海藻肥较对照产量差异达显著水平。

Claims (2)

1.一种生产脲甲醛缓释肥联产海藻酸液体肥工艺，其特征在于按照以下步骤进行：

1）、在反应釜中加入1m³水，加热升温至70~80℃，加入尿素700~900Kg，待尿素溶解后向反应釜中加入甲醛0.7~0.9m³，甲醛需在10~15分钟内加完；

2）、加酸调节pH值，当pH值达到4.4~4.6之间时，停止加酸；待温度上升至62~68℃左右时，投放尿素150~250Kg，温度控制在58~62℃左右，并将pH值控制在4.4~4.6之间，反应30~90分钟，加碱调pH值到8左右，终止反应；

3）、将物料打入压滤机，压榨至脲甲醛含水量在20~30%，干物料经过烘干系统干燥得到脲甲醛粉末，经造粒工序得到脲甲醛缓释肥颗粒；压滤液体中加入5%~10%的海藻提取液，搅拌均匀得到海藻酸液体肥。

2.根据权利要求1所述的生产脲甲醛缓释肥联产海藻酸液体肥工艺，其特征在于其中所述的海藻提取液按照以下方法生产：

1）、干海藻粉碎后常温浸泡3~5小时，加入干海藻重量1.0%~2.0%的柠檬酸钾软化消化3~5小时，然后离心分离得海藻渣和海藻溶液；

2）、在所述的海藻渣中加入海藻渣质量30%~50%的水，调pH值至5.0~8.0；按照海藻滤渣、微生物菌种、培养基100：10~15：15~20的质量配比在海藻渣中加入微生物菌种和培养基，28~33℃条件下发酵4~6天，然后离心分离得发酵溶液；所述微生物菌种为乳酸菌和酵母菌按照质量比1：1~1.5混合的菌种；

3）、将第1）步制备的海藻溶液和第2）步制备的发酵溶液混合均匀，常温下静置1~2天得到海藻提取液。