CN104692951A - 一种水溶复合氮肥及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农用化肥领域，具体涉及一种水溶复合氮肥，其特征在于：所述氮肥配方由以下组份组成：硝酸铵、硫酸铵、PH调节剂和内部干燥剂，硫酸铵与硝酸铵质量比60-40：40-60；以复合氮肥总质量计算PH调节剂0.5-10%、内部干燥剂0.5-15%。制备方法为把硝酸铵溶液浓缩，添加硫酸铵，控制反应条件，生成稳定的复合氮复盐，添加PH调节剂、内部干燥剂等，再进一步蒸发浓缩，再经造粒、冷却，得本发明中的水溶复合氮肥具有防爆、耐储存的优点，配比科学，同时含有硝态氮、铵态氮、硫元素，特别适合于喜氮、硫的各种作物；制备方法不需要改变现有硝酸铵中和反应器工艺技术条件，生产稳定、操作简单。

Description

一种水溶复合氮肥及制备方法

技术领域

本发明涉及农用化肥领域，具体涉及一种稳定的水溶复合氮肥及制备方法。

背景技术

硫酸铵和硝酸铵是常用的肥料，硫酸铵含有铵态氮主要用在农业，具有吸湿性小，不易结块，物理性质和化学性质稳定，同时还能为植物提供硫元素，但硫酸铵属于生理酸性肥料，长期施用使土壤酸性提高，造成土壤板结等。硝酸铵能为农作物同时提供铵态氮、硝态氮，具有肥效快的特点，但易吸潮、易结块，运输搬运过程中受热或撞击，容易发生***，国家禁止硝酸铵作为化肥单独使用，农业上主要添加硫酸钾、磷酸一铵，生产氮-磷-钾的复合肥，或添加碳酸钙、碳酸镁生产硝酸铵钙。

硫酸铵、硝酸铵在一定条件下反应可生成稳定的复盐——即一种含有硝态氮铵态氮水溶性复合氮肥。解决了硝酸铵的吸湿性、***性，也避免单独使用硫酸铵对土壤的酸化。

生产这样的复合氮肥的常用方法有为降低生产成本，在复合肥生产过程中直接加入价格相对便宜的硫酸铵，但因硫酸铵与硝酸铵比例和反应条件不合理，两者只是简单的混合，并未反应生成稳定的复盐，产品在储存、运输过程中，在一定的温度和湿度条件下，硫酸铵和硝酸铵缓慢反应生成复盐，加速吸潮，导致复合肥的强度下降，最终粉化、板结，影响复合肥的施用和肥效。如专利CN103249675，硝酸与氨在硫酸铵溶液中，中和反应，生成硫硝酸铵复盐。

有些生产厂家直接用硫酸和氨中和反应制取硫酸铵，或出于成本考虑从炼焦厂等购买其副产的硫酸铵来制作复合肥，先把硫酸铵溶解，再让硝酸和氨在硫酸铵溶液中反应，再蒸发、浓缩、造粒，但这种制备方法容易造成蒸发量增加，热量消耗大，现有的硝酸铵中和反应器也需改造或重新设计。也有生产厂家把硝酸铵装置中和反应制得的硝酸铵溶液浓缩至约98%，添加磷酸一铵、硫酸钾、碳酸钙等，再造粒得到硝基复合肥。但98%浓度高易堵管，堵设备，不利于操作。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种水溶复合氮肥及制备方法，该制备方法不需要改变现有硝酸铵中和反应器稳定，生产稳定、操作简单，生产的水溶复合氮肥具有防爆、耐储存的优点，配比科学，同时含有硝态氮、铵态氮、硫元素，特别适合于喜氮、硫的各种作物。

解决以上技术问题的本发明中的一种水溶复合氮肥，其特征在于：所述氮肥配方由以下组份组成：硝酸铵、硫酸铵、PH调节剂和内部干燥剂，硫酸铵与硝酸铵质量比60-40：40-60；以复合氮肥总质量计算PH调节剂0.5-10%、内部干燥剂0.5-15%。

