專利名稱：一種管式反應生產的復合肥及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種管式反應生產的復合肥及其制備方法，具體涉及一種管式反應器-轉鼓造粒工藝生產的復合肥及其制備方法和一種高塔管式反應工藝生產的復合肥及其制備方法。
背景技術：
聚磷酸銨又稱多聚磷酸銨或縮聚磷酸銨(簡稱APP)，聚磷酸銨不是一種單一化合物，而是一類化學組成類似、結構和性質上又有某些區(qū)別的物質。1965年美國孟山都公司首先開發(fā)成功。聚磷酸銨無毒無味，不產生腐蝕氣體，吸濕性小，熱穩(wěn)定性高，是一種性能優(yōu)良的非鹵阻燃劑。在20世紀70年代初，日本、前西德、前蘇聯(lián)等開始大量生產，目前應用較為普遍。我國從20世紀80年代開始研制該類產品，生產企業(yè)有幾十家，主要用作阻燃劑。
聚磷酸銨是一種含N和P的聚磷酸鹽，按其聚合度可分為低聚、中聚以及高聚3種，其聚合度越高水溶性越小，反之則水溶性越大。按其結構可以分為結晶形和無定形，結晶態(tài)聚磷酸銨為長鏈狀水不溶性鹽。聚磷酸銨的分子通式為(NH4) (n+2)Pn0(3n+1)，當n小于20時，為水溶性；當n大于20時，為難溶性。隨著技術的發(fā)展，聚磷酸銨已逐漸進入復混肥和液體肥料的生產，特別是在發(fā)達國家已得到廣泛應用。20世紀70年代初，美國TVA開發(fā)了用商品濕法磷酸(54%P205，質量分數(shù))生產聚磷酸銨基礎液體肥料，也就是將濕法磷酸濃縮成過磷酸，在管式反應器中與氨反應，生成高濃度聚磷酸銨，加水冷卻生成品級為10-34-0的液肥產品?；A液肥可與氮月巴、鉀肥生產液體復混肥。美國的TVA對聚磷酸銨用作肥料的研究中一般是用在溶液肥料或者懸浮肥料，很少用在固體肥料中。
在美國現(xiàn)有的生產肥料用聚磷酸溶液一般是管式反應器-混合槽組合體法，由于此法運用的原料是過磷酸，所以要先將磷酸轉變成過磷酸，而磷酸轉變成過磷酸會增加酸的成本，增加工藝難度。我國目前較少有專業(yè)生產聚磷酸銨肥料的企業(yè)，國內的現(xiàn)有技術中的磷肥一般都是含正磷酸鹽的比較多，但是正磷酸鹽會與多種微量元素反應生成沉淀，而這些微量元素卻又恰巧是植物所需要的，一旦與正磷酸鹽生成沉淀，植物就無法吸收這些不溶物。再者，如果水溶肥中有沉淀物的話會堵塞灌溉管道的噴頭。由于國內的現(xiàn)有技術中的磷肥一般都是含正磷酸鹽的比較多，因此，目前在國內微量元素一般不能和磷肥一起施用。微量元素，是指自然界中含量很低的一種化學元素。部分微量元素具有生物學意義，是植物和動物正常生長和生活所必需的，稱為“必需微量元素”或者“微量養(yǎng)分”，通常簡稱“微量元素”。必需微量元素在植物和動物體內的作用有很強的專一性，是不可缺乏和不可替代的，當供給不足時，植物往往表現(xiàn)出特定的缺乏癥狀，農作物產量降低，質量下降，嚴重時可能絕產。而施加微量元素肥料，有利于產量的提高，這已經被科學試驗和生產試驗所證實。定量的說，對于作物來說，含量介于0. 2 200毫克/公斤(按干物重計)的必需營養(yǎng)元素稱為“微量元素”。到目前為止，證實作物所必需的微量元素有硼、錳、銅、鋅、鑰、鐵、氯等。這些元素經過工廠制造成肥料，就叫做微量元素肥料，如七水硫酸鋅屬于鋅肥，硼砂、硼酸屬于硼肥，硫酸錳屬于錳肥，鑰酸銨屬于鑰肥，硫酸銅屬于銅肥，硫酸亞鐵屬于鐵肥等。與正磷酸鹽相比，聚磷酸銨能螯合某些金屬元素，因此在含有聚磷酸銨的肥料中可以摻混一部分微量元素(如鐵、鋅等)。但是由于現(xiàn)有技術的不足，國內鮮有生產含有聚磷酸銨的復合肥的企業(yè)，而國外的聚磷酸銨多是液體肥料，也很少做固體肥料，由于液體肥料包裝運輸也不方便，從而導致含聚磷酸銨的肥料成品運輸成本過高，并不適合我國國情。