專利名稱:一種制備含有尿素和硫酸胺肥料顆粒及其類似顆粒的方法
生產(chǎn)和發(fā)展含有良好氮和硫的肥料在當(dāng)今是很重要的。近幾年來，硫酸銨(21%N，24%S)是含氮肥料中最重要的一種，而一般常用的磷肥是過磷酸鈣(20%P2O5，12%S)。含有這些物質(zhì)的肥料供給土壤的硫要大于農(nóng)作物的需要。于是，多年后，硫酸胺就被尿素(46%N，O%S)所代替;過磷酸鈣則被磷酸一銨(12%N，61%P2O5，O%S)，磷酸二銨(21%N，53%P2O5，O%S)和三元過磷酸鈣(46%P2O5，0%S)所代替。由于這些游離硫肥料的應(yīng)用，如不另外施加含硫的肥料，土壤的含硫量便會降低，因?yàn)殡S著農(nóng)作物收割硫從田地上移出，由其更甚，硫另外由于瀝濾出法而從土壤里流失。其結(jié)果是現(xiàn)在在世界上的許多地區(qū)土壤出現(xiàn)嚴(yán)重缺硫，這對許多農(nóng)作物是極其有害的。
因此，就很需要這類肥料，它含有足量的硫并且是以能很快被植物所吸收的形式存在。
人人皆知尿素顆粒會生成一種元素硫的蓋層。在這種形式下，于是，硫并不被農(nóng)作物所吸收。元素硫必須先在土壤里轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，而這種轉(zhuǎn)化過程是極其緩慢的，由其是在寒冷和乾燥、貧乏的地區(qū)。
硫酸銨是一種較好供硫的供給物，它能使硫成為一種植物能直接吸收的形式。而它本身，硫酸銨確很少令人注意到它是一種能起施肥用途的肥料，其原因是它含氮量(21%)相對來講太低以及含硫量高，但把硫酸銨跟尿素按不同的比例相結(jié)合，就能生成特別適合于農(nóng)作物所需的氮和硫濃度的肥料。例如，把二種組分，即一種尿素和硫酸胺按照其4比1的重量比相組合，就能生成一種含40%N和約5%S的肥料，這種肥料是很適用于各種施肥用途。
化學(xué)工程，工藝開發(fā)索引，14(1975)269-276敘述了，在一個中等工廠規(guī)模上，含肥料顆粒的尿素和硫酸胺的產(chǎn)品，該種顆粒是由扁平式成粒和是一種高濃度的尿素溶液(約99%)和硫酸胺的造?；旌衔铩Ａ蛩岚肥且怨虘B(tài)形加入到基本上是無水尿素熔化物，但在里面，僅是部分溶解，為此含熔化物的尿素和硫酸胺在高溫下(135-150℃)變成顆粒狀或制造成粒狀，這樣盡可能地在熔化物里來限制不溶解的硫酸胺的比例。在較低的溫度里，熔化物含有許多不溶解的物質(zhì)，它無法加工制成粒狀。對于尿素的分解作用，較高的溫度不能使用。由于在尿素熔化物里，硫酸鹽的有限溶解，因此所述的方法在工業(yè)規(guī)模上實(shí)施是不適于的。
在一種含水的尿素溶液里，硫酸胺要比在一種基本上是無水的尿素溶化物中比較易于溶解。含水的尿素溶液能被加工成美國專利文獻(xiàn)4，219，589中所述的顆粒狀，其中，一種含水的尿素溶液(這尿素中已加上了一種結(jié)晶阻滯劑)則被噴成一種極微的小滴狀，平均直徑小于120/μm，該小滴進(jìn)入尿素顆粒的流化床，其溫度系按水從溶液里被噴至晶核的蒸發(fā)，和尿素在晶核上結(jié)晶成所需規(guī)格的顆粒。
含水的尿素溶液，制成顆粒狀的方法已在美國專利4，219，589中敘述，更佳地是具有一種按重量計(jì)的92-97%尿素濃度，特別是按重量計(jì)的94-96%，并在110-125℃的溫度里，被噴入流化床。確實(shí)，硫酸銨被認(rèn)為在這些溶液里要比在一種基本上是無水的尿素溶化物中易于溶解，但它并不是按施肥用途的某一比例來溶解。硫酸胺的一部分仍以固態(tài)狀懸浮在溶液里。