硝酸铵、硫酸铵用量比例满足农作物对氮、硫营养元素的需要，同时这一比例对硝酸铵硫酸铵稳定复盐的生成有重要影响，需要让稳定复盐的比例成为大多数。

本发明中优化方案中所述硫酸铵与硝酸铵质量比60-50：40-50。

所述的硫酸铵为硫酸铵固体或溶液。

所述硝酸铵溶液浓度80-95%，温度120-170℃。

硝酸铵溶液的浓度与中和硝铵工段的工艺条件相稳合，需要避免对中和工序的生产操作造成影响，尽可能节省能耗，增加操作安全性与稳定性，浓度过高会导致长距离管道输送困难，需要更高的输送温度保障，管路凝固风险堵塞增加，硝铵分解甚至***危险性增加，可实现的安全输送距离很短；浓度太低会导致中和热利用不充分，增加后续浓缩的热能消耗，复肥后工段浓缩成本上升，使前工段有不必要的浪费；温度太低易堵管路、设备，温太高会导致压力过高甚至硝酸铵的分解，设备安全会有问题。因此不合适的浓度和温度会影响装置的产能。

所述PH调节剂为呈两性或碱性的物质，为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙、氧化钙、碳酸镁、碳酸钾、硼酸钠一种或两种以上。加入PH调节剂，能提高复合氮肥的PH值，减少复合氮肥生产过程中对设备的腐蚀，降低复合氮肥施用对土壤酸性的影响。

所述内部干燥剂为形成结晶水的盐或复盐，为硫酸钠、硫酸钙、硝酸钙、硫酸镁、硫酸锌、硫酸铜、硼酸一种或两种以上

加入内部干燥剂，若复合肥在储存、运输过程中受潮，水份先与内部干燥剂结合，避免或延缓引起复合肥结块。

本发明中一种水溶复合氮肥的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）    将硝酸铵、硫酸铵加入反应器，反应温度160-210℃，时间3-10min，得硫硝酸铵复盐A；反应器可为带加热的连续混料反应器；

 硝酸铵、硫酸铵反应温度低，需要的反应时间更长，设备需要的加热面积大，物料停留时间会长，设备尺寸也会变化如需要更大才能进行后续的反应，并且反应温度高一些反应速度会快，反应器尺寸设计需要改变；而且温度过高会造成不必要的能量浪费，安全风险增加。温度过低会因为物料流动，混合困难无法操作。

（2）    将A取出装入混料槽中，占总质量加入PH调节剂和内部干燥剂，得混合物B；

（3）    浓缩混合物B，控制浆料水份；

（4）    对浓缩后的B进行造粒、冷却，即得到水溶复合氮肥。

本发明中优化方案中所述硫酸铵预热后加入反应器中，预热后温度120-230℃。

硫酸铵预热温度会影响反应温度以及相应的反应器设计条件，温度低于专利温度范围会导致物料粘度大幅度上升，流动性变差以至于反应器搅拌运转困难，甚至故障；预热温度过高会增加硝铵分解的安全性风险，以及不必要的能耗。

所述的造粒方式为高塔造粒、圆盘造粒、滚筒造粒或带式造粒方式。

所述步骤（3）中控制浆料水份≤1%。造料前的水分高于1%，将不能保证最终产品含水量的要求，直接影响产品质量，从而控制产品中的水分。

所述水溶复合氮肥，为以硫酸铵、硝酸铵溶液为主体，添加铁、铜、硼、镁、钙、锌等微量元素的专用复合氮肥。不限于硫酸铵改性硝酸铵生产稳定的总氮分别为30、28、26的水溶复合氮肥，还包括以硫酸铵、硝酸铵溶液为主体，添加铁、铜、硼、镁、钙、锌等微量元素的专用复合氮肥。加入不同微量元素，可生产出满足不同植物习性的专用肥品。

