CN114849632A - 一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥工业化连续精简制备设备及方法 - Google Patents

一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥工业化连续精简制备设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及缓控释化肥领域，具体涉及一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥工业化连续精简制备设备及方法；通过反应挤出过程中羟甲基脲的自缩聚或其与改性物分子的共缩聚等多种调控手段，实现对脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥养分释放速率的精准调控。本发明所述制备设备精简高效，所述制备方法稳定易控，便于实现大规模批量化连续生产。此外，本发明所述制备系统和方法具有良好的可迁移性，可以根据不同作物的生长周期，选择合适的改性物质，利用本发明制备与作物生长全周期养分需求相匹配的脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥。

Description

一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥工业化连续 精简制备设备及方法
技术领域
本发明涉及缓控释化肥领域，具体涉及一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥工业化连续精简制备设备及方法。
背景技术
脲醛肥是最早被研发成功且最先实现商业化的生物降解高分子缓控释化肥，其可以在微生物的作用下，缓慢降解并逐步释放氮养分，具有良好的肥效。此外，脲醛肥还具有促进土壤团粒结构形成，改善土壤通透性，提高作物根系穿透力等方面作用，已成为最具潜力的缓控释肥料品种。
目前，脲醛缓控释化肥的生产方法包括稀溶液法和浓溶液法两种。稀溶液法是尿素和甲醛以稀溶液的形式反应，生成脲醛悬浮液，经固液分离，干燥、粉碎，制成产品；虽然母液可以循环使用，但该方法仍然存在生产成本较高，不利于推广应用等方面问题。浓溶液法是尿素和甲醛以浓溶液的形式反应，反应产物不经固液分离通过直接加入催化剂固化为产品；该方法得到的产物脲甲醛与设备间具有很高的粘连性，导致其很难从反应釜中自动出料连续生产，只能停留在小批量生产，甚至是实验室阶段。为了解决上述问题，目前国内外主流的脲甲醛肥生产企业皆采用喷浆造粒工艺将脲甲醛预聚体浆料喷淋到其他氮磷肥中，制备得到含脲甲醛的复合肥。但是，采用该方法制备得到的复合肥中脲甲醛组分的占比很低（市售产品脲甲醛质量分数<20%），肥料整体的养分缓释效果有限，难以充分发挥脲甲醛的缓释作用。因此，亟需发展一种简单高效的制备设备和工艺，以实现脲甲醛缓控释肥低成本高效率连续化精简制备。
此外，脲甲醛作为一种缩聚物，其分子链较长，微生物降解缓慢，导致养分缓释周期过长，单独施用很难满足农作物当季生长的养分需求。目前国内外主要通过调节反应原料尿素和甲醛配比、反应体系酸碱度、反应温度和反应时间等工艺参数控制脲甲醛的平均分子链长，进而调控脲甲醛的养分缓释性能。此外，脲甲醛的养分累积释放率呈现典型的倒“L”型，即速效养分前期迅速释放，缓释养分中后期缓慢释放，而通过反应工艺参数的调节仅能改变倒“L”形曲线的高低，并不能改变曲线的形状。但是，大多数农作物在生长前期养分需求较低，中后期才达到养分吸收的高峰期。因而，仅仅通过反应工艺参数的调节并不能从根本上解决脲甲醛肥养分释放速率与作物生长养分需求不匹配的问题。因此，发展一种行之有效的方法调控脲甲醛的氮养分释放速率成为脲醛缓控释肥氮养分高效利用的关键。
此外，脲甲醛肥只含有氮养分，存在营养元素单一的问题，无法满足作物对除氮之外的磷、钾和硫等营养元素的需求。
发明内容