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種管式反應生產的復合肥，該復合肥包含有聚合度不大于10的短鏈聚磷酸銨和微量元素，解決了國內的現(xiàn)有技術中磷肥不能和微量元素一起施用的問題。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種管式反應生產的復合肥，所述復合肥中含有微量元素和聚合度不大于10的短鏈聚磷酸銨。優(yōu)選的，所述微量元素為鋅、銅、鐵和錳中的一種或幾種組合。本發(fā)明的另一目的在于提供生產含有聚合度不大于10的短鏈聚磷酸銨和微量元素的復合肥的方法。所述的復合肥的一種生產方法，包括以下步驟步驟一將磷酸、硫酸、氨氣和洗滌水按質量tk(0. 5-1) (0. 02-0. 5)(0. 06-0.41) :(0-0.2)通入管道反應器中，磷酸、硫酸與氨氣發(fā)生反應反應溫度為200-300°C生成含硫酸銨及聚合度不大于10的聚磷酸銨的混合料漿，原料中的水被反應熱蒸發(fā)成蒸汽；步驟二 混合料漿通入轉鼓造粒機，鉀肥、氮肥和微量元素分別通過鉀肥加料器、氮肥加料器和微量元素加料器進入提升機，再通入轉鼓造粒機中與混合料漿混合、造粒，得到復合肥顆粒；其中所述蒸汽在造粒機中與混合料漿分離；步驟三將復合肥顆粒通入到冷卻筒冷卻，再通過分子篩進行篩分，最后對合格的復合肥顆粒進行撲粉、噴油包裹即可得到所述復合肥。優(yōu)選的，步驟一中所述的磷酸的質量百分含量以P2O5計為47%_54%，溫度為100^140oC ;所述硫酸的質量百分數(shù)為93%-98%，溫度為常溫，氨氣的溫度為常溫。優(yōu)選的，步驟一中的磷酸通過磷酸泵進入磷酸加熱器加熱后，通入管式反應器；硫酸通過硫酸泵進入管式反應器。優(yōu)選的，步驟二中經轉鼓造粒機分離所得的蒸汽通入洗滌裝置洗滌除去蒸汽中的少量氨后，然后洗滌水通入管式反應器，蒸汽排空或收集利用。優(yōu)選的，步驟三中篩分后不合格的復合肥顆粒通過破碎機破碎、再通過返料提升機進入返料加料器，最后進入提升機、造粒機重新造粒。所述的復合肥的另一種生產方法，所述方法包括以下步驟步驟一將磷酸、硫酸、氨氣和洗滌水按質量(0. 5-1) (0. 02-0. 5)(0. 06-0.41) :(0-0.2)通入管道反應器中，磷酸、硫酸與氨氣發(fā)生反應反應溫度為、200-300°C生成含硫酸銨及聚合度不大于10的聚磷酸銨的混合料漿，原料中的水被反應熱蒸發(fā)成蒸汽；步驟二 將混合料漿和蒸汽通入到蒸汽分離器，混合料漿與蒸汽分離；步驟三將混合料漿通入料漿槽，加入尿素、硝酸銨、固體鉀鹽和微量元素，通過蒸汽的熱量對料漿槽加熱，使物料熔融，得到熔融料漿；其中尿素和硝酸銨只擇一加入；步驟四將熔融料漿通入高塔造粒機造粒，得到復合肥顆粒；步驟五將復合肥顆粒輸送到冷卻筒冷卻，再進行篩分，最后對合格的復合肥顆粒進行撲粉、噴油包裹即可得到所述復合肥。 優(yōu)選的，步驟一中所述的磷酸的質量百分含量以P2O5計為47%_54%，溫度為100-140oC ;所述硫酸的質量百分數(shù)為93%-98%，溫度為常溫，氨氣的溫度為常溫。優(yōu)選的，步驟五中篩分后不合格的復合肥顆粒通過破碎機破碎、再通過返料提升機進入料漿槽，與熔融料漿混合重新造粒。本發(fā)明的有益效果( I)本發(fā)明方法中磷酸和氨在管式反應器中直接生成聚磷酸銨，生成的聚磷酸銨可以直接造粒，也可以添加氮肥、鉀肥及微量元素進行造粒，工藝簡單，生產成本降低。( 2 )本發(fā)明的復合肥為固體肥料，運輸成本降低，更容易推廣。(3)本發(fā)明的復合肥中可同時含有聚磷酸銨和微量元素，聚磷酸銨可以和鋅、鐵等微量元素生成完全水溶的螯合物，能對植物同時補充磷肥及微量元素。(4)本發(fā)明方法中通過對磷酸預加熱、使用高濃度硫酸和磷酸，以及利用酸氨反應放出的大量熱能，節(jié)約能源。