當(dāng)這種懸浮體按照美國專利文獻(xiàn)4，219，589，所述的方法制成顆粒狀進(jìn)入流化床時，懸浮體中的硫酸胺粒子應(yīng)是越細(xì)越好，這不僅能防止噴布器的堵塞，也更便于成粒過程的施行。為了取得這一成效，在尿素溶液里的硫酸胺可用一種膠體磨來進(jìn)行研磨。然而，被研磨的懸浮體的粒子并不能達(dá)到所需的效果。床內(nèi)具有組合顆粒是不能令人滿意的，而且無規(guī)格大小的產(chǎn)物跟規(guī)格產(chǎn)物的重量比也是不相宜的。從制粒器里粉劑的分散，即從制粒器出口處由流化氣體帶走固體微粒，部分陷于分塵器，其效用并非達(dá)到要求的那么高，而且排出物所含硫酸銨的百分比又比最終產(chǎn)物高。通過對這些不利結(jié)果的調(diào)查揭示了竟管經(jīng)過膠態(tài)磨，在懸浮物里固態(tài)硫酸胺并沒有成為預(yù)期的細(xì)度。其效果即在懸浮物里的固體缺乏均勻性和足夠的細(xì)度，表明了所成粒狀的效果不能令人滿意。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)能獲得頗佳的成粒效果，如果按照本發(fā)明把硫酸胺完全溶解于一種含水尿素溶液中，按重量計(jì)，尿素的濃度為70-85%，更佳地是按重量計(jì)，濃度為78-82%，所得到的溶液被濃縮致按重量計(jì)為92-97%的干燥含量，更佳地是，按重量計(jì)，為94-96%，并在任何處理階段，在尿素中加入結(jié)晶阻滯劑，隨后，受濃縮的溶液在含晶核的硫酸胺和尿素的流化床中變成顆粒狀。
人們很希望硫酸胺能完全溶解于一種尿素溶液里，該溶液的含量，按水的重量計(jì)，為15-30%。然而，人們也希望在溶液的濃縮期間，硫酸胺將再次在一種尿素濃度里結(jié)晶，該濃度按重量計(jì)在90%以上，于是，在成粒期間就會引起與膠體研磨硫酸鹽相同的一些問題。然而，人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，情況并非如此，受濃縮的溶液能夠在毫無其它特殊問題的情況下，按照美國專利文獻(xiàn)4，219，589的方法制成顆粒。
在濃縮過程的最后幾個階段里，要測定熱的，高濃縮溶液會產(chǎn)生什么影響是不可能地。硫酸胺留在溶液里(超飽和溶液)是可能的，但硫酸鹽以一種極細(xì)的形態(tài)結(jié)晶是完全可能的，它不干擾成粒作用。事實(shí)上，在達(dá)到所需最終濃度之后，溶液是極其適合按美國專利文獻(xiàn)4，219，589方法制成顆粒。
為了按照本發(fā)明實(shí)行這個方法，可把硫酸胺溶解于尿素溶液中，該尿素是尿素的一種合成產(chǎn)品，并按重量計(jì)含有75-85%的濃度，更佳地按重量計(jì)為78-82%，例如，按重量計(jì)約為80%，更佳地按這么一個比例，即在最終溶液里，尿素和硫酸胺的重量比的幅度是在2.4/1和7/1之間，特別在3/1和5/1之間，此后，可把溶液按照常規(guī)蒸發(fā)至按重量計(jì)為92-97%的干燥含量，更佳地是按重量計(jì)為94-96%，例如，按重量計(jì)為95%。隨后，濃縮溶液就被輸送至一流化床制粒機(jī)，在那里把它制成顆粒。
