固体可控释化肥化合物制备方法 外文翻译

中北大学2005届本科毕业论文第1页共10页固体可控释化肥化合物制备方法固体可控释化肥化合物制备方法固体可控释化肥化合物制备方法固体可控释化肥化合物制备方法概述概述概述概述固体可控释尿素甲醛化肥的成分由尿素水溶液，甲醛和氨基混合组成，在酸性条件下混合加热，生成亚甲基聚合反应和加热下完成亚甲基聚合反应并干燥反应产物。在很多氮化物存在的条件下完成的这个过程的最终产物是由短链的亚甲基尿素聚合物组成，二氨基甲酰尿素和1,3二氨基甲酰尿素混合在这些聚合物之中。发明的背景这个发明叙述了固体可控释化肥化合物制备方法是由尿素和甲醛反应得来。尿素和甲醛反应产物的缓释产品为了肥料应用，要求相当的技巧来控制合适的聚合度以达到想得到必需的肥料特性。通常的，尿素和甲醛的第一步反应是在碱性溶液中提高温度来制得亚甲基尿素。反应混合物被酸化导致脲基甲醇迅速变成亚甲基尿素来改变链的长度。这个方法已经被显示，例如在RENNERUSPATNO3,076,710和INCZURAKETALUSPATNO3,705,794里。众所周知，尿素甲醛液体肥料可在有氨水的碱性条件下加成。这个方法已经被显示，例如在FORMAINIUSPATNO3,667,736里。FORMAINI专利转用在尿素甲醛反应产物和JUSTICEETALUSPATNO3,462,256的描述是一致的。THEJUSTICEETAL和FORMAINIPATENTS的制备法是溶液中含有尿素，甲醛和50到80的氨水。这个产物在稀释，加热，酸化和压制来制得液体尿素形成的肥料悬浮液。我们应用SERNO288,457同此相同日期的文件，透露了固体化肥化合物的制备，尿素和甲醛以微粒形态反应，产物的含氮率比以前的同样产物要高一些。高效率可能制成反应产物更高含氮量的化合物，多数形成短链的亚甲基尿素聚合物，也就是二氨基甲酰尿素和1,3二氨基甲酰尿素。多数由短链亚甲基尿素聚合物组成的含氮聚合物的尿素和甲醛反应物的固体可控释化肥化合物的现在的发明是有指导的。在这以前没有技术方法知道有能力制备方法的申请者被透露，在上述的申请表SERNO288,457里。详细描述更明确的，目前发明由尿素水溶液，甲醛和氨水组成的制备方法，尿素和甲醛的摩尔比为13，氨水和甲醛的摩尔比为005100，在PH值为碱性下加热温度为140F到190F，在加热中首先停下来的是重要数目的亚甲基尿素形态，反应产中北大学2005届本科毕业论文第2页共10页物为脲基甲醇和一些不知道的中间产物，在酸为混合物的重量的018的酸性条件下亚甲基尿素开始聚合反应，聚合反应温度为180F到320F。充分时间使亚甲基尿素聚合反应完成然后干燥反应产物，大多数的含氮聚合物是由其中含有二氨基甲酰尿素和1,3二氨基甲酰尿素的短链亚甲基尿素组成。在发明实验的第一阶段，尿素和甲醛的摩尔比是1225，氨水和甲醛的摩尔比是01075。尿素，甲醛和氨水的混合物的合适加热温度为165到185F，含水量适合在混合物重量的15。加热足够长的时间确保尿素完全分解，氨水的反应和避免形成多数的亚甲基尿素聚合物。时间至少是45分钟。在反应的第二阶段为了避免形成坚固的部分长链亚甲基尿素聚合物，要假如少量的酸，为混合物重量的05到3最适合。图样的梗概描述图样的单一图形是三重图表显示在相同的发明方法的产物成分下不同的亚甲基尿素聚合物的氮化物的水溶性。详细描述在相同的发明方法的产物成分下用任一或不用不活动的载体。成分可以包含营养元素磷或钾（如P2O5或K2O），次级基础或微营养物的产物肥料比仅有含氮的肥料完备的要好。特别合适的载体是膨胀的或典型的多孔矿物蛭石，例如在USPATNO3,076,700TOVARENNER里。