本发明中把硝酸铵装置中和反应制得的硝酸铵溶液浓缩至80-95%，添加硫酸铵，控制反应条件，生成稳定的复合氮复盐，添加PH调节剂、内部干燥剂等，再进一步蒸发浓缩至水分低于1%，再经造粒、冷却，得到稳定的硫硝酸铵复合肥。生产的水溶复合氮肥具有防暴、耐储存的优点，配比科学，同时含有硝态氮、铵态氮、硫元素，特别适合于喜氮、硫的各种作物。制备方法不需要改变现有硝酸铵中和反应器，只需要增加带加热的连续混料反应器，控制好硫酸铵、硝酸铵的物料比和混合后的反应条件即可。

具体实施方式

用下面的实施例作对本发明进行进一步的说明：

实施例1

以目前效率高、消耗低的高塔造粒为例，日产1000吨，硝酸铵装置浓缩至约８５%的高温硝酸铵溶液，硝酸铵溶液温度为120℃，经过管道输送、计量，加入连续混料反应器，同时，硫酸铵加热后，经螺旋输送、计量，加入连续混料反应器。硫酸铵与硝酸铵质量比60：40，连续混反应器温度控制在160℃，时间10min，促进硫酸铵、硝酸铵反应生成稳定的硫硝酸铵复盐。将总质量的PH调节剂碳酸钠0.5%、内部干燥剂硝酸钙0.5%加入带加热的连续混料槽，进一步浓缩，控制浆料水份≤1%，再经高塔造粒，得到稳定的水溶复合氮肥。

加入内部干燥剂，若复合肥在储存、运输过程中受潮，水份先与内部干燥剂结合，避免引起复合肥结块。

所述硫酸铵预热后加入反应器中，预热后温度120℃。硫酸铵预热温度会影响反应温度以及相应的反应器设计条件，温度低于专利温度范围会导致物料粘度大幅度上升，流动性变差以至于反应器搅拌运转困难，甚至故障；预热温度过高会增加硝铵分解的安全性风险，以及不必要的能耗。

此例中硝铵液管道安全输送距离可达２０００米。

硝酸铵溶液的浓度与中和硝铵工段的工艺条件相稳合，需要避免对中和工序的生产操作造成影响，尽可能节省能耗，增加操作安全性与稳定性，浓度过高会导致长距离管道输送困难，需要更高的输送温度保障，管路凝固风险堵塞增加，硝铵分解甚至***危险性增加，可实现的安全输送距离很短；浓度太低会导致中和热利用不充分，增加后续浓缩的热能消耗，复肥后工段浓缩成本上升，使前工段有不必要的浪费；温度太低易堵管路、设备，温太高会导致压力过高甚至硝酸铵的分解，设备安全会有问题。因此不合适的浓度和温度会影响装置的产能。

所述PH调节剂为呈两性或碱性的物质，为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙、氧化钙、碳酸镁、碳酸钾、硼酸钠一种或两种以上。加入PH调节剂，能提高复合氮肥的PH值，减少复合氮肥生产过程中对设备的腐蚀，降低复合氮肥施用对土壤酸性的影响。

硝酸铵、硫酸铵反应温度低，需要的反应时间更长，设备需要的加热面积大，物料停留时间会长，设备尺寸也会变化如需要更大才能进行后续的反应，并且反应温度高一些反应速度会快，反应器尺寸设计需要改变；而且温度过高会造成不必要的能量浪费，安全风险增加。温度过低会因为物料流动，混合困难无法操作。

实施例2

硝酸铵装置浓缩至约95%的高温硝酸铵溶液，温度170℃，经过管道输送、计量，加入连续混料反应器，同时，硫酸铵加热后，经螺旋输送、计量，加入连续混料反应器。硫酸铵与硝酸铵质量比40： 60，连续混料反应器温度控制在210℃，时间3min，促进硫酸铵、硝酸铵反应生成稳定的硫硝酸铵复盐。将总质量的PH调节剂碳酸氢钠10%、内部干燥剂硫酸镁15%加入带加热的连续混料槽，进一步浓缩，控制浆料水份≤1%，再经圆盘造粒，得到稳定的水溶复合氮肥。