本发明为解决上述现有技术中难以工业化连续制备精准释放氮养分的脲醛肥的问题，提供一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥工业化连续精简制备设备及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备设备，包括第一固体料仓，所述第一固体料仓的出料口下方设置有第一计量皮带，第一计量皮带的出料端下方设置有反应釜，反应釜的进料口处还通过管线分别连接有第一液体储料罐和第二液体储料罐，且反应釜与第一液体储料罐和第二液体储料罐连接的管线上还分别连接有第一计量泵和第二计量泵；所述反应釜的出料口通过管线顺次连接有上阶反应挤出机、下阶挤出机、切粒机、烘干机、冷却机、筛分机以及包装机；所述反应釜与上阶反应挤出机连接的管线上连接有第三计量泵；所述反应釜内设置有第一机械搅拌装置和加热装置，所述反应釜的出料口端设置有控制阀；所述筛分机还通过管线与上阶反应挤出机的进料装置连接。
一种脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备方法，上述的制备设备进行，包括以下步骤：
S1.将第一固体料仓中的尿素通过第一计量皮带加入到反应釜中，将第一液体储料罐中的甲醛通过第一计量泵泵入到反应釜中，将第二液体储料罐中的氢氧化钾溶液通过第二计量泵泵入到反应釜中，在设定温度和设定转速下反应，得到羟甲基脲溶液；
S2.开启反应釜底部的控制阀，将S1步骤得到的羟甲基脲溶液通过第三计量泵泵入到上阶反应挤出机的加料装置中，在设定温度和设定转速下，在上阶反应挤出机内，通过反应挤出工艺，使羟甲基脲自缩聚为脲醛，得到脲醛连续挤出物；
S3. 使S2步骤得到的脲醛连续挤出物进入到下阶挤出机的加料装置中，在设定温度和设定转速下捏合物料，并通过下阶挤出机的模口挤出，得到连续的脲醛精准释放氮肥条状物；
S4.通过切粒机将S3步骤得到的条状物切断为柱状颗粒；
S5.通过烘干机将S4步骤得到的柱状颗粒在设定温度下干燥至设定含水率；
S6.通过冷却机将S5步骤得到的干燥后的柱状颗粒冷却至设定温度；
S7.通过筛分机将S6步骤得到的冷却后的柱状颗粒进行分级，规定粒级的柱状颗粒物进入到后续包装机中，规定粒级以外的柱状颗粒物返回至上阶反应挤出机的加料装置中并重新挤出制粒；
S8.通过包装机将S7步骤得到的粒级均匀一致的柱状颗粒包装，得到脲醛精准释放氮肥。
另外，进一步的，本发明为同时解决上述现有技术中难以工业化连续制备精准释放氮养分的脲醛肥的问题以及脲醛肥的养分单一的技术问题，提供一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥工业化连续精简制备设备及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备设备，包括第一固体料仓和第二固体料仓；所述第一固体料仓的出料口下方设置有第一计量皮带，第一计量皮带的出料端下方设置有反应釜，反应釜的进料口处还通过管线分别连接有第一液体储料罐和第二液体储料罐，且反应釜与第一液体储料罐和第二液体储料罐连接的管线上还分别连接有第一计量泵和第二计量泵；所述第二固体料仓的出料口下方设置有第二计量皮带，第二计量皮带的出料端下方设置有混料罐，所述混料罐的出料口通过管线顺次连接有上阶反应挤出机、下阶挤出机、切粒机、烘干机、冷却机、筛分机以及包装机，所述混料罐与上阶反应挤出机连接的管线上连接有第四计量泵；所述反应釜的出料口通过管线与混料罐的进料口连接，且连接的管线上设置有第三计量泵；；所述反应釜内设置有第一机械搅拌装置和加热装置，所述混料罐内设置有第二机械搅拌装置，所述反应釜和混料罐的出料口端均分别设置有控制阀；所述筛分机还通过管线与第二固体料仓连接。
一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥工业化连续精简制备方法，采用上述的制备设备进行，包括以下步骤：
S1.将第一固体料仓中的尿素通过第一计量皮带加入到反应釜中，将第一液体储料罐中的甲醛通过第一计量泵泵入到反应釜中，将第二液体储料罐中的氢氧化钾溶液通过第二计量泵泵入到反应釜中，在设定温度和设定转速下反应，得到羟甲基脲溶液；
