專利名稱：硫酸脲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種肥料及其制備方法，具體是指一種硫酸脲及其制備方法。
背景技術(shù)：
通常尿素與硫酸混合制備硫酸脲的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，產(chǎn)生的硫酸脲顆粒附著于設(shè)備中，影響生產(chǎn)產(chǎn)量，而且產(chǎn)生的硫酸脲顆粒性質(zhì)不穩(wěn)定。并且傳統(tǒng)肥料進行施肥時，通常都是“量增效減，產(chǎn)增污更增”的施肥模式，傳統(tǒng)上產(chǎn)物的產(chǎn)量增加了，提高了經(jīng)濟效益，但卻影響產(chǎn)品的質(zhì)量，增添了環(huán)境的污染，不僅對現(xiàn)在人們的身體健康有所影響，同時也為我們的后代帶來不可估計的危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的主要是用于克服傳統(tǒng)肥料的不足，提供既能增加產(chǎn)量、又對產(chǎn)物質(zhì)量、環(huán)境無影響的一種節(jié)能節(jié)支突出的肥料產(chǎn)品及其制備方法，即硫酸脲及其制備方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種硫酸脲，其特征在于，其氮、硫質(zhì)量比為10 1 1 1。作為優(yōu)選，所述氮、硫質(zhì)量比為3 1。進一步，所述的硫酸脲中還含有游離酸、縮二脲、水、中量元素及微量元素。所述中量元素為Mg ；所述微量元素為Zn、Cu、Fe、Mn等。更進一步地，所述氮、硫質(zhì)量比為10 1時，其0.1!1101/1溶液的？!1值為8.6，其氮的質(zhì)量分數(shù)> 40%、硫的質(zhì)量分數(shù)> 4%、游離酸的質(zhì)量分數(shù)< 0. 03%。所述氮、硫質(zhì)量比為3 1時，其0.1!1101/1溶液的？!1值為7.2，其氮的質(zhì)量分數(shù)彡30%、硫的質(zhì)量分數(shù)彡10%、游離酸的質(zhì)量分數(shù)< 0. 05%。所述氮、硫質(zhì)量比為1 1時，其0.1!1101/1溶液的？!1值為6.5，其氮的質(zhì)量分數(shù)彡21. 5%、硫的質(zhì)量分數(shù)彡21. 5%、游離酸的質(zhì)量分數(shù)彡0. 2%。在以上所有的硫酸脲中，所述縮二脲的質(zhì)量分數(shù)< 1.5%、水的質(zhì)量分數(shù)< 1%、 中量元素單一成分的質(zhì)量分數(shù)> 2%、微量元素單一成分的質(zhì)量分數(shù)>0.02%。所述中量元素單一成分是指Mg ；所述微量元素單一成分是指Zn、CU、Fe、Mn中的任一種。本發(fā)明生產(chǎn)的硫酸脲，其粒度為1. 18mm 3. 35mm。一種硫酸脲的制備方法，主要包括以下步驟(1)用溫度為150°C、壓強為0. 5Mpa的蒸氣將尿素溶液加熱到75°C 118°C，同時將硫酸溶液預(yù)熱到60°C 100°C ；(2)按照質(zhì)量比為11.83 1 2 1的比例將加熱后的尿素溶液與預(yù)熱后的硫酸溶液送入反應(yīng)槽中生成硫酸脲料漿；(3)將生成的硫酸脲料漿進行造粒、干燥、冷卻，篩選出粒度為1. 18mm 3. 35mm的硫酸脲顆粒即可。為了達到更好的利用效果，所述步驟(3)后還包括將粒度大于3. 35mm的硫酸脲顆粒破碎并與粒度小于1. 18mm的硫酸脲顆粒一起返回造粒工序重新造粒。為了節(jié)約能源，經(jīng)過步驟(2)反應(yīng)后產(chǎn)生的尾氣返回步驟(1)作為二次蒸汽對尿素溶液進行加熱，其余步驟的尾氣經(jīng)沉降分離、洗滌沉降后凈化排空。為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，尿素溶液與硫酸溶液的質(zhì)量比優(yōu)選為11.83 1、 3.19 1、2 1。尿素溶液的熔融溫度優(yōu)選為115°C 118°C、90°C 91.5°C、75°C 78°C; 硫酸溶液的預(yù)熱溫度優(yōu)選為90°C 100°C、70°C 80°C或60°C 70°C。