圖I為本發(fā)明復合肥的生產工藝流程圖；圖2為本發(fā)明復合肥的另一種生產工藝流程圖。
具體實施例方式微量元素，是指自然界中含量很低的一種化學元素。部分微量元素具有生物學意義，是植物和動物正常生長和生活所必需的，稱為“必需微量元素”或者“微量養(yǎng)分”，通常簡稱“微量元素”。必需微量元素在植物和動物體內的作用有很強的專一性，是不可缺乏和不可替代的，當供給不足時，植物往往表現(xiàn)出特定的缺乏癥狀，農作物產量降低，質量下降，嚴重時可能絕產。而施加微量元素肥料，有利于產量的提高，這已經被科學試驗和生產試驗所證實。定量的說，對于作物來說，含量介于0. 2 200毫克/公斤(按干物重計)的必需營養(yǎng)元素稱為“微量元素”。到目前為止，證實作物所必需的微量元素有硼、錳、銅、鋅、鑰、鐵、氯等。這些元素經過工廠制造成肥料，就叫做微量元素肥料，如七水硫酸鋅屬于鋅肥，硼砂、硼酸屬于硼肥，硫酸錳屬于錳肥，鑰酸銨屬于鑰肥，硫酸銅屬于銅肥，硫酸亞鐵屬于鐵肥等。微量元素可以添加一種也可以同時添加幾種，具體組合可根據土壤實際情況決定。下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的解釋和說明，以下實施例對本發(fā)明不構成任何限制。實施例I :規(guī)格為11-50-0-Zn復合肥步驟一將加熱到120°C的質量百分含量為47% (以P2O5計)磷酸以11. 17t/h的流量、質量百分含量為98%的硫酸以0. 5t/h的流量、氨氣以I. 43t/h的流量同時通入管道反應器中，反應溫度為232°C，得到含硫酸銨及聚磷酸銨的混合料漿和蒸汽；步驟二 混合料漿通入轉鼓造粒機，同時一水硫酸鋅通過微量元素加料器進入提升機，再以0. 056t/h的量通入轉鼓造粒機中與混合料漿混合、造粒，得到復合肥顆粒；其中所述蒸汽在造粒機中與混合料漿分離；步驟三將復合肥顆粒通入到冷卻筒冷卻，再通過分子篩進行篩分，最后對合格的復合肥顆粒進行撲粉、噴油包裹即可得到所述復合肥；其中不合格的復合肥顆粒通過破碎機破碎、再通過返料提升機進入返料加料器、提升機，循環(huán)返料以30. 2t/h的量進入造粒機轉鼓造粒筒。 對所得的復合肥產品進行檢測氮的質量百分含量為11% ;五氧化二磷的質量百分含量為50%，其中聚磷酸銨占總五氧化二磷的百分比為28%，平均聚合度為2. 3 ;鋅的質量百分含量為0. 2%。實施例2 :規(guī)格為8-24-24-Cu復合肥步驟一將加熱到110°C的質量百分含量為47% (以P2O5計)磷酸以10. 3t/h的流量、質量百分含量為98%的硫酸以2. 6t/h的流量、氨氣以I. 67t/h的流量同時通入管道反應器中，反應溫度為243°C，得到含硫酸銨及聚磷酸銨的混合料漿和蒸汽；步驟二 混合料漿通入轉鼓造粒機，同時將0. 39t/h的五水硫酸銅和為8t/h的氯化鉀通入轉鼓造粒機中與混合料漿混合、造粒，得到復合肥顆粒；其中所述蒸汽在造粒機中與混合料漿分離；步驟三將復合肥顆粒通入到冷卻筒冷卻，再通過分子篩進行篩分，最后對合格的復合肥顆粒進行撲粉、噴油包裹即可得到所述復合肥；其中不合格的復合肥顆粒通過破碎機破碎、再通過返料提升機進入返料加料器、提升機，循環(huán)返料以30t/h的量進入造粒機轉鼓造粒筒。對所得的復合肥產品進行檢測氮的質量百分含量為8% ;五氧化二磷的質量百分含量為24%，其中聚磷酸銨占總五氧化二磷的百分比為37%，平均聚合度為3. 