CN105980335A - 具有减少的缩二脲含量的肥料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了木质素化合物用于制备具有减少的缩二脲含量的尿素肥料的用途。

Description

具有减少的缩二脲含量的肥料

发明领域

本发明提供具有减少的缩二脲含量的肥料。

背景技术

尿素通常被作为肥料使用，向植物供给氮。缩二脲是植物毒素(即对植物有毒的物质)且在尿素肥料生产过程中作为杂质形成。缩二脲干扰植物中的氮代谢和蛋白质的合成。

减少肥料中缩二脲的量是期望的。US 2009 019906公开了一种其中使用离心泵的生产尿素肥料的方法。该泵的使用允许使用更短的管道，从而在尿素合成过程中降低停留时间和减少缩二脲形成。

本发明人寻求制备具有减少的缩二脲浓度的尿素肥料。

发明概述

因此，本发明提供木质素化合物用于制备具有减少的缩二脲含量的尿素肥料的用途。

已知向尿素肥料中掺入木质素化合物来改善肥料的物理性能，例如描述于US 4,676,821中。但是，本发明人已有利地认识到，木质素化合物可用于减少尿素肥料中缩二脲的含量。本发明人相信，在尿素肥料生产过程中，木质素化合物的存在可以减少缩二脲的形成，特别是当组分以50-99.9wt％的尿素和0.01-0.25wt％的木质素的量存在时。

发明详述

在本发明中，木质素化合物被掺入尿素肥料中。木质素化合物适宜为木质素磺酸盐。木质素磺酸盐的实例包括木质素磺酸铵、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙和木质素磺酸钾。优选的是，所述木质素磺酸盐是木质素磺酸钙。

木质素化合物来源于木质素，其发现于植物例如树的细胞物质中。

木质素包含聚合的丙基苯酚取代的部分，其在碳骨架的不同位置处通过苯氧基团互相连接。木质素磺酸盐可通过亚硫酸盐工艺从木质素制备，其中合适的原料如木材在140-170℃使用亚硫酸氢钙的水溶液在酸性条件下被消化。在所述条件下形成苄基正离子，其由亚硫酸根离子淬灭，产生的磺化衍生物，并分离。

R＝H，烷基，芳基

R₁＝H，相邻的木质素单元

R₂＝相邻的木质素单元

该工艺的细节例如描述于Monomers，Polymers and Composites from RenewableResources；M.N.Belgacem，A.Gandini；Elsevier2008，225-241。

根据反应条件的性质，产生的木质素磺酸盐可含有化学连接于木质素磺酸盐分子骨架的碳水化合物部分。这种材料发现作为糖化木质素磺酸盐商业应用，其可例如根据生产条件具有高达35wt％的碳水化合物含量。糖化木质素磺酸盐混合物经过酒精发酵或通过超滤的选择性化学处理可用于除去糖含量以产生脱糖的木质素磺酸钙。

在本发明中使用的木质素磺酸盐可以是糖化木质素磺酸盐或脱糖木质素磺酸盐，且可来源于软木或硬木原料。

例如，来源于硬木的糖化木质素磺酸盐和来源于软木的脱糖木质素磺酸盐已被发现是特别有用的。

优选地，所述木质素磺酸盐中碳水化合物的含量(通过TAPPI测试方法T249cm-85(涉及酸处理，随后用气相色谱法分析)测定)可以为至多35wt％，更优选至多15wt％，甚至更优选至多5wt％。

所述木质素磺酸盐的分子量可以相当大地变化，且可以是例如在7000-35000道尔顿，优选12000-28000道尔顿的范围内。

术语木质素磺酸盐还涵盖不同离子的混合盐，如木质素磺酸钾/钠或木质素磺酸钾/钙。

肥料中木质素化合物的量基于尿素肥料组合物的重量适宜地为至少0.01wt％。木质素化合物的量适宜地小于1wt％，更优选小于0.5wt％，最优选小于0.25wt％。

肥料中尿素的量基于尿素肥料组合物的重量适宜地为至少50wt％。尿素的量适宜地小于99.9wt％。

在一个优选的实施方案中，所述尿素肥料为尿素-硫肥料，其包含尿素和单质硫。在尿素-硫肥料中的单质硫可以是通过Claus工艺得到的高纯度(＞99.9％S)化学硫。然而，也可以用显著低纯度的单质硫。这些单质硫的实例为通过硫熔化和过滤操作得到的硫滤饼和通过各种化学和生物硫化氢气体去除工艺得到的硫。通常，这样的任何地方的硫源可含有30-99.9wt％，优选为50-99.5wt％，更优选为60-99.0wt％的硫，余量包含石灰、石膏、二氧化硅、铁和其他痕量物质。

肥料中单质硫的量基于尿素-硫肥料组合物的重量适宜地为至少5wt％。硫的量适宜地小于60wt％，更优选小于50wt％，最优选小于40wt％。

木质素化合物的优选量为在降低成本(并因此减少木质素化合物的量)和达到缩二脲足够的减少之间的平衡。

当所述肥料包含尿素和硫二者时，尿素和硫适宜地均匀地分散于整个肥料中。不期望将硫涂覆在尿素的表面。木质素化合物适合均匀地分散在整个尿素肥料中。

所述尿素肥料可以包括附加的植物营养素。这样的植物营养素可以选自，但不限于钾、磷、氮、硼、硒、钠、锌、锰、铁、铜、钼、钴、钙、镁和它们的组合。这些营养成分可以以单质形式或以盐的形式如氧化物、氢氧化物、硫酸盐、硝酸盐、卤化物或磷酸盐的形式提供。附加的植物微量营养素的量取决于所需的肥料的种类，且通常基于肥料的总重量在0.1-30wt％的范围内，优选在0.5-20wt％的范围内。

所述尿素肥料可通过如下的方法制备，其中包含液体尿素的流与木质素化合物混合，并将所述液体成形为肥料颗粒。

在其中所述肥料是尿素-硫肥料的优选的实施方案中，所述肥料可以通过包括以下步骤的工艺制备：

(a)提供包含液体尿素的第一流；

(b)提供包含液态单质硫的第二流；

(c)在木质素化合物的存在下，将第一流和第二流在混合装置中混合，以形成包含涂覆有木质素化合物层的微囊化单质硫颗粒的乳液，其中施加的温度大于135℃，以保持混合装置中的单质硫和尿素基本上为液态形式；和

(d)将步骤(c)获得的乳液进行一个或多个进一步的处理步骤，以得到尿素-硫肥料。

步骤(c)使用了混合装置。步骤(c)中使用的混合装置可适宜地为分散磨机，其中转子在开槽定子或静态混合器内转动。优选地，所述混合装置为分散磨机。

在步骤(c)中，可以添加一种或多种附加的植物营养素和/或可以添加消泡剂。

在步骤(d)中，步骤(c)中得到的乳液进行一个或多个进一步的处理步骤，以得到尿素-硫肥料。所述一个或多个进一步的处理步骤包括使所述乳液进行成形工艺以获得尿素-硫肥料。成形工艺可以适当地为成粒工艺、造粒工艺、压紧工艺(compaction process)、片剂成形工艺或压缩工艺。

步骤(c)中得到的单质硫颗粒的乳液可与一种或多种其它组分组合以获得乳液和所述一种或多种其它组分的混合物，并且这可在步骤(d)进行成形处理。所述一种或多种其它组分可以是其它肥料产品。例如，在供应至步骤(d)中的成形处理之前，磷酸盐岩可添加至单质硫颗粒的乳液中，从而提供尿素-硫-磷酸盐岩肥料。或者，在被供应至步骤(d)的成形处理之前，氯化钾可以被添加至单质硫颗粒的乳液中，从而提供尿素-硫-氯化钾肥料。在一个实施方式中，当磷酸是热的时候且在其被供应至步骤(d)的成形处理之前，磷酸可以被添加到单质硫颗粒的乳液中。磷酸将与尿素反应，从而提供尿素-磷酸盐-硫肥料。在另一个实施方案中，尿素-硫乳液或形成的尿素-硫肥料与NPK肥料可通过将尿素-硫乳液添加入NPK肥料产品工艺(肥料成形之前)，或通过共混尿素-硫肥料颗粒与NPK肥料颗粒而进行组合。

可以掺入尿素-硫肥料中的另一种材料是粘土如膨润土。适宜地，在被供应至步骤(d)中的成形处理之前，粘土可以被添加到单质硫颗粒的乳液中。

适宜地，所述尿素肥料中缩二脲的量基于尿素肥料的重量小于1.5wt％，更优选小于1wt％，最优选小于0.75wt％。

本发明使得本领域技术人员能够制备具有减少的缩二脲含量的尿素肥料，即本领域技术人员可以制备相较于在其它方面相同但不包含木质素化合物的肥料具有更低缩二脲含量的肥料。缩二脲含量可以使用IFDC方法来测定：缩二脲-分光光度法TSU-AL AP-1002，2002。

进行了实验以证明木质素化合物可用于减少尿素中的缩二脲含量。

实施例

熔融尿素和熔融硫的三种混合物保持在135-145℃的温度持续的时间，直到发展具有显著缩二脲浓度。测定混合物的缩二脲含量，并将市售木质素磺酸钙(50％w/w)加入到该混合物中，得到最终浓度为以总重量计0.1％w/w的木质素磺酸钙。在所述混合物的在加入木质素磺酸钙之前和之后，测定混合物的缩二脲含量，并示于表1中。

表1：

对于混合物1和2，加入木质素磺酸钙导致缩二脲浓度降低。对于混合物3，情况并非如此。

Claims (8)

1.木质素化合物用于制备具有降低的缩二脲含量的尿素肥料的用途。

2.根据权利要求1所述的木质素化合物的用途，其中所述肥料中所述缩二脲含量基于所述尿素肥料的重量低于1.5wt％。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的木质素化合物的用途，其中所述木质素化合物是木质素磺酸盐。

4.根据权利要求3所述的木质素化合物的用途，其中所述木质素化合物是木质素磺酸钙。

5.根据前述任一项权利要求所述的木质素化合物的用途，其中所述木质素化合物基于所述尿素肥料的重量以至少0.01wt％的量存在。

6.根据权利要求5所述的木质素化合物的用途，其中所述木质素化合物基于所述尿素肥料的重量以小于1wt％的量存在。

7.根据前述任一项权利要求所述的木质素化合物的用途，其中所述尿素肥料基于所述尿素肥料的重量包含5-60wt％的单质硫。

8.根据前述任一项权利要求所述的木质素化合物的用途，其中所述尿素肥料包含选自以下的附加肥料成分：钾、磷、氮、硼、硒、钠、锌、锰、铁、铜、钼、钴、钙、镁及其组合。