在成為粒狀前，把用于尿素的一種結(jié)晶陰滯劑，不管其在任何一個預(yù)處理階段，加入到溶液中去，這就是指在把硫酸胺加入之前，加入期間或加入之后，或在所需最終濃度的濃縮前、濃縮期間或濃縮后。適用于尿素的結(jié)晶阻滯劑是一些水溶附加和凝聚物，諸如尿素和甲醛(美國專利文獻(xiàn)4，219，589)，氧化鎂，系部分或全部煅燒形式的白云石(加拿大文獻(xiàn)1，157，288)，氫氧化鎂和水溶性無機(jī)鎂鹽(美國專利文獻(xiàn)4，478，632)，和水溶性無機(jī)鋁鹽(美國專利文獻(xiàn)4，500，336)。結(jié)晶阻滯劑的比例按最終產(chǎn)品以重量計(jì)最好是在0.1至2.0%之間。
更佳地是應(yīng)用一種鋁復(fù)合物，諸如硫酸鋁，按重量計(jì)，比例為0.1至1.0%。
用于尿素的含有一種結(jié)晶阻滯劑的濃縮溶液的成?？砂疵绹嫉膶＠墨I(xiàn)4，219，589來實(shí)行，在本處可一并用作參考。成粒的進(jìn)行是毫無問題，而且組合顆粒是很佳的。同一種尿素溶液的成粒作用相比較，這尿素溶液里的硫酸胺已經(jīng)過膠磨，無規(guī)則產(chǎn)物與規(guī)則產(chǎn)物的重量比是很佳的，來自制粒機(jī)粉劑的散布是很低的，且散布物中硫酸鹽含量也很少。其結(jié)果，幾乎無需從制粒機(jī)出氣處來洗脫粉劑，且相應(yīng)地，幾乎沒有洗脫液須要進(jìn)行濃縮，以便再次用作為原料。
用本發(fā)明方法所獲得的顆粒在尿素里含有一種極細(xì)的、分散的硫酸胺的均勻分散體。它們具有極佳的機(jī)械特性，具有一個光滑的、圓形的表面，不易呈現(xiàn)塊狀，且在儲存和運(yùn)輸中不會發(fā)生任何問題。
本發(fā)明也相應(yīng)有關(guān)含顆粒的尿素和硫酸胺，表顯出硫酸胺按重量計(jì)含量為15至30%，結(jié)晶阻滯劑按重量計(jì)含量為0.1至2.0%，且尿素基本上按水的重量計(jì)達(dá)到0.5%，這些顆粒含有硫酸胺，它們以極細(xì)、均勻分散的形式存在著。
實(shí)例尿素和硫酸胺的含水混合物按二種連續(xù)的試驗(yàn)方法制成顆粒。
試驗(yàn)1(比較)對一種含水的尿素溶液，按重量計(jì)尿素的濃度為95%，溫度約為140℃，把硫酸鋁作為結(jié)晶阻滯劑加入尿素和加入一定量的硫酸胺。硫酸胺部分溶解，在溶液里不溶解部分用一種膠磨機(jī)的研磨。處理過的懸浮物被輸入一個制粒機(jī)，該機(jī)含有有晶核的尿素和硫酸胺的一個流化床，在里面它被噴成小滴，平均直徑小于120/μm。流化床里的條件是受到控制的，以便流化床的溫度維持在約112-114℃。顆粒不斷地從制粒機(jī)中排出并在一個流化床置冷器處冷卻。隨后，顆粒被篩子篩選成一種規(guī)格的粒度(2-5mm直徑)，并作為一種最終的產(chǎn)物，回收超規(guī)格的粒度級和小規(guī)格粒度級。研磨超規(guī)格的粒度級并和小規(guī)格的粒度級再循環(huán)至流化床作為里面含核物質(zhì)的操作。
試驗(yàn)2(按照本發(fā)明)對一種含水的尿素溶液，按重量計(jì)尿素的濃度為80%，溫度約為120℃，把硫酸鋁作為結(jié)晶阻滯劑加入尿素和加入一定量的硫酸胺。硫酸胺完全溶解。其最終溶液被濃縮成一種干燥含量，按重計(jì)為95%，并被輸送到一個流化床的研磨機(jī)，在里面進(jìn)行噴發(fā)。成顆粒和對顆粒的處理如同試驗(yàn)1所述的方法一樣。
