專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化肥領(lǐng)域，特別是一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥投入不斷增加。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)直接投入費(fèi)用中，化肥支出比重已從1978年的29%增長(zhǎng)到2006年的40%。這其中，氮肥特別是尿素的施用量逐年提高，2006年三種糧食(稻谷、小麥、玉米)生產(chǎn)平均化肥施入量(折純，下同)為20.96Kg，其中氮肥占到一半，而氮肥中超過(guò)70%為尿素(以上數(shù)據(jù)來(lái)源于:國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)價(jià)格司編印《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編-2007》)。尿素已成為當(dāng)之無(wú)愧的“當(dāng)家肥”，并成為影響我國(guó)糧食安全的重要因素之一。但是尿素施入土壤后，經(jīng)脲酶分解僅需1-10天，便分解轉(zhuǎn)化成氨和銨，其中約有50%左右以氣態(tài)氨揮發(fā)掉，另有50%左右的銨被土壤膠體顆粒所吸附，其中部分被植物吸收，另外部分經(jīng)硝化酶的作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氨，溶于水中，除部分被作物吸收外，其余隨水而流失，當(dāng)淋溶到缺氧的土壤下層，經(jīng)硝酸還原酶的作用轉(zhuǎn)化成亞硝酸污染水。因?yàn)椋蛩氐姆市谥挥?5-60天，利用率只有30-35%，其余氨素因揮發(fā)、淋溶而流失，并污染環(huán)境。為了解決上述問(wèn)題，緩效、長(zhǎng)效尿素應(yīng)運(yùn)而生。但是這些類(lèi)型的尿素都是追求減緩其在土壤的水中溶解速度，達(dá)到尿素緩慢釋放的目的，或是借助尿酶抑制劑、硝化酶抑制劑，達(dá)到減緩尿素分解的目的。但在實(shí)際應(yīng)用中還存在以下不足:其一，這些新型尿素產(chǎn)品更多的還是在強(qiáng)調(diào)養(yǎng)分的緩慢釋放及分解，以降低氮肥的流失，而較少考慮到通過(guò)強(qiáng)化作物在相對(duì)低的養(yǎng)分環(huán)境下，通過(guò)養(yǎng)分富集并強(qiáng)化作物的根使其有較強(qiáng)養(yǎng)份吸收能力，來(lái)達(dá)到提高氮利用率的目的；其二，根據(jù)平衡施肥理論，微量元素的施入與有效吸收對(duì)促進(jìn)植物充分利用大量元素 特別是氮素的吸收利用有著重要意義；尤其是后者，在目前的研究中均沒(méi)有論及。從我國(guó)土壤中微量元素盈虧情況和主要農(nóng)作物品種對(duì)微量元素實(shí)際需求出發(fā)，鋅元素應(yīng)該成為首選。鋅是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量元素之一，它在植物體內(nèi)有多方面的生理作用。包括:(a)鋅是作物體內(nèi)碳酸酐酶等一些酶的重要組成成分，能增強(qiáng)作物的光合作用；(b)鋅有利于吲哚乙酸等植物體內(nèi)生長(zhǎng)素的合成；(C)鋅對(duì)植物體內(nèi)碳、氮代謝產(chǎn)生重要影響；(d)鋅直接影響植物體內(nèi)葉綠體的合成；(e)鋅對(duì)花蕾等生殖器官的發(fā)育也有影響。正因?yàn)槲⒘吭劁\有如此重要的生理作用，所以增施鋅肥能夠促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、增強(qiáng)抗性、提高作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，并且已經(jīng)受到關(guān)注。