本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果1、因本發(fā)明的原料來源廣泛、加工條件溫和、節(jié)能節(jié)支突出，其性價比和市場競爭力都優(yōu)于傳統(tǒng)肥料。2、本發(fā)明克服了傳統(tǒng)肥料施肥時采用的“量增效減，產(chǎn)增污更增”的施肥模式，對產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境無影響，實現(xiàn)高效節(jié)能環(huán)保的農(nóng)業(yè)安全新型肥料。3、對本發(fā)明產(chǎn)品用途廣泛，農(nóng)業(yè)上用作肥料，特別適用于追肥。復(fù)肥工業(yè)上硫酸脲粉末用作生產(chǎn)復(fù)混肥料、沖施肥料的原料；硫酸脲粒狀可作摻混肥料的基礎(chǔ)原料。工業(yè)上用于制造藥物、染料、樹脂、壓塑粉等的原料。也用于橡膠的硫化促進劑，金屬礦物浮選劑。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但本發(fā)明的實施方式并不限于此。硫酸脲是由尿素溶液與硫酸溶液進行化學(xué)反應(yīng)而制得，其總反應(yīng)式為H2S04+C0 (NH2) 2 = H2SO4 · CO (NH2) 2由于反應(yīng)的溫度及尿素溶液與硫酸溶液的質(zhì)量比不同，因此所制得的硫酸脲的氮、硫質(zhì)量比不同，其物化性質(zhì)也不相同。為了便于說明，本發(fā)明采用以下不同溫度，以及不同的質(zhì)量比來進行相關(guān)說明。實施例1如圖1所示，本發(fā)明的硫酸脲制備步驟如下(1)在117. 7°C的熔融溫度下經(jīng)熔融槽制備出濃度為46%的尿素溶液。為了確保制備效果，在該尿素溶液的制備過程中需要通入溫度為150°C、壓強為0. 5Mpa的蒸汽進行加熱。該蒸氣優(yōu)先以無煙煤為燃料在鍋爐內(nèi)制備而成。與此同時，在95°C的預(yù)熱溫度下經(jīng)預(yù)熱槽制備出濃度為98%的硫酸溶液。其中，硫酸溶液的預(yù)熱溫度設(shè)置為95°C是為了與加熱后的尿素溶液混合時能達到結(jié)晶的效果，從而得到更好的造粒效果。水蒸汽的設(shè)置是為了促進尿素溶液與硫酸溶液的結(jié)合，使其更容易生成硫酸脲。(2)按質(zhì)量比為11.83 1的比值將尿素溶液與硫酸溶液分別通過計量泵送入酸脲溶液反應(yīng)槽，經(jīng)充分攪拌后生成硫酸脲料漿。(3)由噴槍將該硫酸脲料漿噴入轉(zhuǎn)鼓造粒機內(nèi)，制成硫酸脲顆粒。噴槍將硫酸脲料漿噴入轉(zhuǎn)鼓造粒機內(nèi)時，該硫酸脲料漿呈霧狀飛沫狀。此時，該硫酸脲料漿霧狀飛沫則涂布于返料顆粒下落時所形成的簾幕上，即這些硫酸脲料漿霧狀飛沫會涂布在返料顆粒上，并在轉(zhuǎn)鼓造粒機的轉(zhuǎn)動下不斷裹附變大，從而形成不同粒度范圍的硫酸脲顆粒。將該硫酸脲顆粒通過回轉(zhuǎn)干燥機及回轉(zhuǎn)冷卻機進行干燥和冷卻，并篩選出粒度為1. 18mm 3. 35mm硫酸脲顆粒。由于步驟(3)中生成的硫酸脲顆粒的粒度范圍不同，因此該硫酸脲顆粒中既有粒度小于1. 18mm的硫酸脲顆粒，又有間于1. 18mm 3. 35mm的硫酸脲顆粒，還有大于3. 35mm 的硫酸脲顆粒，而本發(fā)明所制備的硫酸脲的顆粒粒度值需要在1. 18mm 3. 35mm之間。為了確保粒度小于1. 18mm的硫酸脲顆粒和大于3. 35mm的硫酸脲顆粒能被重復(fù)利用，因此本發(fā)明的硫酸脲制備過程中還需要對經(jīng)篩選后的小于1. 18mm的硫酸脲顆粒和大于3. 35mm的硫酸脲顆粒進行破碎重復(fù)生成步驟，即粒度大于3. 35mm的硫酸脲顆粒需要再次經(jīng)碎機破碎成粒度范圍不等的硫酸脲顆粒，而這些重新破碎的硫酸脲顆粒以及粒度小于 1. 18mm的硫酸脲顆粒將被重新送回到步驟(3)中的轉(zhuǎn)鼓造粒機內(nèi)，從而再次形成粒度不同硫酸脲顆粒以備篩選。而這些重新被破碎的硫酸脲顆粒則為步驟(3)中所述的返料顆粒。其中，生成的硫酸脲顆粒需要首先在回轉(zhuǎn)干燥機中進行干燥，而采用的干燥劑則是純度為70 %的CaO或90 %的Ca (OH) 2。本實施例中優(yōu)先采用純度為90 %的Ca (OH) 2來實現(xiàn)，通過該Ca(OH)2W作用，不僅可以很好的干燥硫酸脲顆粒，而且還可以有效的吸收反應(yīng)過程中所釋放的SO2氣體，以達到凈化蒸汽的目的。干燥后的硫酸脲顆粒需要通過回轉(zhuǎn)冷卻機的冷卻，然后才能由篩分機進行選取。 在由上述步驟制備成的硫酸脲產(chǎn)品過程中，不僅無廢水排放，而且經(jīng)步驟(2)產(chǎn)生的廢蒸汽還可以作為二次蒸汽利用，節(jié)約能源。其余步驟產(chǎn)生的氣體則經(jīng)過經(jīng)沉降分離、洗滌沉降后凈化排空。本實施例采用上述方式所制備的硫酸脲產(chǎn)品為白色有光澤透明針狀晶體，其氮、 硫質(zhì)量比為10 1，其0.1!1101/1的硫酸脲溶液？!1值為8.6。由于該硫酸脲產(chǎn)品中還含有諸如游離酸、縮二脲、水、中量元素及微量元素等副產(chǎn)物。因此只要其氮的質(zhì)量分數(shù)>40%、硫的質(zhì)量分數(shù)> 4%、游離酸的質(zhì)量分數(shù)< 0. 03%、縮二脲的質(zhì)量分數(shù)< 1. 5%、水的質(zhì)量分數(shù)< 1 %、中量元素單一成分的質(zhì)量分數(shù)> 2%、微量元素單一成分的質(zhì)量分數(shù)> 0. 02%, 該硫酸脲顆粒平均抗壓碎力> 20N即為合格產(chǎn)品。實施例2本實施例同實施例1相比，其硫酸脲的制備流程均相同，其不同點在于反應(yīng)時的溫度和尿素溶液與硫酸溶液的質(zhì)量比不同。本實施例中所采用的尿素溶液與硫酸溶液的質(zhì)量比為3. 19 1，其尿素熔融溫度為91.5°C，硫酸的預(yù)熱溫度為75°C，因此制備出的硫酸脲產(chǎn)品為白色有光澤透明棱柱狀晶體，其氮、硫質(zhì)量比為3 1。此時，整個硫酸脲產(chǎn)品的0. lmol/L的溶液pH值為7. 2，其氮的質(zhì)量分數(shù)彡30%, 硫的質(zhì)量分數(shù)> 10%、游離酸的質(zhì)量分數(shù)< 0. 05%、縮二脲的質(zhì)量分數(shù)< 1.5%、水的質(zhì)量分數(shù)< 1%、中量元素單一成分的質(zhì)量分數(shù)> 2%、微量元素單一成分的質(zhì)量分數(shù) ^ 0. 02%、該硫酸脲顆粒平均抗壓碎力> 25N。實施例3本實施例同實施例1相比，其硫酸脲的制備流程均相同，其不同點在于反應(yīng)時的溫度和尿素溶液與硫酸溶液的質(zhì)量比不同。本實施例中所采用的尿素溶液與硫酸溶液的質(zhì)量比為2 1，其尿素熔融溫度為78°C，硫酸的預(yù)熱溫度為65°C，因此制備出的硫酸脲產(chǎn)品
5為微黃色有光澤透明斜棱柱狀晶體，其氮、硫質(zhì)量比為1 1。此時，整個硫酸脲產(chǎn)品的0. Imo 1/L溶液的pH值為6. 5，其氮的質(zhì)量分數(shù) ^ 21.5%、硫的質(zhì)量分數(shù)彡21.5%。、游離酸的質(zhì)量分數(shù)< 0.2%、縮二脲的質(zhì)量分數(shù) ^ 1. 5%、水的質(zhì)量分數(shù)< 1%、中量元素單一成分的質(zhì)量分數(shù)> 2%、微量元素單一成分的質(zhì)量分數(shù)> 0. 02%、該硫酸脲顆粒平均抗壓碎力> 35N。為了便于對實施例1、實施例2和實施例3中的相關(guān)參數(shù)進行說明，因此在表1中列出了整個反應(yīng)過程中硫酸脲的消耗定額，在表2中列出了該硫酸脲產(chǎn)品的相關(guān)測量參數(shù)，如表1和表2所示表 權(quán)利要求
