專利名稱：一種谷氨酸增效尿素及其制備方法
一種谷氨酸增效尿素及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于肥料技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種谷氨酸增效尿素及其制備方法。
背景技術(shù)：
尿素是當(dāng)今氮含量最高、農(nóng)業(yè)需求量最大、使用范圍最廣的氮素化肥。尿素的活性高，在土壤中轉(zhuǎn)化快，可通過氨揮發(fā)或反硝化作用造成氣態(tài)損失，轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮后又不易被土壤膠體吸附，在土壤中易淋失，農(nóng)作物對尿素氮的吸收利用率很低，利用率只有35%左右，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，而且尿素分解轉(zhuǎn)化形成的硝酸鹽、亞硝酸鹽、氮氧化物等還可能嚴(yán)重環(huán)境污染。為解決這一問題，世界各國農(nóng)業(yè)化學(xué)家進(jìn)行了大量研究，目前國內(nèi)外主要通過以下途徑實(shí)現(xiàn)尿素的增效I、包膜型尿素，所用的包膜材料主要有兩類，一是有機(jī)高分子聚合物(例如樹脂聚烯烴類)，二是水難溶性或微溶性的無機(jī)材料(如硫磺、磷礦粉、鈣鎂磷肥等)。2、脲醛類，尿素與甲醛、乙醛、異丁醛等發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)具有緩釋性的脲醛復(fù)合物， 延長尿素的釋放時間，實(shí)現(xiàn)尿素增效。3、向尿素里添加脲酶抑制劑、硝化抑制劑等化學(xué)成分，改變尿素在土壤中的轉(zhuǎn)化過程，實(shí)現(xiàn)尿素增效。上述方法均可使尿素氮的利用率有一定的提高，氮的揮發(fā)相應(yīng)減少。但是，由于工藝、生產(chǎn)成本、效益等技術(shù)和經(jīng)濟(jì)原因，在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和大規(guī)模推廣應(yīng)用中存在許多問題。目前，還沒有關(guān)于用谷氨酸使尿素改性，延長尿素釋放時間，提高尿素利用率，減少環(huán)境污染的文獻(xiàn)報(bào)道。因此，我們經(jīng)過大量試驗(yàn)研究，終于完成了本發(fā)明，谷氨酸增效酸尿素是在尿素的生產(chǎn)過程中，直接將谷氨酸增效液添加到熔融尿素中，與尿素充分熔融混合，每個尿素顆粒中都含有相同的谷氨酸，且本發(fā)明的谷氨酸增效尿素產(chǎn)品具有含氮量高、產(chǎn)能高、成本低、 效果好、更適合大田作物和易于推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容[要解決的技術(shù)問題]本發(fā)明的目的是提供一種谷氨酸增效尿素。本發(fā)明的另一個目的是提供所述一種谷氨酸增效尿素的制備方法。[技術(shù)方案]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明涉及一種谷氨酸增效尿素。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，谷氨酸是植物體內(nèi)含量最高的氨基酸，同時，谷氨酸是植物體內(nèi)多種氨基酸合成的前體，在植物的生長發(fā)育過程中起著至關(guān)重要的作用。谷氨酸可以在植物體內(nèi)形成谷氨酰胺，儲存氮素并能消除因氨濃度過高產(chǎn)生的毒害作用。谷氨酸中含有的羧基、氨基可在一定程度上促進(jìn)作物根系生長，提高根系活力；改善氮素在植物體內(nèi)的儲存形態(tài)；提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量。因而，該增效尿素產(chǎn)品通過谷氨酸增效劑對作物生長的促進(jìn)作用，改善氮素在作物植株體內(nèi)的儲存形態(tài)，降低氨對作物的危害，明顯提高養(yǎng)分利用率。該谷氨酸增效尿素肥料是由如下原料制備的，以重量份計(jì)谷氨酸增效劑A或B I 5份尿素95 99份；所述的谷氨酸增效劑是采用下述方法制備的(I)配制濃度10 30重量％谷氨酸鈉溶液，得到谷氨酸增效劑A ;或者(2)將濃度5 15重量％氫氧化鈉溶液與谷氨酸按I. 8 5. 5 I的體積比混配，或?qū)舛? 15%氫氧化鉀溶液與谷氨酸按2. 