目前的鋅肥產(chǎn)品主要是添加了無(wú)機(jī)鋅，由于鋅的特殊性，還存在作物利用率不高的問(wèn)題。中國(guó)專(zhuān)利(ZL200810117094.5)公布了一種含鋅增效尿素及其制備方法和應(yīng)用，是由聚該尿素是由聚天門(mén)冬氨酸螯合鋅和聚天門(mén)冬氨酸螯合鉀混合水溶液與熔融狀態(tài)的尿素混合脫水并造粒得到的產(chǎn)物。該發(fā)明中，鋅元素的獲取是通過(guò)將機(jī)鋅加入尿素中，有機(jī)鋅肥能夠促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、促進(jìn)植物的根大量吸收作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的養(yǎng)份，滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育的有效需求；此進(jìn)程進(jìn)一步強(qiáng)化了作物的根對(duì)養(yǎng)份的吸收，特別是對(duì)氮素的吸收。聚天門(mén)冬氨酸螯合鉀可在土壤中螯合養(yǎng)分、輸送養(yǎng)分、將養(yǎng)分富集在根的周?chē)?，?qiáng)化作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，達(dá)到提氮利用率的問(wèn)題。該產(chǎn)品雖然能有效解決現(xiàn)有技術(shù)中尿素和鋅對(duì)作物利用率不高的問(wèn)題，但是存在以下問(wèn)題:；
1.制備工藝復(fù)雜，能源消耗大，特別是聚天門(mén)冬氨酸螯合鋅，需要經(jīng)過(guò)高溫聚合反應(yīng)而成，該反應(yīng)需要大量的熱能；
2.成本高，由于該發(fā)明中的聚天門(mén)冬氨酸螯合鋅和聚天門(mén)冬氨酸螯合鉀的制備成本均較高，從而導(dǎo)致最終產(chǎn)品成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素及其制備方法，作物對(duì)該尿素和鋅利用率高，并且制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素，包括聚天門(mén)冬氨酸鹽、L-天門(mén)冬氨酸鋅和尿素這三種有效成分，且所述三種有效成分的重量百分比分別為:0.08% 0.20%,0.1% 0.30%和96.0 98.2%ο所述聚天門(mén)冬氨酸鹽為聚天門(mén)冬氨酸納。所述聚天門(mén)冬 氨酸鹽、L-天門(mén)冬氨酸鋅的優(yōu)選比例為:1:1 1:2。聚合氨基酸鹽含鋅尿素的制備方法，包括以下步驟:
a.將聚天門(mén)冬氨酸鹽的水溶液與L-天門(mén)冬氨酸鋅的水溶液按比例混合，攪拌均勻后即為聚天門(mén)冬氨酸鹽含鋅水溶液，該混合水溶液中活性組分總含量為25 65% ；
b.將步驟a中的聚天門(mén)冬氨酸鹽含鋅水溶液用定量泵打入造粒塔前的蒸發(fā)器中與熔融的尿素均勻混合，混合均勻后，進(jìn)入造粒塔造粒。進(jìn)一步，所述聚天門(mén)冬氨酸納的水溶液通過(guò)以下方法制備:將聚琥珀酰亞胺和氫氧化鈉在水中常壓、60°C至90°C條件下反應(yīng)，直至聚琥珀酰亞胺全部溶解，調(diào)整pH值6至8。所述L-天門(mén)冬氨酸鋅的水溶液通過(guò)以下方法制備:將高純度氧化鋅和L-天門(mén)冬氨酸加入到水中，攪拌并將加熱到70°C至95°C進(jìn)行螯合反應(yīng)，反應(yīng)0.5至4小時(shí)，直至反應(yīng)物澄清透明無(wú)懸浮物；待反應(yīng)液冷卻后，加入少量氨水或碳銨。所述熔融尿素與所述混合水溶液的混合比例為:1000:3 12。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1.