所述的硫酸铵为硫酸铵固体或溶液。

所述硫酸铵预热后加入反应器中，预热后温度230℃。

实施例3

硝酸铵装置浓缩至约82%的常温硝酸铵溶液，经过管道输送、计量，加入连续混料反应器，同时，常温硫酸铵经螺旋输送、计量，加入连续混料反应器。硫酸铵与硝酸铵质量比51： 49，连续混料反应器温度控制在210℃，时间3min，促进硫酸铵、硝酸铵反应生成稳定的硫硝酸铵复盐。将反应后的硫硝酸铵复盐装入混料槽中，再将总质量的PH调节剂碳酸氢钠10%、内部干燥剂硫酸镁15%加入混料槽中，进一步浓缩，控制浆料水份≤1%，再经圆盘造粒，得到稳定的水溶复合氮肥。其中硫酸铵可为硫酸铵固体或溶液。

实施例4

硝酸铵装置浓缩至约88%的常温硝酸铵溶液，经过管道输送、计量，加入连续混料反应器，同时，常温硫酸铵经螺旋输送、计量，加入连续混料反应器。硫酸铵与硝酸铵质量比56： 44，连续混料反应器温度控制在210℃，时间3min，促进硫酸铵、硝酸铵反应生成稳定的硫硝酸铵复盐。将反应后的硫硝酸铵复盐装入混料槽中，再将总质量的PH调节剂碳酸氢钠10%、内部干燥剂硫酸镁15%加入混料槽中，进一步浓缩，控制浆料水份≤1%，再经圆盘造粒，得到稳定的水溶复合氮肥。其中硫酸铵可为硫酸铵固体或溶液。

实施例5

硝酸铵装置浓缩至约80%的高温硝酸铵溶液，温度150℃，经过管道输送、计量，加入连续混料反应器，同时，硫酸铵固体加热后，经螺旋输送、计量，加入连续混料反应器。硫酸铵与硝酸铵质量比50：50，连续混反应器温度控制在180℃，时间６min，促进硫酸铵、硝酸铵反应生成稳定的硫硝酸铵复盐。将总质量的PH调节剂碳酸镁5%、内部干燥剂硼酸5%加入带加热的连续混料槽，进一步浓缩，控制浆料水份≤1%，再经滚筒造粒，得到稳定的水溶复合氮肥。硫酸铵可在预热后加入反应器中，预热后温度200℃。

实施例6

硝酸铵装置浓缩至约85%的高温硝酸铵溶液，温度160℃经过管道输送、计量，加入连续混料反应器，同时，硫酸铵溶液加热后，经螺旋输送、计量，加入连续混料反应器。硫酸铵与硝酸铵质量比55：45，连续混反应器温度控制在200℃，时间４min，促进硫酸铵、硝酸铵反应生成稳定的硫硝酸铵复盐。将总质量的PH调节剂碳酸钙3%、内部干燥剂硫酸钙8%加入带加热的连续混料槽，进一步浓缩，控制浆料水份≤1%，再经带式造粒，得到稳定的水溶复合氮肥。

