CN105399472A - 一种联产液体肥的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联产液体肥的方法及系统，包括尿素硝铵溶液的生产和液体复合肥的生产，所述尿素硝铵溶液的生产为将硝铵溶液、尿素溶液和脱盐水混合后得到尿素硝铵溶液，一部分尿素硝铵溶液包装成产品，另一部分尿素硝铵溶液与聚磷酸铵、硫酸钾及中微量元素混合，再加入螯合剂进行反应后包装即得液体复合肥。该系统包括尿素硝铵溶液生产单元和液体复合肥生产单元，所述尿素硝铵溶液生产单元包括依次连接的混合器、冷却器Ⅰ、给料槽Ⅰ和储槽Ⅰ；所述液体复合肥生产单元包括依次连接反应釜、冷却器Ⅱ、给料槽Ⅱ和储槽Ⅱ；所述混合器的出口分别与冷却器Ⅰ的进口和反应釜的进口相连。既降低了生产成本；又满足作物不同时期需要不同的肥料。

Description

一种联产液体肥的方法及系统

技术领域

本发明涉及化肥生产领域，尤其涉及一种联产液体肥的方法及系统。

背景技术

液体化肥包括液体复合肥和尿素硝铵溶液，液体肥料在国外已得到了较为广泛的应用，在美国液体肥料占复合肥总量的15％以上，占化肥总量的30％左右。英国、德国、比利时、荷兰、墨西哥、俄罗斯等国也都在大量使用各种液体肥料。国外发达农业国家水肥一体化技术应用广泛，液体复合肥和尿素-硝铵溶液作为液体肥料随着该技术的推广也在发展壮大。其中尿素-硝铵溶液作为第二大氮肥品种，美国等国家使用量超过尿素。

在我国的化肥产品中，氮磷钾比例失调以及磷肥产品中高浓度磷复肥产品比例太低，远跟不上农业发展的需要。近年来，我国在农业现代化上做了大量的工作，农民的科学种田意识大大增强，对施用化肥的氮磷钾比例认识越来越深，已从过去施用单一化肥向复混肥方向转变。由于氮肥与磷钾肥施用不平衡，造成氮素的浪费和肥效下降，不能真正发挥化肥的协同作用。因此加大资金投入，大力增加高浓度肥料和优质磷复肥的产量，进一步调整氮磷钾比例，是我国化肥工业特别是磷肥工业发展的必由之路。高浓度NPK液体化肥高效追肥，省工又省力，在我国具有较广阔的市场前景。

近两年来，在国家水肥一体化的大好政策的引领下，中国水溶肥进入快速发展时期。从国家政策来看，水溶肥具有节水、节肥、省工、高产等优势，被认定为发展现代农业的重大技术，更是保障国家粮食安全的战略选择。2013年初，农业部办公厅下发的《水肥一体化》技术指导意见中要求“2015年中国水肥一体化，新增推广面积5000万亩，推广总面积将达到8000万亩”。中国水肥一体化已从当年的“高端农业”、“形象工程”，开始向普及应用发展，当前中国已经具备了大力发展水肥一体化的有利条件。

国内尿素、硝铵产能已严重过剩，装置又单一运行，限制了行业的发展。尿素装置和硝铵生产装置生产过程中浓缩造粒均需消耗大量的能量，而随着水肥一体化技术的发展，装置联产直接生产液体肥为产业链联合与发展提供条件。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供了一种联产液体肥的方法及系统，从而实现了尿素硝铵溶液和液体复合肥的联产。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种联产液体肥的方法，步骤如下：

(1).尿素硝铵的生产：

(1-1).将温度高于80℃质量分数为70-80％的尿素溶液、温度高于90℃质量分数为90-95％的硝铵溶液和脱盐水混合后形成尿素硝铵混合溶液，一部分冷却，另一部分参与液体复合肥的生产；

(1-2).冷却后的混合溶液加入腐蚀抑制剂和脱盐水，调节pH为6.5-7.5；

(1-3).包装、灌装；

(2).液体复合肥的生产：

(2-1).按配比将聚磷酸铵、硫酸钾、中微量元素和水加入到尿素硝铵混合溶液中进行混合；所述尿素硝铵混合溶液、聚磷酸铵、硫酸钾、中微量元素和水的质量比为87-95:1-3:1-3:0.2-2:1-5；

(2-2).加入螯合剂进行螯合反应；调节pH为6.5-7.5；所述螯合剂与聚磷酸铵的质量比为0.3-0.45：1-3；

(2-3).包装、灌装。

本发明直接用生产的高温高浓度的尿素溶液和硝铵溶液生产尿素硝铵溶液，产生了以下优点：1.去除了将尿素和硝铵结晶成固体的步骤，简化了生产尿素和硝铵的生产工艺；2.由于生产后的尿素溶液和硝铵溶液温度较高，其进行混合时，无需再次加热，既降低了能耗，又减少了水的消耗，降低了生产成本。而且由于作物生长时，在不同时期所需要的肥料并不相同，本发明通过联产可以控制氮肥和复合肥的比例，即若作物需要氮肥，则控制多生产尿素硝铵溶液，减少液体复合肥的生产，若作物需要复合肥，则控制少生产尿素硝铵溶液，增加液体复合肥的生产，以满足作物不同时期需要不同的肥料，从而实现液体肥的连续化生产，进一步降低了生产成本。

按照本发明配比生产的液体复合肥一是可使作物根系发达、植株健壮，抗病性提高；二是可使作物产量提高20％左右，提高肥料利用率；三是改善作物品质。

本发明在联产尿素硝铵溶液和液体复合肥的同时，生产的液体肥对于农作物生长起效快、肥效长，且具有降低农业成本、提高肥料利用率、减少肥料投入等优点。

优选的，所述步骤(1-1)中将硝铵溶液、尿素溶液和脱盐水以质量比为1：0.7-1：0-0.3。生产的液体肥的肥效最佳。

优选的，所述步骤(1-1)中的尿素溶液的温度为95±5℃，所述硝铵溶液的温度为127±5℃。进一步降低了能耗和生产成本。

优选的，所述步骤(1-1)中尿素硝铵混合溶液的温度为85±5℃。使尿素硝铵混合溶液在液体复合肥的生产时，不需要更多的能量加热，从而提供高了能量利用率，降低生产成本。

优选的，所述步骤(1-1)中尿素硝铵混合溶液的含N量为28-32％(质量)。含N量为28-32％(质量)的尿素硝铵混合溶液生产的尿素硝铵溶液和液体复合肥的效果最好。

优选的，所述步骤(1-2)中的腐蚀抑制剂为氨水。常用的腐蚀抑制剂通常含有重金属元素，能够污染环境，使用氨水为腐蚀抑制剂，则能够减少对环境的污染，而且能够调节液体肥的pH值，使液体肥处于最佳肥效状态。

优选的，所述步骤(2-2)中的螯合剂为腐殖酸。使液体复合肥具有肥料增效、改良土壤、刺激作物生长、改善农产品质量等作用。

一种联产液体肥的系统，包括尿素硝铵溶液生产单元和液体复合肥生产单元；

所述尿素硝铵溶液生产单元包括依次连接的混合器、冷却器Ⅰ、给料槽Ⅰ和储槽Ⅰ；

所述液体复合肥生产单元包括依次连接反应釜、冷却器Ⅱ、给料槽Ⅱ和储槽Ⅱ；

其中，所述混合器的入口连接尿素溶液管道和硝铵溶液管道，所述混合器的出口分别与冷却器Ⅰ的进口和反应釜的进口相连安装高精度流量计及调节阀。能够实现尿素硝铵溶液和液体复合肥的联合生产，并且通过调节阀的控制，调节分别进入尿素硝铵溶液生产单元和液体复合肥生产单元的尿素硝铵混合溶液的量，从而实时调节尿素硝铵溶液生产量和液体复合肥生产量，以满足作物不同时期需要不同的肥料，从而实现液体肥的连续化生产，进一步降低了生产成本。

优选的，所述混合器为静态混合器。静态混合器能够更好的将原料进行均匀混合，实现溶液中各种元素的均匀分布。

优选的，所述尿素溶液管道上安装高精度流量计及调节阀，所述硝铵溶液管道安装高精度流量计及调节阀。对尿素溶液和硝铵溶液的流量控制，实现尿素溶液和硝铵溶液的加入比例。

本发明的有益效果是：

(1)尿素与硝铵装置联产生产液体肥，尿素溶液与硝铵溶液无需冷却而直接混合，既不改变原产品的生产路线，又可使产品快速高效混匀，间接节约了能源。

(2)液体肥料制作简单，浓度高、可直接与水混合。

(3)本方法即可生产高效尿素硝铵溶液，也可生产多功能液体复合肥，两种化肥均可随时根据不同作物不同时期的需要调整浓度，水肥一体化施加，使用方便。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

其中，1.静态混合器，2.冷却器Ⅰ，3.给料槽Ⅰ，4.储槽Ⅰ，5.反应釜，6.冷却器Ⅱ，7.给料槽Ⅱ，8.储槽Ⅱ。

具体实施方式

如图1所示，一种联产液体肥的系统，包括尿素硝铵溶液生产单元和液体复合肥生产单元；

尿素硝铵溶液生产单元包括依次连接的静态混合器1、冷却器Ⅰ2、给料槽Ⅰ3和储槽Ⅰ4；

液体复合肥生产单元包括依次连接反应釜5、冷却器Ⅱ6、给料槽Ⅱ7和储槽Ⅱ8；

其中，静态混合器1的入口连接尿素溶液管道、硝铵溶液管道和脱盐水管道，静态混合器1的出口分别与冷却器Ⅰ2的进口和反应釜5的进口相连。

尿素溶液管道上安装高精度流量计及调节阀，硝铵溶液管道安装高精度流量计及调节阀，脱盐水管道上安装高精度流量计及调节阀。

实施例1

通过控制尿素溶液管道、硝铵溶液管道和脱盐水管道上的调节阀将来自尿素装置75％尿素溶液(75％w，95±5℃)、92％硝铵溶液(92％w，127±5℃)和脱盐水按照质量比为1:0.96:0.04直接引入到静态混合器1内，直接配成低温(85±5℃)、低浓度的含氮量为32％全水溶性尿素-硝铵溶液，一部分进入到冷却器Ⅰ2中，另一部分进入到液体复合肥生产单元中。尿素与硝铵溶液通过搅拌器在静态混合器内混合均匀，取样分析尿素、硝铵含量，加入适量腐蚀抑制剂氨水，用硝铵生产过程产生的工艺蒸汽冷凝液配成适当浓度的尿素-硝铵溶液，用硝铵蒸发的气氨调节pH值在6.5-7.5之间，合格产品输送到储槽Ⅰ4，进入包装工序灌装。

控制进入到液体复合肥生产单元的低温(85±5℃)、低浓度的含氮量为32％全水溶性尿素-硝铵溶液87份进入到反应釜5中，然后向反应釜5中加入1份聚磷酸铵、1份硫酸钾、0.2份中微量元素和1份水进行混合，加入0.3份螯合剂(腐殖酸)，在聚磷酸铵自身催化下进行螯合反应，待釜内固体全部溶解完全，停止加热，冷却至室温进行灌装即得高浓度大量元素水溶液体复合肥。

实施例2

通过控制尿素溶液管道、硝铵溶液管道和脱盐水管道上的调节阀将来自尿素装置75％尿素溶液(75％w，95±5℃)、92％硝铵溶液(92％w，127±5℃)和脱盐水按照质量比为1:0.84:0.16直接引入到静态混合器1内，直接配成低温(85±5℃)、低浓度的含氮量为30％全水溶性尿素-硝铵溶液，一部分进入到冷却器Ⅰ2中，另一部分进入到液体复合肥生产单元中。尿素与硝铵溶液通过搅拌器在静态混合器内混合均匀，取样分析尿素、硝铵含量，加入适量腐蚀抑制剂氨水，用硝铵生产过程产生的工艺蒸汽冷凝液配成适当浓度的尿素-硝铵溶液，用硝铵蒸发的气氨调节pH值在6.5-7.5之间，合格产品输送到储槽Ⅰ4，进入包装工序灌装。