如果多孔渗水的载体被用过了，甲醛尿素和不知名的中间体就会被液体中的载体喷出去，那些载体是有代表性的混合的早先的营养元素P，K，像磷酸二氢铵，硫酸钾和氯化钾。在加上，另外的盐像硫酸铵和硫酸铁也可能加入。载体的含水量占重量的10到50，通常占化肥化合物重量的20到35。载体和化肥然后被酸化，例如，平均的喷入些硫酸或磷酸来促使浓缩的甲醛尿素和其他的中间体发生反应。缩聚反应混合物然后被加热来达到最终凝聚和干燥的效果。作为选择，化肥化合物的制备可能不用载体。一种不用载体生产的化肥被披露在USPATNO3,705,794TORHCZURAKETAL里。和当前发明一致的化肥化合物本质的制备作为前置放在PRECEEDING的特别段落里。比有载体的中间体脲基甲醇液体溶液适合喷雾，酸被直接注入到混合的其他营养化肥液体里来开始两个缩聚反应的上演。液体或固体形成的反应混合物，然后被转到干燥机里来去水和中北大学2005届本科毕业论文第3页共10页完成缩合，如有必要的话，是由干燥的颗粒肥料组成的反应混合物。第三种特别肥料的组成可能是在被酸化前，由泥浆状的不活动的树脂载体（脲基甲醇和中间体）形成的。不活动的载体可能是由，例如锯屑，石膏，咖啡土地，黏土和其他的我们所知道的不活动的载体形成的。不活动载体的类型和数量仅被泥浆的黏度，浓度和树脂的反应效果所限制。被酸化后，缩聚反应的收益作为小粒核服务于里面和周围的不活动载体。不管有载体还是没载体的，肥料的含氮量通常都在20到41左右。更明确的，第一方案在PH值为碱性条件下在氨水中尿素和甲醛反应为了形成脲基甲醇和氨中间体。虽然这特殊特性的氨中间体是无常的，但是它被认为鉴定为由短链甲醛尿素构成，现用方法的主要物品是产品。液体层离法研究显示氨中间体是类似的，但不是相同的，作为四氮六甲圜。在第二方案期间，混合反应是在酸性条件下引发的甲醛尿素聚合反应，氨中间体出现在调节或控制反应的速率因而发生了更高的短链聚合物的比例。这个方法可能实现一组连续方式。过程的第一阶段可是是未反应的尿素和未反应的甲醛或者是商业上常用的原始浓缩的尿素和甲醛。一种浓缩是以知的UFC85和包含着自由甲醛和脲基乙醇真实数量的尿素甲醛冷凝溶液。如果浓缩体被用了，固体尿素就加到混合反应中尿素甲醛摩尔比为13（U/F），1225更合适些。尿素可能是由金属小球状或小颗粒状组成。其他原始甲醛是气态甲醛和多聚甲醛。原始尿素和原始甲醛在加热皿里相互合拢。，并且有充分的热量和水分补给来完成固体尿素的分解。合适的水量至少是混合溶液的15，更高的含量会影响混合反应和产物颗粒的干燥。氨水是加在混合物尿素甲醛水里的。氨水量不是临界的，无水的是最少花费的。氨水的总量是增加的，然而，临界的是为了最终产品，它是由最终控制聚合度的反应中间体组成。氨水和甲醛的摩尔比是005100，后者超出了甲醛的限制容量和尿素反应。通常的，氨水和甲醛的摩尔比在010到075之间变动。只要氨水有足够的时间进入混合反应，氨水的增加量就会和其他的成分组合起来。存在的氨水在PH必须为碱性下来避免坚固地形成亚甲基尿素的数量。整个反应都在PH值的一边完成的。第一阶段的反应温度应该把握在140F到190F（60C到80C），比较合适的是165F到185F（74C到85C）。反应中间体的构成来自氨水和甲醛反应，在分散尿素的时候会放出大量的热从而减轻外部的热量负荷。溶液应该在持续的高温下中北大学2005届本科毕业论文第4页共10页直到溶液变得澄清。第一阶段的总反应时间在5到45分钟里变动，通常为20到40分钟。在这个点，反应溶液包含了大量的脲基甲醇和胺中间体无重要的脲基甲醇尿素聚合反应发生。加热时间应该充分的长以保证分解尿素和未知胺中间体。在现有发明的实验里利用载体和合适因为长链高分子的缺乏使得引发地层颗粒做成颗粒产品很难。