1.一種硫酸脲，其特征在于，其氮、硫質(zhì)量比為10 1 1 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸脲，其特征在于所述氮、硫質(zhì)量比為3 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種硫酸脲，其特征在于該硫酸脲中還含有游離酸、縮二脲、水、中量元素及微量元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種硫酸脲，其特征在于所述氮、硫質(zhì)量比為10 1時，其 0. lmol/L溶液的pH值為8. 6，其氮的質(zhì)量分數(shù)>40%、硫的質(zhì)量分數(shù)>4%、游離酸的質(zhì)量分數(shù)彡0.03%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種硫酸脲，其特征在于所述氮、硫質(zhì)量比為3 1時，其 0. lmol/L溶液的pH值為7. 2，其氮的質(zhì)量分數(shù)> 30%、硫的質(zhì)量分數(shù)> 10%、游離酸的質(zhì)量分數(shù)< 0.05%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種硫酸脲，其特征在于所述氮、硫質(zhì)量比為1 1時，其 0. lmol/L溶液的pH值為6. 5，其氮的質(zhì)量分數(shù)彡21. 5%、硫的質(zhì)量分數(shù)彡21. 5%、游離酸的質(zhì)量分數(shù)彡0.2%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4 6任一項所述的一種硫酸脲，其特征在于所述縮二脲的質(zhì)量分數(shù)< 1.5%、水的質(zhì)量分數(shù)< 1%、中量元素單一成分的質(zhì)量分數(shù)> 2%、微量元素單一成分的質(zhì)量分數(shù)彡0. 02%。
8.一種硫酸脲的制備方法，其特征在于，主要包括以下步驟(1)用溫度為150°C、壓強為0.5Mpa的蒸氣將尿素溶液加熱到75°C 118°C，同時將硫酸溶液預(yù)熱到60V 100°C ；(2)按照質(zhì)量比為11.83 1 2 1的比例將加熱后的尿素溶液與預(yù)熱后的硫酸溶液送入反應(yīng)槽中生成硫酸脲料漿；(3)將生成的硫酸脲料漿進行造粒、干燥、冷卻，篩選出粒度為1.18mm 3. 35mm的硫酸脲顆粒即可。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種硫酸脲的制備方法，其特征在于所述步驟(3)后還包括將粒度大于3. 35mm的硫酸脲顆粒破碎并與粒度小于1. 18mm的硫酸脲顆粒一起返回造粒工序重新造粒；以及步驟(2)反應(yīng)后產(chǎn)生的尾氣返回步驟(1)，其余步驟的尾氣經(jīng)沉降分離、洗滌沉降后凈化排空。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種硫酸脲的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的尿素溶液的熔融溫度為115°C 118°C、90°C 91. 5°C或75°C 78V ；硫酸溶液的預(yù)熱溫度為90°C 100°C、70°C 80°C或60°C 70°C ；步驟(3)中所述的尿素溶液與硫酸溶液的質(zhì)量比為 11. 83 1,3. 19 1 或 2 1。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及的是一種化肥產(chǎn)品及其制備方法，主要是指硫酸脲及其制備方法。本發(fā)明是在75℃～117℃的熔融溫度、60℃～100℃的預(yù)熱溫度以及尿素溶液與硫酸溶液的質(zhì)量比為11.83∶1～2∶1的條件下，反應(yīng)制得的氮、硫質(zhì)量比為10∶1～1∶1的硫酸脲顆粒。本發(fā)明主要克服了傳統(tǒng)肥料的不足，提供既能增加產(chǎn)量、又對產(chǎn)物質(zhì)量、環(huán)境無影響的一種硫酸脲制備方法及其產(chǎn)品，同時該產(chǎn)品在制備中具有突出的節(jié)能節(jié)支優(yōu)點。
文檔編號C05C9/00GK102358726SQ20111019233
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者熊建超 申請人:熊建超