一种生产脲甲醛缓释肥联产海藻酸液体肥工艺的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】一种生产脲甲醛缓释肥联产海藻酸液体肥工艺
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案。
[0006] -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Im3水，加热升温至70~80°C，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°C左 右时，投放尿素150~250Kg，温度控制在58~62 °C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59^10%的海藻提取液， 搅拌均匀得到海藻酸液体肥。
[0007] 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I. 0°/p2. 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 :1〇~15 :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°C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I :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。
[0008] 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 生广周期，提商了生广效率。
[0009] 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。
[0010] 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。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 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。
[0012] 图2是本发明盆栽实验不同肥料处理玉米株高曲线图。
[0013] 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】
[0014] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0015] 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°C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。
[0016] 联产例一 在反应荃中加入Im3水,加热升温至75°C,加入尿素800Kg,待尿素溶解后打开甲醒泵 向反应釜中加入甲醛0. 8m3,甲醛在10分钟内加完。
[0017] 此时温度在40°C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),观察反应荃物料情况。待 温度上升至65°C (反应放热升温）左右时，投放尿素200Kg，观察温度，温度控制在60°C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。
[0018] 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°C)。干燥得到脲甲醛粉 末，经造粒工序得到脲甲醛缓释肥颗粒。
[0019] 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。
[0020] 联产例二 在反应釜中加入Im3水，加热升温至70°C，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。
[0021] 此时温度在40°C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),观察反应荃物料情况。待 温度上升至62°C (反应放热升温）左右时，投放尿素150Kg，观察温度，温度控制在60°C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。
[0022] 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°C)。干燥得到脲甲醛粉末，经 造粒工序得到脲甲醛缓释肥颗粒。
[0023] 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。
[0024] 联产例三 在反应釜中加入Im3水，加热升温至80°C，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。
[0025] 此时温度在40°C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),观察反应荃物料情况。待 温度上升至68°C (反应放热升温）左右时，投放尿素250Kg，观察温度，温度控制在60°C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。
[0026] 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°C)。干燥得到脲甲醛粉末，经造 粒工序得到脲甲醛缓释肥颗粒。
[0027] 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。
[0028] 以下是本发明有关实验数据。
[0029] 一、脲甲醛缓释肥料释放实验。
[0030] 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。
[0031] 培养管：PVC材料,高15cm、直径3cm。
[0032] 供试土壤：烟台棕壤土。
[0033] 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I. 000g，各自与IOOg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 (IOOg 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°C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IOOml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，至脲甲醒缓释肥料溶解 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。
[0034] 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。
[0035] 二、盆栽实验。
[0036] 供试土壤：烟台棕壤土，过筛2mm。
[0037] 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。
[0038] 供试植物：金海5号玉米。
[0039] 实验盆：选用高30cm，直径为20cm的塑料盆，每盆装4kg风干土。
[0040] 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l.OOOg。所有处理使用磷、钾肥量 相同，每盆施用Ρ 205、Κ20分别为0. 96g和0. 8g，磷肥为过磷酸钙，含P20515. 0%，钾肥为KC1， 含K2062%，将所有肥料一次与土壤充分混匀后装盆。
[0041] 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°C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。
[0042] 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)。
[0043] 不同肥料处理玉米株高见图2。
[0044] 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。
[0045] 不同肥料处理玉米生物量见图3。
[0046] 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%。
[0047] 三、海藻酸液体肥实验。
[0048] 供试作物：甜椒。
[0049] 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。
[0050] 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L 06%，碱解氮74. lmg/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。
[0051] 表1甜椒喷施海藻肥对产量的影响
【权利要求】
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lm3水，加热升温至70~80°C，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°C左 右时，投放尿素150~250Kg，温度控制在58~62 °C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59^10%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°/p2. 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 :1〇~15 :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°C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。
【文档编号】C05G3/00GK104478597SQ201410774699
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】王学江, 孙继成, 李峰 申请人:五洲丰农业科技有限公司