關(guān)于二種試驗(yàn)的數(shù)值具體列表如下試驗(yàn)表1 2(比較) (按照發(fā)明)起始材料尿素溶液-按重量計(jì)濃度% 95 80-溫度，℃ 140 120-速率，公斤/小時 3978 5145硫酸胺，公斤/小時 1071 1054結(jié)晶阻滯劑Al2(SO4)3，公斤/小時 4.75 57?；傆?jì)，公斤/小時 7500 7200同規(guī)格，公斤/小時 4500 5020小規(guī)格，公斤/小時 2980 2100超規(guī)格，公斤/小時 20 80小規(guī)格+超規(guī)格與同規(guī)格的關(guān)系，% 66.6 43.4散發(fā)尿素，公斤/小時 220 150硫酸胺，公斤/小時 180 60尿素/硫酸胺重量比 1.2 2.5
最后產(chǎn)品按重量計(jì)，尿素% 79.1 79.0按重量計(jì)，硫酸銨% 19.8 19.8尿素/硫酸胺重量比 4.0 4.0平均直徑，毫米 2.30 2.80%N 41 41%S 4.8 4.8
權(quán)利要求
1.一種制備含尿素和硫酸胺肥料顆粒的方法，通過研磨一種含尿素、硫酸胺和水的混合物，其特征在于硫酸胺完全溶解于一種含水的尿素溶液，該尿素的重量百分比濃度為70-85%，最終溶液按重量計(jì)被濃縮成一種干燥含量為92-97%，且在處理的任一階段，在尿素中加入一種結(jié)晶阻滯劑，隨后，受濃縮的溶液在含有晶核的尿素和硫酸胺的一個流化床里被研磨成粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于硫酸胺被溶解于一種含水的尿素溶液，該溶液按重量計(jì)尿素的濃度為78-82%，最終溶液則被濃縮成一種干燥含量，按重量計(jì)為94-96%。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的方法，其特征在于按尿素和硫酸胺的數(shù)量計(jì)結(jié)晶阻滯劑按重量計(jì)比例為0.1至2.0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1-3所述的方法，其特征在于把一種鋁復(fù)合物用作結(jié)晶阻滯劑。
5.含顆粒的尿素和硫酸胺，特征在于含有按重量計(jì)的15-30%的硫酸胺，按重量計(jì)的0.1至2.0%的結(jié)晶阻滯劑和進(jìn)一步的基本物尿素以及按重量計(jì)一直到0.5%的水，這些顆粒含有以極細(xì)、均勻分散的形式存在的硫酸胺。
專利摘要
一種制備含尿素和硫酸銨肥料顆粒的方法，通過研磨一種含尿素、硫酸胺和水的混合物，特征在于使硫酸胺完全溶解于一種重量百分比為70-85％的含水尿素溶液，最終溶液被濃縮成一種按重量計(jì)干燥含量為92-97％，且在處理的任一階段，在尿素中加入一種結(jié)晶阻滯劑，隨后，受濃縮的溶液在含有晶核的尿素和硫酸胺的一個流化床里研磨成粒，以及在尿素、硫酸胺和含有顆粒晶體阻滯劑之中研磨成粒。
文檔編號C05G3/00GK86106555SQ86106555
公開日1987年4月15日 申請日期1986年10月16日
發(fā)明者盧克·艾伯特·范馬克, 沃爾特·埃德蒙·馬蒂爾德·卡登 申請人:荷蘭氮素公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan