含单质硫的尿素肥料的制备方法及其产品技术

本发明专利技术涉及由液态硫和液态尿素熔体生产含单质硫的尿素肥料的方法。通过提供温度稳定并对液态硫／尿素熔体呈两性的添加剂，在熔点以上的温度下影响液态硫和尿素两相之间的表面张力以获得均匀混合相，随后进行分配和固化。本发明专利技术还涉及一种尿素－硫肥料，其中所述肥料包含尿素和单质硫以及温度稳定并呈两性的添加剂。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含单质硫的颗粒状尿素肥料的制备方法和由该方法得到的产品。在世界上许多地区普遍存在硫缺乏现象，尤其是沙质、有机物含量低并受到淋洗的土壤。在世界范围内，S缺乏日益严重，这是因为含有石膏(CaSO4)的普通磷酸钙(single super phosphate)使用的减少，还由于产率的提高以及侵蚀和淋洗造成的土壤储量的下降，更多的S从土地中流失了。同时，在工业化国家中，以降雨和粉尘沉积的形式，从燃烧化石燃料排放的二氧化硫(SO2)向土壤中输入了大量S。随着排放的降低，S缺乏日益加剧。如今，通常采用富含S的肥料来补充S。液态硫是生产氢气/氨水的重烃部分氧化工艺或天然气脱硫产生的废物。与可用的工业CO2一起，这些原料是生产颗粒尿素的先决条件，与众所周知的基于硫酸盐的尿素硫肥料如，例如硫酸铵/磷酸钙不同，我们致力于发现一种方法，其中直接采用熔融状态的单质硫作为氮-硫植物营养物生产中熔融硫的来源。单质硫不能被植物直接利用，不能用作含S植物营养物生产中充分的硫源。相反，曾将其用作转鼓加肥工艺中的配料，其中在转鼓中将硫喷涂在温热的颗粒表面上形成包围尿素颗粒的封闭壳(硫涂覆的尿素，SCU)，由于尿素被该壳体对环境“密封”，建立了缓释机制。在这种情况下，水分只能通过小裂纹吸收，随着在吸收水分的水中溶解，将尿素“泄露”出去。从US 4,330,319知悉了一种生产尿素硫肥料的方法。将尿素和熔化的硫混合获得一种熔融混合物，随后固化该熔融混合物得到均匀的固态颗粒状尿素硫肥料，其中硫的颗粒尺寸小于约100μm。在高于熔点的温度使熔融的尿素和熔融的硫经由混合装置输送，从而生成在尿素中分散的细碎的硫。以足以生成所述尿素硫肥料的量加入熔融的硫。在所述混合装置中保持至少200KPa的压降以形成均匀的尿素和硫的熔体。最后，通过造粒或凝聚使所述均匀化的熔体固化。在该专利中，通过采用T形管进行预混施加了强机械力，这是由扼流孔板(restricted orifice)造成的，由于两个熔体流的90°角(T形管)和由扼流孔板实现的压降，所述扼流孔板产生出紊流(turbulentflow)。结果，硫进料泵必须在5-9bar范围内工作，在一个实施例中为14bar。需要均匀静态混合器来乳化＜100μm的S颗粒。这一均匀化作用消耗了更多的机械能。由于两个不溶相只能机械混合这一事实，各个相部分的再结合速度极高(亚稳乳液)，而且10-30μm的颗粒仅占颗粒尺寸分布的一小部分。该专利未证实固化的乳液是怎样提高S缺乏土壤的农业产率的。必须使用抗结块剂使颗粒粉末化以对抗尿素的吸湿性。本专利技术的主要目的是提供将液态单质硫乳化到液态的尿素熔体中的方法。本专利技术的另一个目的是使单质硫成为植物可用的颗粒尺寸足够低的S源，并提供能够获得优选范围颗粒尺寸的添加剂以增进生物氧化作用。另一个目的是提供无需抗结块剂的尿素-硫肥料。另一个目的是降低尿素-硫肥料中的氨挥发损失。另一个目的是所述添加剂应是可生物降解的，在环境中作为天然化合物以生态方式存在。另一个目的是获得作为添加剂浓度函数的不同S颗粒尺寸，使所述肥料适合于各种气候条件。本专利技术的这些和其它目的是通过以下描述的方法和产品获得的。通过本专利权利要求进一步定义和表征本专利技术。要求保护的本专利技术解决了如何在熔化状态混合硫和尿素的问题，并提供了具有所需颗粒尺寸的含硫肥料。抗结块剂不是必需的。添加剂调节颗粒尺寸分布。本专利技术的方法包括将液态单质硫乳化到液态的尿素熔体之中，并在高于熔点的温度下，通过提供温度稳定并对液态硫/尿素熔体呈两性的添加剂来影响液体状态中的硫和尿素两相之间的表面张力以获得均匀混合相。