如果利用了载体，脲基甲醇和胺中间体产物在反应的第一阶段被喷出因底部的混合固体在搅拌器或其他的搅拌设备。不活动能吸收的载体数量可能被用。膨胀的蛭石明显有用因为载体高的吸收量。固体混合物可能有或没有不活动的载体在其他肥料原料里像原始，次级或更此级的P2O5和K2O里。如果他们想加到不同于原始的氮肥，钾肥，磷肥的营养元素里，就可能加到像硫酸钾，氯化钾，磷酸钾盐，硝酸钾和磷酸一铵里。具有代表性的，1000份的尿素甲醛，0到60的重量部分K要作为K2O来算，磷要作为P2O5来算。其他次级的肥料原理或微量营养物在这个点被加上，如果想加上，像FE，MN，B，FEMN，MG，CU，ZN，I，CA和S。原理可能被赋予自然力的形成或其他的盐或螯合物。上述的USPATNO3,076,700表明，原始的酸喷雾可以引发亚甲基尿素的聚合反应。酸的量是临界的为了聚合度应该是混合反应物重量的01到8，05到3更合适。当用载体的时候，酸的加入量应保持小于4以避免形成高亚甲基尿素聚合物。强酸为引起形成坚固的长链亚甲基尿素。这时不需要外部加热。代表性的酸是硫酸，虽然其他的酸像磷酸也可以用。一旦聚合反应开始反应，湿的混合物被转进浓缩收益干的反应堆里，干燥的和易流动的同时在产物里。没有必要决定调整或中性化PH值。干燥时间也和临界尿素聚合度有关。最合适的的干燥温度范围是220F至320F（104C到160C），典型的维持时间在15到35分钟。时间温度的关系，当然，是一个量的函数。干燥原料，最想得到湿的产物和渴望的尿素聚合度，商业干燥剂的数量是合适的，它们包括了持续的带子、盘子、涡轮干燥剂、旋转干燥剂等。由于干燥原料，尤其是提高温度，氨水可能会以气体形式排出。如果在一个封闭的系统下就可以循环利用。一旦干燥，肥料有大小并成为最终产品。底部用了许多不同的积极因素包括除草剂、杀菌剂和杀虫剂或者另外加入杂草、营养元素或者能够用来供料改变产品物理性质的道具，这些都描述在USPATNO4,025,329里。如果肥料没有用载体，那么它通常应该用10不溶于冷水氮（CWIN）。像这中北大学2005届本科毕业论文第5页共10页样的制备方法应往前提，除非酸直接在第一阶段加在反应混合物里。然后下步反应就和以前的一致了，这披露在USPATNO3,705,794里。在这显示，被酸化的混合物被伸展在浓度只有1/6的溶剂中。尿素甲醛反应完成后要趁着它还有流动性，没有凝固之前时迅速卸料。在温度为180F至220F时固化继续进行。至少过了1分钟后产物的物理性质会定型，会很容易拿起。仍然湿的混合物和一些凝固的产物在干燥器里翻转同时进入干燥流动阶段。当没有载体的时候，干燥温度决定着尿素的聚合度。最合适的尿素聚合度是温度在220F到320F（104C到160C）之间，时间为15到35分钟。在有载体的时，商业干燥剂和目的再一次的合适。肥料中的成分是和发现的制备方法是一致的，至少有50的聚合氮是来自二氨基甲酰尿素和1,3二氨基甲酰尿素的。剩余的亚甲基尿素，4/6的尿素在更多的水里也不溶解，其中包括4价环丙烷、5价四亚甲基和6价环戊烷。尿素和甲醛的平均聚合度在成分中总是大于15的。也就是说，尿素比亚甲基的比例超过了15。在亚甲基尿素的增加物中，成分通常包括其他来源的氮和初试的尿素。现有尿素的总量通常在70或者再加10。理想的成分包括尿素和亚甲基尿素，当CWIN占总量的15到35时溶于冷水氮至少是45，当CWIN至少总量的15时溶于冷水氮最多是35了。更合适的是，少于总量20的CWIN。（CWIN和不溶于热水氮（HWIN）的所有评价的参考决定和OFFICIALMETHODSOFANALYSISOFTHEASSOCIATIONOFOFFICIALANALYTICALCHEMISTS,13THEDITION,1980,PROCEDURE2079都是一致的）。