5 7. 6 I的體積比混配得到的溶液為谷氨酸增效劑B。優(yōu)選地，該谷氨酸增效尿素肥料是由如下原料制備的，以重量份計(jì)谷氨酸增效劑A或B 2 4份；尿素96 98份。更優(yōu)選地，該谷氨酸增效尿素肥料組成如下以重量份計(jì)谷氨酸增效劑A或B 2 3份；尿素97 98份。根據(jù)本發(fā)明，該谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素總重量計(jì)45. 6% 46. 3%。本發(fā)明還涉及一種谷氨酸增效尿素的生產(chǎn)方法。本發(fā)明是在尿素造粒塔的一段蒸發(fā)和二段蒸發(fā)之間，將谷氨酸增效劑加入到尿素熔融液中，充分混勻，通過高塔冷卻造粒，生產(chǎn)谷氨酸增效尿素。本發(fā)明所制備的谷氨酸增效尿素產(chǎn)品的谷氨酸增效劑添加量為IOkg 50kg/噸尿素。本發(fā)明在不改變尿素生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，通過添加簡單設(shè)備，直接將谷氨酸增效劑加入尿素熔融液中，生產(chǎn)工藝簡單， 產(chǎn)能高且環(huán)境友好。該谷氨酸增效尿素生產(chǎn)方法的步驟如下步驟一、谷氨酸增效劑的制備(I)配制濃度10 30重量％谷氨酸鈉溶液，得到谷氨酸增效劑A ;或者(2)將濃度5 15重量％氫氧化鈉溶液與谷氨酸按I. 8 5. 5 I的體積比混配，或濃度5 15%氫氧化鉀溶液與谷氨酸按2. 5 7. 6 I的體積比混配得到的溶液為谷氨酸增效劑B ；步驟二、谷氨酸增效尿素制備在常規(guī)尿素造粒塔的一段蒸發(fā)與二段蒸發(fā)之間，向95-99重量份尿素熔融液中添加1-5重量份谷氨酸增效劑A或B，得到一種谷氨酸增效尿素熔融液；在本發(fā)明中，所述的一段蒸發(fā)和二段蒸發(fā)是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知尿素生產(chǎn)中的脫水過程，使用的設(shè)備為蒸發(fā)分離器，例如煙臺亞美特種金屬有限公司以商品名尿素蒸發(fā)器銷售的蒸發(fā)器；煙臺一方特種設(shè)備有限公司以商品名尿素蒸發(fā)器銷售的蒸發(fā)器；山東鑫瑞化工裝備有限公司以商品名尿素蒸發(fā)器銷售的蒸發(fā)器。步驟三、高塔冷卻造粒將步驟二得到的谷氨酸增效尿素熔融液通過尿液泵打入塔頂反應(yīng)槽，通過旋轉(zhuǎn)噴頭噴出，在下落的過程中自然冷卻成粒。本發(fā)明中，所述的尿液泵是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的尿液泵，例如西安泵閥制造有限公司以商品名尿素熔融泵銷售的尿液泵；西安高壓泵閥廠以商品名尿素熔融泵銷售的尿液泵；濟(jì)南萬恒通有限公司以商品名尿素熔融泵銷售的尿液泵。本發(fā)明中，所述的旋轉(zhuǎn)噴頭是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的旋轉(zhuǎn)噴頭，例如北京航天石化技術(shù)裝備工程公司以商品名LP型尿素造粒噴頭銷售的噴頭；浙江溫嶺環(huán)球機(jī)造粒噴射設(shè)備有限公司以商品名ZL-H新型緩沖內(nèi)旋轉(zhuǎn)等壓尿素造粒噴頭銷售的噴頭。本發(fā)明谷氨酸增效尿素中的氮養(yǎng)分是采用標(biāo)準(zhǔn)方法GB 8572-88測定的。本發(fā)明谷氨酸增效尿素可以作為基肥、追肥等使用。本發(fā)明谷氨酸增效尿素的使用量需根據(jù)土壤狀況、作物品種、作物生育期、作物營養(yǎng)狀況等因素進(jìn)行確定。[有益效果]本發(fā)明具有的有益效果如下本發(fā)明利用谷氨酸增效液與尿素熔融液混合反應(yīng)生產(chǎn)谷氨酸增效尿素產(chǎn)品提高了肥料利用率；在耕作上可以簡化農(nóng)業(yè)作業(yè)；在效益上可以提高養(yǎng)分利用率(8 10% );可以減少養(yǎng)分流失，避免二次污染，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，并具有原料來源廣，運(yùn)輸、施用方便、利于機(jī)械作業(yè)等特點(diǎn)，在生產(chǎn)中應(yīng)用前景廣闊。

附圖I為本發(fā)明谷氨酸增效尿素生產(chǎn)流程示意圖。其中，I為谷氨酸鈉(或谷氨酸)，2為水(或氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液),3為谷氨酸增效液,4為計(jì)量泵,5為尿素熔融液，6為尿液泵，7為高塔造粒，8為最終獲得的產(chǎn)品。