优选将液态单质硫乳化到液态尿素熔体之中。使用单质硫的农业原因是单质硫能够在高浓度S存在下，在肥料中提供更高的含氮量，例如，在＞8wt％S的浓度下，＞42wt％的N。对大部分植物用途而言，N∶S重量比为6∶1-4∶1，优选约5∶1。对动物饲料用途而言，N∶S重量比为10∶1-15∶1。由于两种主要成分不是固态/液态的，而是均为液态，本专利技术与加肥(fattening)/S涂层不同。由于两种液体的表面张力和密度明显不同并会立即分离成两个分离相，不能获得稳定的乳液，即使是在将液相迅速冷却或者甚至在用液氮(-194℃)来直接骤冷的情况下也是如此。硫(140℃)密度1,787kg/m3，粘度0.008PaS尿素(140℃) 密度1,214kg/m3，粘度0.002PaS在已出版的文献中，常用技术采用搅拌器或静态混合器来混合两种液态化合物并能使之形成乳液。基本原理是潜在机械力的传输。这在技术和工业规模上都进行了实验，但是结果是，在尿素/液态S混合相的情况下，以工业规模应用高效静态混合器提高了两相的分离速度，这与通常的预想完全相反。在从主熔体泵到熔体分配系统的传统两阶段真空系统之后，采用尿素工艺作为试验装置，在该情况下是旋转吊斗。在15/19m直径的造粒塔中，从60m高度开始，通过不变的环境空气中的自然通风冷却，确立了冷却/结晶作用。第二液相即单质硫(99,9％纯度)的供应通过添加一个包括控制速度的供料泵的进料槽来进行。为了能够测试在与基础N-S级颗粒尿素结合时用作痕量营养物的无机固体化合物，应用了一种固体配料设备。为了研究颗粒尺寸分布，在从混合点到固化的造粒颗粒的工艺流程之外应用了取样装置。通过静态混合器实施的对尿素熔体中硫熔滴的颗粒尺寸分布的大量测量反映了为什么机械力不能提高混合液相的均匀性/稳定性。分散速度/性能不是形成具有小直径S-熔滴的均匀相的驱动因素，相反，该工艺受再结合速度/概率的控制。由于从静态混合器的入口到出口，颗粒尺寸分布增加，在静态混合器中为S颗粒对提供了更高的再结合概率。为了将从注入点到传送带上的固体成粒的停留时间缩短至＜180秒，对试验装置(如上所说明的)进行了优化。还测试了是否无机物会影响液态分散硫相的表面张力并由此影响再结合概率和乳化硫的颗粒尺寸。研究了锌、镁、钙和硼化合物。溶解的ZnO改变了混合熔体的颜色，并以有利的方式影响了表面张力，得到的颗粒尺寸＜200μm。以1-2％施加的ZnO能够在短停留时间内稳定。作为附加的痕量化合物，研究了ZnS和MgO，它们能够定量分配在均匀的液态体系内而不会对颗粒尺寸带来负面影响。CaO、CaSO4、MgSO4*4H2O可以进行配料，造成了一定程度的相分离(phase segregation)，Na2B4O7和Borax在熔体中保持悬浮状态，不被均匀地分散。无机化合物的浓度为1.0-2.5重量％，优选1.5-2.1重量％。也可以将铜、锰、硒和钼悬浮到尿素和单质硫的乳液中，不会带来分解和其它不利影响。一个目的是提供可生物降解的化合物，其可以影响液体S相的表面张力以实现足够高的排斥相应从而在＜0.1wt％添加剂的低添加剂浓度下，在试验设备的停留时间内使小颗粒稳定。将要获得的颗粒范围应为20-30μm，以在较低温的环境条件下提高生物氧化作用。所述化合物应承受所需的140℃的温度，以使得在其液态保持两相。通过采用强力搅拌器并研究作为时间函数的S的颗粒尺寸分布，在实验室规模进行了对物质的筛选。对最后优选的物质在一浓度范围(0-150ppm)进行了试验。C6-C30直链脂肪酸组可本文档来自技高网...

【技术保护点】
由液态硫和液态尿素熔体生产含单质硫的尿素肥料的方法，其特征在于通过提供温度稳定并对液态硫／尿素熔体呈两性的添加剂而在熔点以上的温度下影响液态硫和尿素两相之间的表面张力，从而获得均匀混合相，随后进行分配和固化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：S科恩克，U拉德维希，J马茨，U施塔克，
申请(专利权)人：亚拉国际有限公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]