控制进入到液体复合肥生产单元的低温(85±5℃)、低浓度的含氮量为30％全水溶性尿素-硝铵溶液90份进入到反应釜5中，然后向反应釜5中加入2份聚磷酸铵、2份硫酸钾、1份中微量元素和3份水进行混合，加入0.4份螯合剂(腐殖酸)，在聚磷酸铵自身催化下进行螯合反应，待釜内固体全部溶解完全，停止加热，冷却至室温进行灌装即得高浓度大量元素水溶液体复合肥。

实施例3

通过控制尿素溶液管道、硝铵溶液管道和脱盐水管道上的调节阀将来自尿素装置75％尿素溶液(75％w，95±5℃)、92％硝铵溶液(92％w，127±5℃)和脱盐水按照质量比为1:0.72:0.28直接引入到静态混合器1内，直接配成低温(85±5℃)、低浓度的含氮量为28％全水溶性尿素-硝铵溶液，一部分进入到冷却器Ⅰ2中，另一部分进入到液体复合肥生产单元中。尿素与硝铵溶液通过搅拌器在静态混合器内混合均匀，取样分析尿素、硝铵含量，加入适量腐蚀抑制剂氨水，用硝铵生产过程产生的工艺蒸汽冷凝液配成适当浓度的尿素-硝铵溶液，用硝铵蒸发的气氨调节pH值在6.5-7.5之间，合格产品输送到储槽Ⅰ4，进入包装工序灌装。

控制进入到液体复合肥生产单元的低温(85±5℃)、低浓度的含氮量为28％全水溶性尿素-硝铵溶液95份进入到反应釜5中，然后向反应釜5中加入3份聚磷酸铵、3份硫酸钾、2份中微量元素和5份水进行混合，加入0.45份螯合剂(腐殖酸)，在聚磷酸铵自身催化下进行螯合反应，待釜内固体全部溶解完全，停止加热，冷却至室温进行灌装即得高浓度大量元素水溶液体复合肥。

实施例4

通过控制尿素溶液管道、硝铵溶液管道和脱盐水管道上的调节阀将来自尿素装置70％尿素溶液(70％w，95±5℃)、95％硝铵溶液(95％w，127±5℃)和脱盐水按照质量比为1:1:0直接引入到静态混合器1内，直接配成低温(85±5℃)、低浓度的含氮量为30％全水溶性尿素-硝铵溶液，一部分进入到冷却器Ⅰ2中，另一部分进入到液体复合肥生产单元中。尿素与硝铵溶液通过搅拌器在静态混合器内混合均匀，取样分析尿素、硝铵含量，加入适量腐蚀抑制剂氨水，用硝铵生产过程产生的工艺蒸汽冷凝液配成适当浓度的尿素-硝铵溶液，用硝铵蒸发的气氨调节pH值在6.5-7.5之间，合格产品输送到储槽Ⅰ4，进入包装工序灌装。

控制进入到液体复合肥生产单元的低温(85±5℃)、低浓度的含氮量为30％全水溶性尿素-硝铵溶液89份进入到反应釜5中，然后向反应釜5中加入1.5份聚磷酸铵、1.5份硫酸钾、0.8份中微量元素和2份水进行混合，加入0.35份螯合剂(腐殖酸)，在聚磷酸铵自身催化下进行螯合反应，待釜内固体全部溶解完全，停止加热，冷却至室温进行灌装即得高浓度大量元素水溶液体复合肥。

实施例5

通过控制尿素溶液管道、硝铵溶液管道和脱盐水管道上的调节阀将来自尿素装置80％尿素溶液(80％w，95±5℃)、90％硝铵溶液(90％w，127±5℃)和脱盐水按照质量比为1:0.7:0.3直接引入到静态混合器1内，直接配成低温(85±5℃)、低浓度的含氮量为28％全水溶性尿素-硝铵溶液，一部分进入到冷却器Ⅰ2中，另一部分进入到液体复合肥生产单元中。尿素与硝铵溶液通过搅拌器在静态混合器内混合均匀，取样分析尿素、硝铵含量，加入适量腐蚀抑制剂氨水，用硝铵生产过程产生的工艺蒸汽冷凝液配成适当浓度的尿素-硝铵溶液，用硝铵蒸发的气氨调节pH值在6.5-7.5之间，合格产品输送到储槽Ⅰ4，进入包装工序灌装。

控制进入到液体复合肥生产单元的低温(85±5℃)、低浓度的含氮量为28％全水溶性尿素-硝铵溶液93份进入到反应釜5中，然后向反应釜5中加入2.5份聚磷酸铵、2.5份硫酸钾、1.5份中微量元素和4份水进行混合，加入0.37份螯合剂(腐殖酸)，在聚磷酸铵自身催化下进行螯合反应，待釜内固体全部溶解完全，停止加热，冷却至室温进行灌装即得高浓度大量元素水溶液体复合肥。

本发明中生产的尿素-硝铵溶液能够使农作物生长起效快、肥效长，尤其是对玉米使用之后，植株生长旺盛，穗大、颗粒饱满，增产效果明显，增收产量在35％以上，减少了肥料的施用量，降低农业成本，提高肥料利用率，减少肥料投入。

本发明中生产的液体复合肥一是可使作物根系发达、植株健壮，抗病性提高；二是可使作物产量提高20％左右，提高肥料利用率；三是改善作物品质。此外，通过喷灌、滴灌和机械深施等手段施用，其氮肥利用率可达80％。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种联产液体肥的方法，其特征是，步骤如下：

(1).尿素硝铵的生产：

(1-1).将温度高于80℃质量分数为70-80％的尿素溶液、温度高于90℃质量分数为90-95％的硝铵溶液和脱盐水混合后形成尿素硝铵混合溶液，一部分冷却，另一部分参与液体复合肥的生产；

(1-2).冷却后的混合溶液加入腐蚀抑制剂和脱盐水，调节pH为6.5-7.5；

(1-3).包装、灌装；

(2).液体复合肥的生产：

(2-1).按配比将聚磷酸铵、硫酸钾、中微量元素和水加入到尿素硝铵混合溶液中进行混合；所述尿素硝铵混合溶液、聚磷酸铵、硫酸钾、中微量元素和水的质量比为87-95:1-3:1-3:0.2-2:1-5；

(2-2).加入螯合剂进行螯合反应；调节pH为6.5-7.5；所述螯合剂与聚磷酸铵的质量比为0.3-0.45：1-3；

(2-3).包装、灌装。

2.如权利要求1所述的一种联产液体肥的方法，其特征是，所述步骤(1-1)中将硝铵溶液、尿素溶液和脱盐水以质量比为1：0.7-1：0-0.3。

3.如权利要求1所述的一种联产液体肥的方法，其特征是，所述步骤(1-1)中的尿素溶液的温度为95±5℃，所述硝铵溶液的温度为127±5℃。

4.如权利要求1所述的一种联产液体肥的方法，其特征是，所述步骤(1-1)中尿素硝铵混合溶液的温度为85±5℃。

5.如权利要求1所述的一种联产液体肥的方法，其特征是，所述步骤(1-1)中尿素硝铵混合溶液的含N量为28-32％(质量)。

6.如权利要求1所述的一种联产液体肥的方法，其特征是，所述步骤(1-2)中的腐蚀抑制剂为氨水。

7.如权利要求1所述的一种联产液体肥的方法，其特征是，所述步骤(2-2)中的螯合剂为腐殖酸。

8.一种联产液体肥的系统，其特征是，包括尿素硝铵溶液生产单元和液体复合肥生产单元；

所述尿素硝铵溶液生产单元包括依次连接的混合器、冷却器Ⅰ、给料槽Ⅰ和储槽Ⅰ；

所述液体复合肥生产单元包括依次连接反应釜、冷却器Ⅱ、给料槽Ⅱ和储槽Ⅱ；

其中，所述混合器的入口连接尿素溶液管道和硝铵溶液管道，所述混合器的出口分别与冷却器Ⅰ的进口和反应釜的进口相连，所述冷却器Ⅰ的进口和反应釜的进口均安装高精度流量计及调节阀。

9.如权利要求8所述的一种联产液体肥的系统，其特征是，所述混合器为静态混合器。

10.如权利要求8所述的一种联产液体肥的系统，其特征是，所述尿素溶液管道上安装高精度流量计及调节阀，所述硝铵溶液管道安装高精度流量计及调节阀。