本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中用認(rèn)為高分子螯合態(tài)的鋅鹽作為鋅元素的供應(yīng)物對(duì)農(nóng)作物效果比低分子螯合態(tài)鋅鹽好的偏見(jiàn)，采用小分子的L-天門(mén)冬氨酸鋅來(lái)作為微量元素鋅的補(bǔ)充劑，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，L-天門(mén)冬氨酸鋅與聚天門(mén)冬氨酸鋅相比，同樣具備水溶態(tài)、穩(wěn)定性高、吸收率高等特點(diǎn)。但因聚天門(mén)冬氨酸鋅需在無(wú)水的L-天門(mén)冬氨酸鋅高溫條件下實(shí)施脫水縮聚反應(yīng)，由此帶來(lái)較高的能源消耗和成本上升。無(wú)疑，直接把L-天門(mén)冬氨酸鋅作為鋅元素添加到尿素中，成本優(yōu)勢(shì)更為明顯；
2.生產(chǎn)工藝流程得到簡(jiǎn)化，設(shè)備投資更為節(jié)約:原有工藝路線需制備聚天門(mén)冬氨酸鋅，不僅需要將L-天門(mén)冬氨酸鋅鹽水溶液進(jìn)行干燥脫水，還要進(jìn)一步在170-210°C高溫條件下進(jìn)行脫水縮聚反應(yīng)1-5小時(shí)，方可制備相應(yīng)產(chǎn)品。反應(yīng)流程長(zhǎng)，反應(yīng)條件苛刻，相應(yīng)的設(shè)備投資較高，且對(duì)能源消耗、工藝操作提出了更高的要求。對(duì)此，本發(fā)明所提方案可大大簡(jiǎn)化工藝流程，節(jié)約投資，生產(chǎn)操作更為方便，降低了能源消耗，提高了生產(chǎn)效率；
3.有效降低了成本:經(jīng)過(guò)大田試驗(yàn)證明，聚天門(mén)冬氨酸鉀與聚天門(mén)冬氨酸鈉在提高肥料利用率方面并無(wú)明顯差異，但在制備過(guò)程中，聚天門(mén)冬氨酸鈉需采用氫氧化鈉做原材料，聚天門(mén)冬氨酸鉀需采用氫氧化鈉做原材料，相比氫氧化鉀，氫氧化鈉在成本上具有明顯優(yōu)勢(shì)，商購(gòu)99%氫氧化鈉為3300元/噸，90%氫氧化鉀為7800元/噸，可使成本降低相比較成本降低了 12% ;L-天門(mén)冬氨酸鋅與聚天門(mén)冬氨酸鋅相比，前者制備工藝明顯簡(jiǎn)單，且無(wú)需高溫加熱縮聚，能源成本和設(shè)備成本明顯減少，因此其最終產(chǎn)品的成本與現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品相比具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明:
一、一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素的制備
(1)聚天門(mén)冬氨酸鈉水溶液的制備將178千克(分子量大于5000)的聚琥珀酰亞胺(商購(gòu))室溫條件下加入到748千克水中，在攪拌條件下逐漸加入73千克純度大于99%的固體氫氧化鈉，反應(yīng)過(guò)程中將溫度控制在70-90°C之間，直到聚琥珀酰亞胺全部溶解，調(diào)整溶液PH值在7左右，過(guò)濾后可得到透明棕紅色聚天門(mén)冬氨酸鈉水溶液1000千克。含有聚天門(mén)冬氨酸鈉濃度25.1% ；
(2)L-天門(mén)冬氨酸鋅水溶液的制備
將87.5公斤純度為99%的氧化鋅和286公斤純度為99%的L-天門(mén)冬氨酸加入到476公斤水中，開(kāi)動(dòng)攪拌，并加 熱升溫至85-90°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1-3小時(shí)，直至反應(yīng)物澄清透明為止。冷卻至室溫后，加入160公斤含氮量> 17%的碳酸氫銨或163公斤25%濃度的氨水，得到1000公斤含鋅7%的L-天門(mén)冬氨酸鋅水溶液,含L-天門(mén)冬氨酸鋅為37% ；