2 ;氧化鉀的質量百分含量為24% ;銅的質量百分含量為0. 5%。實施例3 :規(guī)格為18-18-18-Zn復合肥步驟一將加熱到120°C的質量百分含量為47% (以P2O5計)的磷酸以16. 09t/h的流量、質量百分含量為98%的硫酸以0. 72t/h的流量、氨氣以2. lt/h的流量同時通入管道反應器中，在223°C下反應，得到含硫酸銨及聚磷酸銨的混合料漿和蒸汽；步驟二 將混合料漿和蒸汽通入到蒸汽分離器，混合料漿與蒸汽分離；步驟三將混合料漿通入料漿槽，同時將12. 8t/h的尿素、15. 2t/h的硫酸鉀和
0.22t/h的一水硫酸鋅加入料漿槽中，通過蒸汽的熱量對料漿槽加熱，使所有物料熔融，得到熔融料漿；步驟四將熔融料漿通入高塔造粒機造粒，得到復合肥顆粒；步驟五將復合肥顆粒通入到冷卻筒冷卻，再通過分子篩進行篩分，最后對合格的復合肥顆粒進行撲粉、噴油包裹即可得到所述復合肥；其中不合格的復合肥顆粒通過破碎機破碎、再通過返料提升機進入料漿槽，與熔融料漿混合重新造粒。對所得的復合肥產品進行檢測氮的質量百分含量為18% ;五氧化二磷的質量百分含量為18%，其中聚磷酸銨占總五氧化二磷的百分比是24%，平均聚合度為2. 0 ;氧化鉀的質量百分含量為18% ;鋅的質量百分含量為0. 4%。實施例4 規(guī)格為11-50-0-Mn復合肥步驟一將加熱到120°C的質量百分含量為47% (以P2O5計)磷酸以11. 17t/h的流量、質量百分含量為98%的硫酸以0. 48t/h的流量、氨氣以I. 43t/h的流量同時通入管道反應器中，反應溫度為232°C，得到含硫酸銨及聚磷酸銨的混合料漿和蒸汽；步驟二 混合料漿通入轉鼓造粒機，硫酸錳通過微量元素加料器進入提升機，再以
0.08t/h的量通入轉鼓造粒機中與混合料漿混合、造粒，得到復合肥顆粒；其中所述蒸汽在造粒機中與混合料漿分離；步驟三將復合肥顆粒通入到冷卻筒冷卻，再通過分子篩進行篩分，最后對合格的復合肥顆粒進行撲粉、噴油包裹即可得到所述復合肥；其中不合格的復合肥顆粒通過破碎機破碎、再通過返料提升機進入返料加料器、提升機，循環(huán)返料以30. 2t/h的量進入造粒機轉鼓造粒筒。對所得的復合肥產品進行檢測氮的質量百分含量為11% ;五氧化二磷的質量百分含量為50%，其中聚磷酸銨占總五氧化二磷的百分比為28%，平均聚合度為2. 3 ;錳的質量 百分含量為0. 2%。以上實施例中復合肥產品，測磷的的質量百分含量的方法是用的GB 8573-2010《復混肥料中有效磷含量的測定》的方法，測氮的質量百分含量的方法是用的GB8572-2010《復混肥料中總氮含量的測定》，測聚合度的方法用的是GB/T9984. 3-2004。根據上述說明書的揭示和教導，本發(fā)明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式
，對本發(fā)明的一些修改和變更也應當落入本發(fā)明的權利要求的保護范圍內。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構成任何限制。
權利要求
1.一種管式反應生產的復合肥，其特征在于所述復合肥中含有微量元素和聚合度不大于10的短鏈聚磷酸銨。
2.根據權利要求I所述的復合肥，其特征在于所述微量元素為鋅、銅、鐵和錳中的一種或者幾種。