具體實(shí)施方式通過下面實(shí)施例與試驗(yàn)實(shí)施例將能夠更好地理解本發(fā)明。實(shí)施例I :本發(fā)明谷氨酸增效尿素的制備其步驟如下步驟一、谷氨酸增效劑的制備配制濃度25重量％谷氨酸鈉溶液，得到所述的谷氨酸增效劑A ；步驟二、谷氨酸增效尿素制備在常規(guī)尿素造粒塔的一段蒸發(fā)與二段蒸發(fā)之間，使用煙臺亞美特種金屬有限公司銷售的尿素蒸發(fā)器，利用計(jì)量泵將IOOkg谷氨酸增效劑泵入到10噸尿素熔融液中，得到一種谷氨酸增效尿素熔融液；步驟三、高塔冷卻造粒將步驟二得到的谷氨酸增效尿素熔融液通過西安泵閥制造有限公司銷售的尿素熔融泵泵打入塔頂反應(yīng)槽，通過旋轉(zhuǎn)噴頭噴出，在下落的過程中自然冷卻成粒，得到所述的谷氨酸增效尿素。采用本說明書中描述的分析方法分析，該谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素總重量計(jì)46. 2%。其制備工藝具體參見附圖I的本發(fā)明谷氨酸增效尿素生產(chǎn)流程示意圖。其中I為谷氨酸鈉(谷氨酸)、2為水(氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液)、3為谷氨酸增效液、4為計(jì)量泵、 5為尿素熔融液、6為尿液泵、7為高塔造粒、8為最終獲得的產(chǎn)品。該工藝同時也適用于如下實(shí)施例2-4。實(shí)施例2 :本發(fā)明谷氨酸增效尿素的制備該實(shí)施例按照與實(shí)施例I相同的方式進(jìn)行，只是使用濃度為15重量％谷氨酸鈉溶液作為谷氨酸增效劑A ;使用300kg谷氨酸增效劑與10噸尿素熔融液。采用本說明書中描述的分析方法分析，該實(shí)施例得到的谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素總重量計(jì)46. 0%。實(shí)施例3 :本發(fā)明谷氨酸增效尿素的制備該實(shí)施例按照與實(shí)施例I相同的方式進(jìn)行，只是使用濃度12重量％氫氧化鈉溶液與谷氨酸按2. 3 I (重量比)的比例混配，得到谷氨酸增效劑B ;使用400kg谷氨酸增效劑與10噸尿素熔融液。采用本說明書中描述的分析方法分析，該實(shí)施例得到的谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素總重量計(jì)45. 9%。實(shí)施例4 :本發(fā)明谷氨酸增效尿素的制備該實(shí)施例按照與實(shí)施例I相同的方式進(jìn)行，只是使用濃度為10重量％氫氧化鉀溶液與谷氨酸按3. 8 I (重量比)的比例混配，得到谷氨酸增效劑B ;使用250kg谷氨酸增效劑與10噸尿素熔融液。采用本說明書中描述的分析方法分析，該實(shí)施例得到的谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素總重量計(jì)46. 2%。fl巴料試驗(yàn)試驗(yàn)實(shí)施例I :谷氨酸增效尿素對氨揮發(fā)的影響參照文獻(xiàn)(凌莉等人，“石灰性土壤氨揮發(fā)損失的研究”，《土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào)》，1999，5 (6) :119 122)，采用“靜態(tài)吸收法”測定氨的揮發(fā)量。具體操作如下稱取經(jīng)Imm網(wǎng)篩篩分的土壤500g(以干土計(jì))，再按照O. 84gN/kg 土稱取本發(fā)明的谷氨酸增效尿素，將土肥混合均勻，放入規(guī)格為15cmX8. 5cmX 17. 5cm的塑料桶中，調(diào)節(jié)其水含量為田間最大持水量的60%，用塑料封口膜封口，桶內(nèi)放入裝有IOml 2%硼酸的小杯，以甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑作為指示劑，設(shè)2個處理，分別為普通尿素(U)和實(shí)施例I制備的谷氨酸增效尿素(⑶)，重復(fù)6次。置于智能人工氣候箱中，在25°C條件下連續(xù)培養(yǎng)，在培養(yǎng)的第1、3、5、7、9、14、21和35天時，取出桶中吸收杯，用O. 02mol/Ll/2H2S04標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，按照下述公式換算得到每次揮發(fā)出的純氮量m = cX (V-V0) X0. 014式中m-硼酸吸收氨態(tài)氮的量，g ；