图象的三重图表仅显示了亚甲基尿素不溶冷水氮的状态，那些溶于冷水氮（CWSNP），溶于热水氮（HWSNP）和不溶于热水氮（HWINP）。每个片段组成了图表的顶点。这个三重图表也包括了所有的可能的亚甲基尿素聚合度的比例。分析技术仍没有发展到能明确测定聚合物链的长度。尽管如此，在水溶液中，高压流体色素符号法最近被研究这个课题的人所发现来测定和量化二氨基甲酰尿素（MDU）和1,3二氨基甲酰尿素（DMTU）。在冷水和热水中，残余的长链聚合物表现出常规溶解度的特性。聚合度为20的MDU能完全溶解在冷水中因此在图表中表示为最高的点。聚合度为15的DMTU，25溶于冷水，75溶于热水因此在图表中左边的点。尽管更高的亚甲基尿素不能在他们的溶解度下溶解，但在现有的实验证据下能替换。以下高分子位置的绘图TMTU（DP133）4价环丙烷中北大学2005届本科毕业论文第6页共10页TMPU（DP125）5价四亚甲基PMHU（DP120）6价环戊烷PMHU和更高的聚合物（DP120）假定为热水中全不溶。基于假定不溶的高分子聚合物的线性关系为不同聚合物的比例，不溶区域被定义为平均聚合度。这样，图表中的AA线和BB线的平均聚合度分别定义为15和133。聚合物平均DP15的在AA线上方。聚合物平均DP在133和15之间的在两线之间。在这个发明发放制得的产物的成分中，超过50的聚合物是由短链聚合物组成的。这个区域在图表上被定义为ACE线。C点是连接A点（100DMTU）和HWINP（100长链聚合物）顶点的中点。E点是连接100MDU和HWINP顶点的类似中点。发明的范围被排斥在ACE线的下面或右面。另外，最适合的成分是热水不溶氮少于60或者冷水溶氮大于40。这个区域被定义为DD线。肥料的较适合成分是包含线CE左边和线DD上面区域所代表的那些含氮聚合物。更为合适的是，肥料成分50以上的是冷水溶氮聚合物。在EE线以上的区域。最合适的组成，成分超过60来自冷水溶氮聚合物和成分在线FF线下方的区域。形成冷水溶氮的百分比是由聚合物含氮总量的DMTU和MDU中的冷水溶氮决定的。含氮聚合物的总量满足与CWIN的总量，由于对AOAC规程的分析，加上MDU和DMTU中的含氮量。冷水流体层系法决定了MDU和DMTU的氮。本产品的成分披露在SERNO288,457里。下面的例子就是说明实验的。所有部分与百分比都以重量表示，除非其他的另有显示。例1小球状尿素，浓缩尿素甲醛（UFC85），无水氨和水分别按549、276、041和056BS/MIN加入反应器里。尿素用一个给料机加入。UFC85和水用一个排水机加入。无水氨用测量管加入。这个鉴定反应变量的评价是尿素的摩尔比是19，甲醛中的氨的摩尔比是044。树脂中的水的总量是10。在这个容器里的时间大约是40分钟，温度保持在170F，PH值为95。溶液在搅拌器中反应然后扩张的蛭石，磷酸氢胺，氯化钾分别以310、，067，064LBS/MIN的速率加入。50的硫酸以045LBS/MIN的速度加入这个反应。反应温度和PH值分别为136F和65。反应混合物在290F下连续干燥20分钟。最后产物碾碎用8MM的筛子筛选。产物的NPK中北大学2005届本科毕业论文第7页共10页为2553331，结果显示在表1。例2到9证明了聚合物中多种氮的变数效果和相对应的肥料特性。例2和3产物前阶段的制备方法和例1中是一样的。这个例子详细展现了尿素和甲醛不同摩尔比变化的效果。所有其他的变数在例1中已经被描述出来。例2的尿素和甲醛的摩尔比是14。溶液的PH值维持在97。然后载体和PK盐混合，反应的PH值在67。生产出来的产物NPK含量为2453233。例3的制备方法和例2是相同的除了尿素和甲醛的摩尔比是23。