所述硫酸铵预热后加入反应器中，预热后温度200℃。

实施例7

其它操作方式如实施例1，

硫酸铵：180℃，21.0吨/小时

硝酸铵：85%，160℃，19.8吨/小时

氧化镁（PH调节剂）：1.26吨/小时

硝酸镁（内部干燥剂）：2.24吨/小时

硫酸锌：0.7吨/小时

连续混料反应器温度：185℃

造粒前水分：≤1.0%

实施例8

其它操作方式如实施例1，

硫酸铵：185℃，19吨/小时

硝酸铵：90%，170℃，25.3吨/小时

碳酸镁（PH调节剂）：0.5吨/小时

硫酸钠（内部干燥剂）：0.5吨/小时

硼酸：0.5吨/小时

连续混反应器温度：200℃

造粒前水分：≤0.7%

实施例9

其它操作方式如实施例1，

硫酸铵：190℃，12吨/小时

硝酸铵：92%，170℃，29.4吨/小时

硫酸铝（PH调节剂）：0.7吨/小时

硫酸锌（内部干燥剂）：0.7吨/小时

连续混料反应器温度：205℃

造粒前水分：≤0.5%

本发明中肥料物理性能指标

主要指标：N≥26%，微量元素≥0.2%，粉末<1%，颗粒度（1－4mm）≥90%，常温避雨环境下存放三个月后颗粒强度>15N。

试验一：存贮对比

    将本发明中的水溶性复合氮肥和市场上购买回的氮肥（硝铵为主基肥）或自制氮肥（如实施例2中其它内容，硫酸铵与硝酸铵质量比20：80）贮存，在半个月和三个月的时间进行观察，结果如下表1和2：

表1本发明中的水溶性复合氮肥存贮变化

表2 市场上氮肥的存贮变化

从以上可以看出，本发明中生产出的水溶性复合氮肥，在性能指标上，还是在贮存使用后都有良好的指标和效果。贮存期内观察的评价另一指标是松散度，本发明中产品存放期６个月后松散度大于９０%；硝铵是一种很容易结块的肥料，有的肥料放置两三天就结成块了；有的肥料略好一些的也不超过两三个月。

试验二：应用后土壤变化情况

   将本发明中的水溶性复合氮肥应用于碱性及旱地土壤，亩施35-40公斤，作物收成后翻耕土壤观察，结果显示应用本发明中的水溶性复合氮肥后土壤无板结，无酸化现象。

Claims (10)

1.一种水溶复合氮肥，包括硝酸铵和硫酸铵，其特征在于：将硝酸铵、硫酸铵加入反应器反应后装入混料槽中，加入PH调节剂和内部干燥剂、再依次经过浓缩、造粒和冷却步骤制得，其中所述氮肥配方由以下组份组成：硝酸铵、硫酸铵、PH调节剂和内部干燥剂，硫酸铵与硝酸铵质量比60-40：40-60；以复合氮肥总质量计算PH调节剂0.5-10%、内部干燥剂0.5-15%。

2.根据权利要求1所述的一种水溶复合氮肥，其特征在于：所述硫酸铵与硝酸铵质量比60-50：40-50。

3.根据权利要求1所述的一种水溶复合氮肥，其特征在于：所述硝酸铵溶液浓度80-95%。

4.根据权利要求1所述的一种水溶复合氮肥，其特征在于：所述PH调节剂为呈两性或碱性的物质，为碳酸钠、碳酸钙、氧化钙、碳酸镁、碳酸钾、氧化铝、硼酸钠一种或两种以上。

5.根据权利要求1所述的一种水溶复合氮肥，其特征在于：所述内部干燥剂为形成结晶水的盐或复盐，为硫酸钠、硝酸钙、硫酸镁、硫酸锌、硫酸铜或硼酸一种或两种以上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种水溶复合氮肥的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将硝酸铵、硫酸铵加入反应器，反应温度160-210℃，时间3-10min，得硫硝酸铵复盐A；

将A取出装入混料槽中，占总质量加入PH调节剂和内部干燥剂，得混合物B；

浓缩混合物B，控制浆料水份；

对浓缩后的B进行造粒、冷却，即得到水溶复合氮肥。

7.根据权利要求6所述的一种水溶复合氮肥生产方法，其特征在于：所述硫酸铵预热后加入反应器中，预热后温度120-230℃。

8.根据权利要求6所述的一种水溶复合氮肥生产方法，其特征在于：其中所述的造粒方式为高塔造粒、圆盘造粒、滚筒造粒或带式造粒方式。

9.根据权利要求6所述的一种水溶复合氮肥生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中控制浆料水份≤1.0%。

10.根据权利要求1所述的一种水溶复合氮肥，其特征在于：所述水溶复合氮肥，为以硫酸铵、硝酸铵溶液为主体，添加铁、铜、硼、镁、钙、锌等微量元素的专用复合氮肥。