S2.开启反应釜底部的控制阀，将S1步骤得到的羟甲基脲溶液通过第三计量泵泵入到混料罐中，将第二固体料仓中的改性物质通过第二计量皮带加入到混料罐中，设定转速下将羟甲基脲溶液和改性物质混合均匀；
S3.将S2步骤得到的均匀混合物通过第四计量泵连续泵入上阶反应挤出机的加料装置中，在设定温度和设定转速下，在上阶反应挤出机内，通过反应挤出工艺，使羟甲基脲自缩聚生成的脲醛与改性物分子生成共聚物，得到其的连续挤出物；
S4. 使S3步骤得到的连续挤出物进入到下阶挤出机的加料装置中，在设定温度和设定转速下捏合物料，并通过下阶挤出机的模口挤出，得到连续的条状物；
S5.通过切粒机将S4步骤得到的条状物切断为柱状颗粒；
S6.通过烘干机将S5步骤得到的柱状颗粒在设定温度下干燥至设定含水率；
S7.通过冷却机将S6步骤得到的干燥后的柱状颗粒冷却至设定温度；
S8.通过筛分机将S7步骤得到的冷却后的柱状颗粒进行分级，规定粒级的柱状颗粒物进入到后续包装机中，规定粒级以外的柱状颗粒物返回至第二固体料仓中并重新挤出制粒；
S9.通过包装机将S8步骤得到的粒级均匀一致的柱状颗粒包装，得到脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥。
作为上述制备方法技术方案的进一步改进，
当步骤S2中加入的改性物质为可以改良土壤的天然高分子材料或合成高分子材料时，制备得到的是脲醛精准释放氮肥；
当步骤S2中加入的改性物质为含营养元素的肥料时，制备得到的是脲醛基缓控释多营养肥；所述含营养元素的肥料可以含有氮氧分，也可以不含氮养分；当所述含营养元素的肥料含有氮养分时，还应该同时含有除氮以外的其它营养元素。
上述制备方法中，具体原理为：
本发明通过精简的反应挤出工艺制备得到氮养分释放速率可以精准控制的脲醛精准释放氮肥或者多种营养养分的释放速率可以精准控制的脲醛基缓控释多营养肥，其由脲醛或羟甲基脲与改性物分子的共聚物构成，反应条件，如温度、尿素和甲醛摩尔比、pH、反应时间均会影响制备的脲醛的聚合度；改性物分子与脲醛的共聚程度影响共聚物中易水解基团的数量以及脲醛的结晶度。通过调控脲醛大分子链的聚合度、易水解基团的数量和结晶度，可以实现对脲醛精准释放氮肥氮养分释放速率的精准控制或脲醛基缓控释多营养肥多种养分缓控释性能的调控。
作为上述制备方法技术方案的进一步改进，所述含营养元素的肥料为氮肥、磷肥、钾肥和中微量元素肥料中的一种或几种；所述可以改良土壤的天然高分子材料为淀粉、纤维素及壳聚糖中的一种或几种；所述合成高分子材料为聚丙烯酸、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇中的一种或几种。
作为上述制备方法技术方案的进一步改进，在步骤S1中，所述尿素和甲醛的加入摩尔比为4.0~1.0：1，所述氢氧化钾溶液的加入量为将反应体系pH调至7~10，反应温度为20℃~80℃。
作为上述制备方法技术方案的进一步改进，所述羟甲基脲溶液和改性物质的加入配比以上阶反应挤出机能够挤出得到其的连续挤出物为准。
作为上述制备方法技术方案的进一步改进，上阶反应挤出机的温度范围为50℃~200℃，螺杆转速为0~200r/min且不为0；下阶挤出机的温度范围为20℃~200℃，螺杆转速为0~200r/min且不为0。
作为上述制备方法技术方案的进一步改进，所述柱状颗粒的长度为3mm~10mm，直径为3mm~5mm；干燥温度为60℃~200℃，颗粒最终含水率为5%及以下。
作为上述制备方法技术方案的进一步改进，最大尺寸小于3mm的柱状颗粒返回并重新挤出成型，其余柱状颗粒物进入到后续包装机中。包装规格为25~50Kg/袋。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过反应挤出过程中羟甲基脲的自缩聚或其与改性物分子的共聚合实现对脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥所含养分释放速率的精准调控。
（2）本发明所述制备设备精简高效，所述制备方法稳定易控，可以实现大规模批量化连续生产。