溶液的PH值维持在95。产物的NPK含量为2753530。例2和例3产物的氮产物分布在表1里。例4和例5产物前阶段的制备方法和例1中是一样的。这里表现了氨和甲醛不同摩尔比变化的效果。所有其他的变数在例1中已经被描述出来。例4的氨和甲醛的摩尔比是018。例5的制备方法和例4是相同的除了氨和甲醛的摩尔比是064。例4和例5的制备方法是类似除了PH分别是86和108，来反映出例4和例5不同的效果。同样的，把两者酸化，使两者的PH值分别为55和67。最后干燥和定型，例4产物的分析为2573435，例5的为2573436。氨和甲醛不同摩尔比的反应效果显示在表1里。例6和例7产物前阶段的制备方法和例1中是一样的。这个例子展现了酸含量变化的效果。所有其他的变数在例1中已经被描述出来。例6和例7中的尿素，甲醛，氨和水和例1中是一样的描述。此外，还使用和例1一样的扩张的蛭石，磷酸氢胺，氯化钾。例6不同是硫酸是07然而例7的是25。因此，酸含量越高（PH值55VS70），反应温度就越高（146FVS132F），产物的聚合度也越高，这些都表现在表1里。例8和例9产物前阶段的制备方法和例1中是一样的。这里主要描述的是不同干燥温度的效果。干燥过程的操作和例1一样。例8的为265F，例9的为315F。温度越高，产物聚合度越高，这些表现在表1里。例10至例12中北大学2005届本科毕业论文第8页共10页这些例子表现了没有载体的产物加工。树脂（亚甲基尿素和胺的中间体）每个产品的制备方法是同样的都列在下面A尿素，UFC和NH4OH加在烧杯里。树脂马上被加热。尿素通常8分钟就完全分解。B树脂在170F下加热30分钟。C树脂的PH值通常在9到11之间，在没有加碱的情况下加热一个周期。D树脂用50浓度的酸酸化变数显示如下表UREA/UFCNH4OH/UFCACIDEXAMPLEWEIGHTWEIGHTTOTALRESINWEIGHT1022012301119040801219040160E反应过后，样本放在盘子里干燥。干燥温度是150F。在4050的湿度下，恒温度湿度的容器中放置4872小时。原料和产物特性都显示在表1里。例11和12的产物是干燥后过滤，例10的产物则是没干燥过滤。这种方法制备的肥料成分的例子都被图描述出来。其他有营养的，微营养的和化学控制物像除草剂，杀菌剂和除虫剂可以结合在这种肥料中。其他的附加例子都展现在RENNERUSPATNO3,076,700ANDCZURAKETALUSPATNO3,705,794里，这两者一起的。其他的杀虫剂显示在PESTICIDEMANUAL,6THEDITION,BRITISHCROPPROTECTIONCOUNCIL,1980。其他的除草剂显示在WEEDCONTROL,2NDEDITION,1962,ROBBINSETALMCGRAWHILLBOOKCOMPANY,INC,NEWYORK,NEWYORK。其他的营养元素肥料显示在COMMERCIALFERTILIZERS,5THEDITION,1955,COLLINGS,MCGRAWHILLBOOKINCNEWYORK,NEWYORK。表1中北大学2005届本科毕业论文第9页共10页NUTRIENTCHARACTERISTICSOFEXAMPLEPRODUCTSNITROGENDISTRIBUTIONPOLYMERICNDISTRIBUTIONEXAMPLENPKUREACWSNHWSNHWINCWSNPHWSNPHWINP12553331389518603372917596224532323255586552685176139327535304094876736781143774257343534253080