3.權利要求I或2所述的復合肥的生產方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 步驟一將磷酸、硫酸、氨氣和洗滌水按質量比(0. 5-1) (0. 02-0. 5) (0. 06-0.41)(0-0. 2)通入管道反應器中，磷酸、硫酸與氨氣發(fā)生反應反應溫度為20(T30(TC生成含硫酸銨及聚合度不大于10的聚磷酸銨的混合料漿，原料中的水被反應熱蒸發(fā)成蒸汽； 步驟二 混合料漿通入轉鼓造粒機，鉀肥、氮肥和微量元素分別通過鉀肥加料器、氮肥加料器和微量元素加料器進入提升機，再通入轉鼓造粒機中與混合料漿混合、造粒，得到復、合肥料；其中所述蒸汽在造粒機中與混合料漿分離； 步驟三將復合肥顆粒通入到冷卻筒冷卻，再通過篩子進行篩分，最后對合格的復合肥顆粒進行撲粉、噴油包裹即可得到所述復合肥。
4.根據權利要求3所述的復合肥生產方法，其特征在于步驟一中所述的磷酸的質量百分含量以P2O5計為47%-54%，溫度為100-140°C;所述硫酸的質量百分數(shù)為93%_98%，溫度為常溫，氨氣的溫度為常溫。
5.根據權利要求3所述的復合肥生產方法，其特征在于步驟一中的磷酸通過磷酸泵進入磷酸加熱器加熱后，通入管式反應器；硫酸通過硫酸泵進入管式反應器。
6.根據權利要求3所述的復合肥生產方法，其特征在于步驟二中經轉鼓造粒機分離所得的蒸汽通入洗滌裝置洗滌除去蒸汽中的少量氨后，然后洗滌水通入管式反應器，蒸汽排空或收集利用。
7.根據權利要求3所述的復合肥生產方法，其特征在于步驟三中篩分后不合格的復合肥顆粒通過破碎機破碎、再通過返料提升機進入返料加料器，最后進入提升機、造粒機重新造粒。
8.權利要求I或2所述的復合肥的生產方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 步驟一將磷酸、硫酸、氨氣和洗滌水按質量比(0. 5-1) (0. 02-0. 5) (0. 06-0.41)(0-0. 2)通入管道反應器中，磷酸、硫酸與氨氣發(fā)生反應反應溫度為200-300°C生成含硫酸銨及聚合度不大于10的聚磷酸銨的混合料漿，原料中的水被反應熱蒸發(fā)成蒸汽； 步驟二 將混合料漿和蒸汽通入到蒸汽分離器，混合料漿與蒸汽分離； 步驟三將混合料漿通入料漿槽，加入尿素、硝酸銨、固體鉀鹽和微量元素，通過蒸汽的熱量對料漿槽加熱，使物料熔融，得到熔融料漿；其中尿素和硝酸銨只擇一加入； 步驟四將熔融料漿通入高塔造粒機造粒，得到復合肥顆粒； 步驟五將復合肥顆粒輸送到冷卻筒冷卻，再進行篩分，最后對合格的復合肥顆粒進行撲粉、噴油包裹即可得到所述復合肥。
9.根據權利要求8所述的復合肥生產方法，其特征在于步驟一中所述的磷酸的質量百分含量以P2O5計為47%-54%，溫度為100-140°C;所述硫酸的質量百分數(shù)為93%_98%，溫度為常溫，氨氣的溫度為常溫。
10.根據權利要求8所述的復合肥生產方法，其特征在于步驟五中篩分后不合格的復合肥顆粒通過破碎機破碎、再通過返料提升機進入料漿槽，與熔融料漿混合重新造粒。
全文摘要
一種管式反應生產的復合肥及其制備方法，本發(fā)明復合肥中含有微量元素和聚合度不大于10的聚磷酸銨。解決了磷肥不能和中微量元素一起施用的問題。本發(fā)明的復合肥中可同時含有聚磷酸銨和微量元素，聚磷酸銨可以和鋅、鐵等微量元素生成完全水溶的螯合物，能對植物同時補充磷肥及微量元素。本發(fā)明方法中磷酸和氨在管式反應器中直接生成聚磷酸鹽，生成的聚磷酸鹽可以直接造粒，也可以添加氮肥、鉀肥及微量元素進行造粒，工藝簡單，生產成本降低。
文檔編號C05G1/00GK102718588SQ201210190849
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權日2012年5月31日
發(fā)明者劉慶平, 張建軍, 張運森, 李秀旭, 褚紅艷 申請人:深圳市芭田生態(tài)工程股份有限公司, 貴港市芭田生態(tài)有限公司