（3）本发明所述制备设备和方法具有良好的可迁移性，可以根据不同作物的生长周期，选择合适的改性物质，利用本发明制备与作物生长全周期养分需求相匹配的脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥。
附图说明
图1为脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备设备。
图2为脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备设备。
图中标记如下：
1-第一固体料仓，2-第一计量皮带，3-第一液体储料罐，4-第二液体储料罐，5-第一计量泵，6-第二计量泵，7-反应釜，701-第一机械搅拌装置，702-加热装置，8-第三计量泵，9-混料罐，901-第二机械搅拌装置，10-第二固体料仓，11-第二计量皮带，12-第四计量泵，13-上阶反应挤出机，14-下阶挤出机，15-切粒机，16-烘干机，17-冷却机，18-筛分机，19-包装机。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备设备，包括第一固体料仓1，所述第一固体料仓1的出料口下方设置有第一计量皮带2，第一计量皮带2的出料端下方设置有反应釜7，反应釜7的进料口处还通过管线分别连接有第一液体储料罐3和第二液体储料罐4，且反应釜7与第一液体储料罐3和第二液体储料罐4连接的管线上还分别连接有第一计量泵5和第二计量泵6；所述反应釜7的出料口通过管线顺次连接有上阶反应挤出机13、下阶挤出机14、切粒机15、烘干机16、冷却机17、筛分机18以及包装机19；所述反应釜7与上阶反应挤出机13连接的管线上连接有第三计量泵8；所述上阶反应挤出机13的出料口与所述下阶挤出机14的进料装置通过管线连接；所述反应釜7内设置有第一机械搅拌装置701和加热装置702，所述反应釜7的出料口端设置有控制阀；所述筛分机18还通过管线与上阶反应挤出机13的进料装置连接。
所述反应釜7用于使甲醛和尿素反应生成羟甲基脲；
所述上阶反应挤出机13用于通过反应挤出工艺将羟甲基脲自缩聚为脲醛；
所述上阶反应挤出机13优选卧式双轴自清洁反应挤出机；
所述下阶挤出机14用于将上阶反应挤出机挤出的物料挤出成连续的条状物；
所述切粒机15用于将条状物切断为柱状颗粒物；
所述烘干机16用于将柱状颗粒物的水分含量烘干至规定含水率；
所述冷却机17用于将干燥后的柱状颗粒物冷却至规定温度；
所述筛分机18用于对柱状颗粒物进行分级，规定粒级的柱状颗粒物进入到后续包装装置中，规定粒级以外的柱状颗粒物返回至上阶反应挤出机13的进料装置中并重新挤出制粒；
所述包装机19用于将柱状颗粒物打包装袋。
实施例2
如图2所示，一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备设备，包括第一固体料仓1和第二固体料仓10；所述第一固体料仓1的出料口下方设置有第一计量皮带2，第一计量皮带2的出料端下方设置有反应釜7，反应釜7的进料口处还通过管线分别连接有第一液体储料罐3和第二液体储料罐4，且反应釜7与第一液体储料罐3和第二液体储料罐4连接的管线上还分别连接有第一计量泵5和第二计量泵6；所述第二固体料仓10的出料口下方设置有第二计量皮带11，第二计量皮带11的出料端下方设置有混料罐9，所述混料罐9的出料口通过管线顺次连接有上阶反应挤出机13、下阶挤出机14、切粒机15、烘干机16、冷却机17、筛分机18以及包装机19；所述混料罐9与上阶反应挤出机13连接的管线上连接有第四计量泵12；所述反应釜7的出料口通过管线与混料罐9的进料口连接，且连接的管线上设置有第三计量泵8；所述上阶反应挤出机13的出料口与所述下阶挤出机14的进料装置通过管线连接；所述反应釜7内设置有第一机械搅拌装置701和加热装置702，所述混料罐9内设置有第二机械搅拌装置901，所述反应釜7和混料罐9的出料口端均分别设置有控制阀；所述筛分机18还通过管线与第二固体料仓10连接。
所述反应釜7用于使甲醛和尿素反应生成羟甲基脲；
所述混料罐9用于将羟甲基脲和其它改性物质混合均匀；
所述上阶反应挤出机13用于通过反应挤出工艺将羟甲基脲自缩聚生成的脲醛与其它改性物质分子生成共聚物；
所述上阶反应挤出机13优选卧式双轴自清洁反应挤出机；
所述下阶挤出机14用于将上阶反应挤出机挤出的物料挤出成连续的条状物；
所述切粒机15用于将条状物切断为柱状颗粒物；
所述烘干机16用于将柱状颗粒物的水分含量烘干至规定含水率；
所述冷却机17用于将干燥后的柱状颗粒物冷却至规定温度；
所述筛分机18用于对柱状颗粒物进行分级，规定粒级的柱状颗粒物进入到后续包装装置中，规定粒级以外的柱状颗粒物返回至第二固体料仓中并重新挤出制粒；
所述包装机19用于将柱状颗粒物打包装袋。
实施例3（不添加改性物质）
一种脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备方法，采用实施例1所述的设备进行，包括以下步骤：
S1.将第一固体料仓1中的尿素通过第一计量皮带2加入9600g进入到反应釜7中，将第一液体储料罐3中的甲醛通过第一计量泵5泵入10L进入到反应釜中，将第二液体储料罐4中的氢氧化钾溶液通过第二计量泵6泵入到反应釜中，调节体系pH为8，在设定温度80℃和设定转速300r/min下反应，得到羟甲基脲溶液；
S2.开启反应釜7底部的控制阀，将S1步骤得到的羟甲基脲溶液通过第三计量泵8泵入到上阶反应挤出机13的加料装置中，在设定温度180℃和设定转速20r/min下，在反应挤出机13中，使羟甲基脲发生自缩聚反应生成脲醛，得到脲醛连续挤出物；
S3. 使S2步骤得到的脲醛连续挤出物进入到下阶挤出机14的加料装置中，在设定温度25℃和设定转速20r/min下捏合物料，并通过下阶挤出机14的模口挤出，得到连续的脲醛精准释放氮肥条状物；
S4.通过切粒机15将S3步骤得到的条状物切断为长度为10mm，直径为3mm的柱状颗粒；
S5.通过烘干机16将S4步骤得到的柱状颗粒在100℃干燥至含水率2%以下；
S6.通过冷却机17将S5步骤得到的干燥后的柱状颗粒冷却至50℃以下；
S7.通过筛分机18将S6步骤得到的冷却后的柱状颗粒进行分级，最大尺寸小于3mm的柱状颗粒返回到上阶反应挤出机13的加料装置中重新挤出成型，其余柱状颗粒物进入后续包装装置；
S8.通过包装机19将S7步骤得到的粒级均匀一致的柱状颗粒包装为25Kg/袋的脲醛精准释放氮肥的成品。
得到的脲醛精准释放氮肥的氮含量为36.42%，在pH为7的土壤中30天氮累积释放率为38%，60天氮累积释放率为45%，90天氮累积释放率为53%，120天氮累积释放率为60%，150天氮累积释放率为72%。
实施例4（添加改性物质，改性物质为淀粉）
一种脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备方法，采用实施例2所述的设备进行，包括以下步骤：
S1.将第一固体料仓1中的尿素通过第一计量皮带2加入9600g进入到反应釜7中，将第一液体储料罐3中的甲醛通过第一计量泵5泵入10L进入到反应釜中，将第二液体储料罐4中的氢氧化钾溶液通过第二计量泵6泵入到反应釜中，调节体系pH为8，在设定温度80℃和设定转速300r/min下反应，得到羟甲基脲溶液；
S2.开启反应釜7底部的控制阀，将全部S1步骤得到的羟甲基脲溶液通过第三计量泵8泵入到混料罐9中，将第二固体料仓10中的改性物质淀粉通过第二计量皮带11加入1000g进入到混料罐9中，在设定转速100r/min下，使羟甲基脲溶液和改性物质混合均匀；
S3.将S2步骤得到的均匀混合物通过第四计量泵12连续泵入到上阶反应挤出机13的加料装置中，在设定温度180℃和设定转速20r/min下，在反应挤出机13中，通过反应挤出工艺，使羟甲基脲自缩聚生成的脲醛与淀粉生成共聚物，并得到其的连续挤出物；
S4. 使S3步骤得到的连续挤出物进入到下阶挤出机14的加料装置中，在设定温度25℃和设定转速20r/min下捏合物料，并通过下阶挤出机14的模口挤出，得到连续的条状物；
S5.通过切粒机15将S4步骤得到的条状物切断为长度为10mm，直径为3mm的柱状颗粒；
S6.通过烘干机16将S5步骤得到的柱状颗粒在100℃干燥至含水率2%以下；
S7.通过冷却机17将S6步骤得到的干燥后的柱状颗粒冷却至50℃以下；
S8.通过筛分机18将S7步骤得到的冷却后的柱状颗粒进行分级，最大尺寸小于3mm的柱状颗粒返回第二固体料仓10重新挤出成型，其余柱状颗粒物进入后续包装装置；
S9.通过包装机19将S8步骤得到的粒级均匀一致的柱状颗粒包装为25Kg/袋的脲醛精准释放氮肥的成品。
得到的脲醛精准释放氮肥的氮含量为28%，在pH为7的土壤中30天氮累积释放率为40%，60天氮累积释放率为54%，90天氮累积释放率为72%，120天氮累积释放率为84%，150天氮累积释放率为92%，适合用作玉米专用肥。
实施例5（添加改性物质，改性物质为含有多种营养元素的无机肥料）
一种脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备方法，采用实施例2所述的设备进行，包括以下步骤：
S1.将第一固体料仓1中的尿素通过第一计量皮带2加入9600g进入到反应釜7中，将第一液体储料罐3中的甲醛通过第一计量泵5泵入10L进入到反应釜中，将第二液体储料罐4中的氢氧化钾溶液通过第二计量泵6泵入到反应釜中，调节体系pH为8，在设定温度80℃和设定转速300r/min下反应，得到羟甲基脲溶液；
S2.开启反应釜7底部的控制阀，将S1步骤得到的全部羟甲基脲溶液通过第三计量泵8泵入到混料罐9中，将第二固体料仓10中的改性物质硫酸铵、过磷酸钙和硫酸钾的混合物（质量比例为2：1：1）通过第二计量皮带11加入10000g进入到混料罐9中，在设定转速100r/min下，使羟甲基脲溶液和改性物质混合均匀；
S3.将S2步骤得到的均匀混合物通过第四计量泵12连续泵入到上阶反应挤出机13的加料装置中，在设定温度180℃和设定转速20r/min下，在反应挤出机13中，通过反应挤出工艺，使羟甲基脲自缩聚生成的脲醛与改性物生成共聚物，并得到其的连续挤出物；
S4. 使S3步骤得到的连续挤出物进入到下阶挤出机14的加料装置中，在设定温度25℃和设定转速20r/min下捏合物料，并通过下阶挤出机14的模口挤出，得到连续的条状物；
S5.通过切粒机15将S4步骤得到的条状物切断为长度为10mm，直径为3mm的柱状颗粒；
S6.通过烘干机16将S5步骤得到的柱状颗粒在100℃干燥至含水率2%以下；
S7.通过冷却机17将S6步骤得到的干燥后的柱状颗粒冷却至50℃以下；
S8.通过筛分机18将S7步骤得到的冷却后的柱状颗粒进行分级，最大尺寸小于3mm的柱状颗粒返回第二固体料仓10重新挤出成型，其余柱状颗粒物进入后续包装装置；
S9.通过包装机19将S8步骤得到的粒级均匀一致的柱状颗粒包装为25Kg/袋的脲醛基缓控释多营养肥的成品。
得到的脲醛基缓控释多营养肥的氮含量为28%、磷含量为5%，钾含量为9%；在pH为7的土壤中，30天氮累积释放率为22%，磷累积释放率为34%，钾累积释放率为54%；60天氮累积释放率为46%，磷累积释放率为49%，钾累积释放率为66%；90天氮累积释放率为64%，磷累积释放率为68%，钾累积释放率为74%；120天氮累积释放率为74%，磷累积释放率为78%，钾累积释放率为82%；150天氮累积释放率为83%，磷累积释放率为89%，钾累积释放率为91%；180天氮累积释放率为94%，磷累积释放率为98%，钾累积释放率为99%；适合用作小麦专用肥。

Claims (10)

1.一种脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备设备，其特征在于，包括第一固体料仓（1），所述第一固体料仓（1）的出料口下方设置有第一计量皮带（2），第一计量皮带（2）的出料端下方设置有反应釜（7），反应釜（7）的进料口处还通过管线分别连接有第一液体储料罐（3）和第二液体储料罐（4），且反应釜（7）与第一液体储料罐（3）和第二液体储料罐（4）连接的管线上还分别连接有第一计量泵（5）和第二计量泵（6）；所述反应釜（7）的出料口通过管线顺次连接有上阶反应挤出机（13）、下阶挤出机（14）、切粒机（15）、烘干机（16）、冷却机（17）、筛分机（18）以及包装机（19）；所述反应釜（7）与上阶反应挤出机（13）连接的管线上连接有第三计量泵（8）；所述反应釜（7）内设置有第一机械搅拌装置（701）和加热装置（702），所述反应釜（7）的出料口端设置有控制阀；所述筛分机（18）还通过管线与上阶反应挤出机（13）的进料装置连接。
2.一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备设备，其特征在于，包括第一固体料仓（1）和第二固体料仓（10）；所述第一固体料仓（1）的出料口下方设置有第一计量皮带（2），第一计量皮带（2）的出料端下方设置有反应釜（7），反应釜（7）的进料口处还通过管线分别连接有第一液体储料罐（3）和第二液体储料罐（4），且反应釜（7）与第一液体储料罐（3）和第二液体储料罐（4）连接的管线上还分别连接有第一计量泵（5）和第二计量泵（6）；所述第二固体料仓（10）的出料口下方设置有第二计量皮带（11），第二计量皮带（11）的出料端下方设置有混料罐（9），所述混料罐（9）的出料口通过管线顺次连接有上阶反应挤出机（13）、下阶挤出机（14）、切粒机（15）、烘干机（16）、冷却机（17）、筛分机（18）以及包装机（19），所述混料罐（9）与上阶反应挤出机（13）连接的管线上连接有第四计量泵（12）；所述反应釜（7）的出料口通过管线与混料罐（9）的进料口连接，且连接的管线上设置有第三计量泵（8）；所述反应釜（7）内设置有第一机械搅拌装置（701）和加热装置（702），所述混料罐（9）内设置有第二机械搅拌装置（901），所述反应釜（7）和混料罐（9）的出料口端均分别设置有控制阀；所述筛分机（18）还通过管线与第二固体料仓（10）连接。
3.一种脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备方法，采用如权利要求1所述的制备设备进行，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将第一固体料仓（1）中的尿素通过第一计量皮带（2）加入到反应釜（7）中，将第一液体储料罐（3）中的甲醛通过第一计量泵（5）泵入到反应釜（7）中，将第二液体储料罐（4）中的氢氧化钾溶液通过第二计量泵（6）泵入到反应釜（7）中，在设定温度和设定转速下反应，得到羟甲基脲溶液；
S2.开启反应釜（7）底部的控制阀，将S1步骤得到的羟甲基脲溶液通过第三计量泵（8）泵入到上阶反应挤出机（13）的加料装置中，在设定温度和设定转速下，在上阶反应挤出机（13）内，通过反应挤出工艺，使羟甲基脲自缩聚为脲醛，得到脲醛连续挤出物；
S3.使S2步骤得到的脲醛连续挤出物进入到下阶挤出机（14）的加料装置中，在设定温度和设定转速下捏合物料，并通过下阶挤出机（14）的模口挤出，得到连续的脲醛精准释放氮肥条状物；
S4.通过切粒机（15）将S3步骤得到的条状物切断为柱状颗粒；
S5.通过烘干机（16）将S4步骤得到的柱状颗粒在设定温度下干燥至设定含水率；
S6.通过冷却机（17）将S5步骤得到的干燥后的柱状颗粒冷却至设定温度；
S7.通过筛分机（18）将S6步骤得到的冷却后的柱状颗粒进行分级，规定粒级的柱状颗粒物进入到后续包装机（19）中，规定粒级以外的柱状颗粒物返回至上阶反应挤出机（13）的加料装置中并重新挤出制粒；
S8.通过包装机（19）将S7步骤得到的粒级均匀一致的柱状颗粒包装，得到脲醛精准释放氮肥。
4.一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备方法，采用如权利要求2所述的制备设备进行，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将第一固体料仓（1）中的尿素通过第一计量皮带（2）加入到反应釜（7）中，将第一液体储料罐（3）中的甲醛通过第一计量泵（5）泵入到反应釜（7）中，将第二液体储料罐（4）中的氢氧化钾溶液通过第二计量泵（6）泵入到反应釜（7）中，在设定温度和设定转速下反应，得到羟甲基脲溶液；
S2.开启反应釜（7）底部的控制阀，将S1步骤得到的羟甲基脲溶液通过第三计量泵（8）泵入到混料罐（9）中，将第二固体料仓（10）中的改性物质通过第二计量皮带（11）加入到混料罐（9）中，设定转速下将羟甲基脲溶液和改性物质混合均匀；
S3.将S2步骤得到的均匀混合物通过第四计量泵（12）连续泵入到上阶反应挤出机（13）的加料装置中，在设定温度和设定转速下，在上阶反应挤出机（13）内，通过反应挤出工艺，使羟甲基脲自缩聚生成的脲醛与改性物分子生成共聚物，并得到其的连续挤出物；
S4. 使S3步骤得到的连续挤出物进入到下阶挤出机（14）的加料装置中，在设定温度和设定转速下捏合物料，并通过下阶挤出机（14）的模口挤出，得到连续的条状物；
S5.通过切粒机（15）将S4步骤得到的条状物切断为柱状颗粒；
S6.通过烘干机（16）将S5步骤得到的柱状颗粒在设定温度下干燥至设定含水率；
S7.通过冷却机（17）将S6步骤得到的干燥后的柱状颗粒冷却至设定温度；
S8.通过筛分机（18）将S7步骤得到的冷却后的柱状颗粒进行分级，规定粒级的柱状颗粒物进入到后续包装机（19）中，规定粒级以外的柱状颗粒物返回至第二固体料仓（10）中并重新挤出制粒；
S9.通过包装机（19）将S8步骤得到的粒级均匀一致的柱状颗粒包装，得到脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥。
5.根据权利要求4所述的一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备方法，其特征在于，
当步骤S2中加入的改性物质为可以改良土壤的天然高分子材料或合成高分子材料时，制备得到的是脲醛精准释放氮肥；
当步骤S2中加入的改性物质为含营养元素的肥料时，制备得到的是脲醛基缓控释多营养肥；所述含营养元素的肥料可以含有氮氧分，也可以不含氮养分；当所述含营养元素的肥料含有氮养分时，还应该同时含有除氮以外的其它营养元素。
6.根据权利要求5所述的一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备方法，其特征在于，所述含营养元素的肥料为氮肥、磷肥、钾肥和中微量元素肥料中的一种或几种；所述可以改良土壤的天然高分子材料为淀粉、纤维素及壳聚糖中的一种或几种；所述合成高分子材料为聚丙烯酸、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的一种脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备方法或权利要求4所述的一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述尿素和甲醛的加入摩尔比为4.0~1.0：1，所述氢氧化钾溶液的加入量为将反应体系pH调至7~10，反应温度为20℃~80℃。
8.根据权利要求4所述的一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述羟甲基脲溶液和改性物质的加入配比以上阶反应挤出机（13）能够挤出得到其的连续挤出物为准。
9.根据权利要求3所述的一种脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备方法或权利要求4所述的一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备方法，其特征在于，上阶反应挤出机（13）的温度范围为50℃~200℃，螺杆转速为0~200r/min且不为0；下阶挤出机（14）的温度范围为20℃~200℃，螺杆转速为0~200r/min且不为0。
10.根据权利要求3所述的一种脲醛精准释放氮肥的工业化连续精简制备方法或权利要求4所述的一种脲醛精准释放氮肥或脲醛基缓控释多营养肥的工业化连续精简制备方法，其特征在于，所述柱状颗粒的长度为3mm~10mm，直径为3mm~5mm；干燥温度为60℃~200℃，颗粒最终含水率为5%及以下。
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