(3)聚天門(mén)冬氨酸鹽含鋅水溶液的制備取聚天門(mén)冬氨酸鈉水溶液500公斤與500公斤L(fēng)-天門(mén)冬氨酸鋅水溶液進(jìn)行混配，攪拌均勻后，即可得到含鋅3.5%、聚天門(mén)冬氨酸鈉12.5%的聚天門(mén)冬氨酸含鋅水溶液。(4)聚合氨基酸鹽含鋅尿素的制備
將步驟(3)所得的聚天門(mén)冬氨酸鈉含鋅水溶液，通過(guò)計(jì)量泵按照每噸成品尿素8公斤溶液在蒸發(fā)工序中直接加入到熔融狀態(tài)的尿素中，混合均勻后再進(jìn)入造粒塔造粒，即可得到本發(fā)明的聚天門(mén)冬氨酸鈉含鋅尿素。所得成品經(jīng)檢驗(yàn)相關(guān)指標(biāo)如下:
權(quán)利要求
1.一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素，其特征在于，包括聚天門(mén)冬氨酸鹽、L-天門(mén)冬氨酸鋅和尿素這三種有效成分，且所述三種有效成分的重量百分比分別為:0.08% 0.20%、0.10% 0.30% 和 99.50 99.82%。
2.如權(quán)利要求1所述的聚合氨基酸鹽含鋅尿素，其特征在于，聚天門(mén)冬氨酸鹽為聚天門(mén)冬氨酸納。
3.如權(quán)利要求1所述的聚合氨基酸鹽含鋅尿素，其特征在于，所述聚天門(mén)冬氨酸鹽、L-天門(mén)冬氨酸鋅的優(yōu)選比例為:1:1 1:2。
4.權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聚合氨基酸鹽含鋅尿素的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a.將聚天門(mén)冬氨酸鹽的水溶液與L-天門(mén)冬氨酸鋅的水溶液按比例混合，攪拌均勻后即為聚天門(mén)冬氨酸鹽含鋅水溶液，該混合水溶液中活性組分總含量為25 65% ； b.將步驟a中的聚天門(mén)冬氨酸鹽含鋅水溶液用定量泵打入造粒塔前的蒸發(fā)器中與熔融的尿素均勻混合，混合均勻后，進(jìn)入造粒塔造粒。
5.如權(quán)利要求4聚合氨基酸鹽含鋅尿素的制備方法，其特征在于，所述的聚天門(mén)冬氨酸納的水溶液通過(guò)以下方法制備:將聚琥珀酰亞胺和氫氧化鈉在水中常壓、60°C至90°C條件下反應(yīng)，直至聚琥珀酰亞胺全部溶解，調(diào)整pH值6至8。
6.如權(quán)利要求4聚合氨基酸鹽含鋅尿素的制備方法，其特征在于，所述L-天門(mén)冬氨酸鋅的水溶液通過(guò)以下方法制備:將高純度氧化鋅和L-天門(mén)冬氨酸加入到水中，攪拌并將加熱到70°C至95°C進(jìn)行螯合反應(yīng)，反應(yīng)0.5至4小時(shí)，直至反應(yīng)物澄清透明無(wú)懸浮物；待反應(yīng)液冷卻后，加入少量氨水或碳銨。
7.如權(quán)利要求4聚合氨 基酸鹽含鋅尿素的制備方法，其特征在于，所述熔融尿素與所述混合水溶液的混合比例為1000:3 12。
全文摘要
本發(fā)明屬于化肥領(lǐng)域，特別是一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素，包括聚天門(mén)冬氨酸鹽、L-天門(mén)冬氨酸鋅和尿素這三種有效成分，且所述三種有效成分的重量百分比分別為0.08%～0.20%、0.10%～0.30%和99.50～99.82%，本發(fā)明能解決作物對(duì)現(xiàn)有的尿素和鋅吸收少，利用率的問(wèn)題，并且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C05G3/08GK103193554SQ20131009433
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月23日
發(fā)明者夏剛, 吳廷國(guó), 張?jiān)缆? 董智 申請(qǐng)人:重慶嘉康科技有限公司