C-硫酸(1/2H2S04)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mo I/L ；V-樣品滴定時消耗的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL ；Vcr空白滴定時消耗的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL ；O. 014-氮的毫摩爾質(zhì)量，g0得到的結(jié)果列于表I中。表I :氨揮發(fā)累積量(25°C條件下)動態(tài)變化(mg/pot)
權(quán)利要求
1.一種谷氨酸增效尿素，其特征在于它是由如下原料制備的，以重量份計(jì)谷氨酸增效劑A或B I 5份；尿素95 99份；所述的谷氨酸增效劑A或B是采用下述方法制備的(1)配制濃度10 30重量％谷氨酸鈉溶液，得到谷氨酸增效劑A;或者(2)將濃度5 15重量％氫氧化鈉溶液與谷氨酸按I.8 5. 5 I的體積比混配，或?qū)舛? 15%氫氧化鉀溶液與谷氨酸按2. 5 7. 6 I的體積比混配得到的溶液為谷氨酸增效劑B。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的谷氨酸增效尿素，其特征在于該肥料組成如下以重量份計(jì)谷氨酸增效劑A或B 2 4份；尿素96 98份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的谷氨酸增效尿素，其特征在于該肥料組成如下以重量份計(jì)谷氨酸增效劑A或B 2 3份；尿素97 98份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的谷氨酸增效尿素，其特征在于該谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素總重量計(jì)45. 6% 46. 3%。
5.一種谷氨酸增效尿素的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法的步驟如下步驟一、谷氨酸增效劑的制備(1)配制濃度10 30重量％谷氨酸鈉溶液，得到一種谷氨酸增效劑A;或者(2)將濃度5 15重量％氫氧化鈉溶液與谷氨酸按I.8 5. 5 I的體積比混配，或濃度5 15%氫氧化鉀溶液與谷氨酸按2. 5 7. 6 I的體積比混配得到的溶液為谷氨酸增效劑B ；步驟二、谷氨酸增效尿素制備在常規(guī)尿素造粒塔的一段蒸發(fā)與二段蒸發(fā)之間，向95-99重量份尿素熔融液中添加 1-5重量份谷氨酸增效劑A或B，得到一種谷氨酸增效尿素熔融液；步驟三、高塔冷卻造粒將步驟二得到的谷氨酸增效尿素熔融液A或B通過尿液泵打入塔頂反應(yīng)槽，通過旋轉(zhuǎn)噴頭噴出，在下落的過程中自然冷卻得到谷氨酸增效尿素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種谷氨酸增效尿素及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明的谷氨酸增效尿素是由谷氨酸增效劑與尿素組成的。本發(fā)明谷氨酸增效尿素的生產(chǎn)方法包括谷氨酸增效劑的制備、谷氨酸增效尿素制備與高塔冷卻造粒等步驟。本發(fā)明肥料通過谷氨酸增效劑中的活性成分對作物生長的促進(jìn)作用，可改善氮素在植物體內(nèi)的儲存狀態(tài)，增強(qiáng)作物吸收養(yǎng)分的能力，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)提高肥料利用率(5％～10％)，減少養(yǎng)分流失，避免二次污染。本發(fā)明的肥料產(chǎn)品具有原料來源廣，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號C05G3/08GK102584497SQ20121008549
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者戚劍, 李娟 , 李燕婷, 楊相東, 林治安, 溫延臣, 王薇, 袁亮, 趙秉強(qiáng) 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所