脲甲醛缓释肥生产工艺技术及应用(硫磷设计).doc

脲甲醛缓释肥生产工艺技术及应用 石学勇 张兵印 王金铭 （中国-阿拉伯化肥有限公司，河北秦皇岛 066003） 摘要：介绍了脲甲醛缓释肥发展的历史、特点、机理和生产工艺，分析了脲甲醛复合肥装置的投资、效益和市场前景，为普通复合肥生产装置改产脲甲醛缓释肥技术改造提供了思路。 关键词：复合肥 脲甲醛 缓释肥 1概述 目前我国用占全球的土地消耗了占世界总量的化肥，单位面积用肥量是世界平均水平的三倍多，同时，化肥养分利用率却一直较低我国化肥的当季利用率氮肥为到，磷肥为到，钾肥为到。资源浪费经济损失降低环境污染、减少社会资源消耗面具有重要意义。把缓控释肥料行业作为优先发展的产业，出台相关支持政策，在年中央号文件国家中长期科学发展纲要（年）等国家文件和规划中，都把缓控释肥料作为重要发展方向。 脲甲醛是尿素与甲醛在一定条件下，经过羟基化加成反应和亚甲基化缩合反应两步反应制得。 4.1羟基化反应 甲醛与尿素水溶液在碱性条件下加热，进行加成反应生成一羟甲基脲和二羟甲基脲： NH2CONH2+HCHO→NH2CONHCH2OH NH2CONHCH2OH+HCHO→HOCH2NHCONHCH2OH 4.2亚甲基化反应 当羟甲基尿素溶液酸化时，羟甲基脲与尿素会继续缩合发生亚甲基化放热反应，形成部分或大部分不溶于水的不同聚合度的甲叉脲，总称脲甲醛： -NHCONH2+HOCH2NHCONH→-NHCONHCH2NHCONH- 甲叉脲的特定结构形式主要有三种： 甲叉二脲(NH2CONHCH2NHCONH2)，简称MDU； 二甲叉三脲(NH2CONHCH2NHCONHCH2NHCONH2)，简称DMTU； 聚甲叉脲 NH2CONH(CH2NHCONH)nH，其中n=1→(8～10)。 4.3脲甲醛合成反应的条件 尿素与甲醛的反应速率取决于PH和温度，在加温和酸性（或碱性）条件下尿素与甲醛的进行缩合反应，其产物取决于反应条件，随着尿素与甲醛的摩尔比、PH、温度以及反应时间的不同，形成的脲甲醛的分子量、溶解度和氮素释放速率等性质均不同。当U/F比﹥2时，将得到全水溶的甲叉二脲和二甲叉三脲产品；当U/F比﹤1时，将得到全不溶于水的塑料或黏合剂等产品；当U/F比为1.3～1.4时，将得到大部分不溶解的脲甲醛缓释肥。脲甲醛缓释肥生产的关键是通过对反应条件及工艺指标的控制，合成具有一定粘性的和适当聚合度的脲甲醛溶液。 5脲甲醛缓释肥的生产 5.1主要原材料及技术指标 （1）尿素 氮含量≥46％,符合GB2440-2001要求。 （2）甲醛 甲醛含量≥36.5％，甲醇含量≤3.5％，符合GB/T 9009-2011工业用甲醛溶液 图1脲甲醛缓释肥生产工艺流程示意图 6投资概算和效益分析 6.1投资概算 在现有普通转鼓造粒或塔式造粒装置改产脲甲醛缓释肥十分方便，新增设备不多（见表1），改造投资小（见表2）。 表1 新增主要设备一览表 序号 设备名称 数量 单位 价格（万元） 1 甲醛储槽 1 台 12 2 脲甲醛合成槽 2 台 13 3 脲甲醛缓冲槽 1 台 3 5 甲醛输送泵 1 台 1.0 6 尿甲醛输送泵 1 套 1.0 7 尿素缓冲料仓 1 台 0.2 8 尿素输送带 1 套 1 9 尿素斗提机 1 台 1.8 10 尿素计量皮带 1 台 2 合计 30 注：热源可以采用140℃以下低压蒸汽，也可以采用导热油。 表2 脲甲醛缓释肥技术改造项目概算表 序号 工程或费用名称 费用（万元） 1 设备投资 30 2 土建投资 3 3 电气投资 2 4 仪表投资 3 5 管路、阀门、过滤器及管件 2 6 设备安装费 3 7 防腐工程 1 8 通用耗材 2 9 安全费用预提 2 10 不可预见费用 2 合计 50 6.2效益分析 6.2.1直接和经济效益 （1）造粒成粒率高，减少粉尘损失约5-10元/t产品。 （2）可增加低养分的氯化铵调节含量，替代价格高的尿素和无效的膨润土等填料，最高可添加到65%-70%，从而降低配方成本约15-20元/t产品，而且不加或少加非水溶性填料产品的溶解性提高。 （3）产品粒度均匀、破碎粒子少、外观圆润、晶莹剔透，产品内外在质量提高。 （4）产品结块性大大降低。 （5）由于产品质量提升、有一定的缓释性，产品售价提高，增加了产品附加值。 6.2.2间接和社会效益 （1）减少生产中的粉尘逸出，降低了环境污染，实现清洁生产。 （2）比普通肥料的氮素利用率提高，可显著提高肥料利用率，减少化肥施用量，在作物增产的前提下节约了能源。 （3）减少了施肥次数，提高了劳动生产率。 （4）提高了作物产量和品质，保证了粮食安全。 7结论 脲甲醛缓释肥生产工艺流程简单、投资省、上马