專利名稱：一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素及其制備方法
技術領域：
本發明屬于化肥領域，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：
隨著農村經濟發展和農業科技進步，我國農業生產中化肥投入不斷增加。在農業生產直接投入費用中，化肥支出比重已從1978年的29%增長到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70%為尿素(以上數據來源于:國家發展和改革委員會價格司編印《全國農產品成本收益資料匯編-2007》)。尿素已成為當之無愧的“當家肥”，并成為影響我國糧食安全的重要因素之一。但是尿素施入土壤后，經脲酶分解僅需1-10天，便分解轉化成氨和銨，其中約有50%左右以氣態氨揮發掉，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，另外部分經硝化酶的作用轉化為硝態氨，溶于水中，除部分被作物吸收外，其余隨水而流失，當淋溶到缺氧的土壤下層，經硝酸還原酶的作用轉化成亞硝酸污染水。因為，尿素的肥效期只有45-60天，利用率只有30-35%，其余氨素因揮發、淋溶而流失，并污染環境。為了解決上述問題，緩效、長效尿素應運而生。但是這些類型的尿素都是追求減緩其在土壤的水中溶解速度，達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，達到減緩尿素分解的目的。但在實際應用中還存在以下不足:其一，這些新型尿素產品更多的還是在強調養分的緩慢釋放及分解，以降低氮肥的流失，而較少考慮到通過強化作物在相對低的養分環境下，通過養分富集并強化作物的根使其有較強養份吸收能力，來達到提高氮利用率的目的；其二，根據平衡施肥理論，微量元素的施入與有效吸收對促進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有論及。從我國土壤中微量元素盈虧情況和主要農作物品種對微量元素實際需求出發，鋅元素應該成為首選。鋅是植物生長發育所必需的微量元素之一，它在植物體內有多方面的生理作用。包括:(a)鋅是作物體內碳酸酐酶等一些酶的重要組成成分，能增強作物的光合作用；(b)鋅有利于吲哚乙酸等植物體內生長素的合成；(C)鋅對植物體內碳、氮代謝產生重要影響；(d)鋅直接影響植物體內葉綠體的合成；(e)鋅對花蕾等生殖器官的發育也有影響。正因為微量元素鋅有如此重要的生理作用，所以增施鋅肥能夠促進作物生長發育、增強抗性、提高作物經濟產量，并且已經受到關注。目前的鋅肥產品主要是添加了無機鋅，由于鋅的特殊性，還存在作物利用率不高的問題。中國專利(ZL200810117094.5)公布了一種含鋅增效尿素及其制備方法和應用，是由聚該尿素是由聚天門冬氨酸螯合鋅和聚天門冬氨酸螯合鉀混合水溶液與熔融狀態的尿素混合脫水并造粒得到的產物。該發明中，鋅元素的獲取是通過將機鋅加入尿素中，有機鋅肥能夠促進作物生長發育、促進植物的根大量吸收作物生長發育所需的養份，滿足作物生長發育的有效需求；此進程進一步強化了作物的根對養份的吸收，特別是對氮素的吸收。聚天門冬氨酸螯合鉀可在土壤中螯合養分、輸送養分、將養分富集在根的周圍，強化作物對養分的吸收，達到提氮利用率的問題。該產品雖然能有效解決現有技術中尿素和鋅對作物利用率不高的問題，但是存在以下問題:；
1.制備工藝復雜，能源消耗大，特別是聚天門冬氨酸螯合鋅，需要經過高溫聚合反應而成，該反應需要大量的熱能；
2.成本高，由于該發明中的聚天門冬氨酸螯合鋅和聚天門冬氨酸螯合鉀的制備成本均較高，從而導致最終產品成本較高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素及其制備方法，作物對該尿素和鋅利用率高，并且制備工藝簡單，生產成本低。為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案:
一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素，包括聚天門冬氨酸鹽、L-天門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所述聚天門冬氨酸鹽為聚天門冬氨酸納。所述聚天門冬 氨酸鹽、L-天門冬氨酸鋅的優選比例為: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.將聚天門冬氨酸鹽的水溶液與L-天門冬氨酸鋅的水溶液按比例混合，攪拌均勻后即為聚天門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中的聚天門冬氨酸鹽含鋅水溶液用定量泵打入造粒塔前的蒸發器中與熔融的尿素均勻混合，混合均勻后，進入造粒塔造粒。進一步，所述聚天門冬氨酸納的水溶液通過以下方法制備: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，直至聚琥珀酰亞胺全部溶解，調整pH值6至8。所述L-天門冬氨酸鋅的水溶液通過以下方法制備:將高純度氧化鋅和L-天門冬氨酸加入到水中，攪拌并將加熱到70°C至95°C進行螯合反應，反應0.5至4小時，直至反應物澄清透明無懸浮物；待反應液冷卻后，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。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
1.本發明克服了現有技術中用認為高分子螯合態的鋅鹽作為鋅元素的供應物對農作物效果比低分子螯合態鋅鹽好的偏見，采用小分子的L-天門冬氨酸鋅來作為微量元素鋅的補充劑，經過試驗證明，L-天門冬氨酸鋅與聚天門冬氨酸鋅相比，同樣具備水溶態、穩定性高、吸收率高等特點。但因聚天門冬氨酸鋅需在無水的L-天門冬氨酸鋅高溫條件下實施脫水縮聚反應，由此帶來較高的能源消耗和成本上升。無疑，直接把L-天門冬氨酸鋅作為鋅元素添加到尿素中，成本優勢更為明顯；
2.生產工藝流程得到簡化，設備投資更為節約:原有工藝路線需制備聚天門冬氨酸鋅，不僅需要將L-天門冬氨酸鋅鹽水溶液進行干燥脫水，還要進一步在170-210°C高溫條件下進行脫水縮聚反應1-5小時，方可制備相應產品。反應流程長，反應條件苛刻，相應的設備投資較高，且對能源消耗、工藝操作提出了更高的要求。對此，本發明所提方案可大大簡化工藝流程，節約投資，生產操作更為方便，降低了能源消耗，提高了生產效率；
3.有效降低了成本:經過大田試驗證明，聚天門冬氨酸鉀與聚天門冬氨酸鈉在提高肥料利用率方面并無明顯差異，但在制備過程中，聚天門冬氨酸鈉需采用氫氧化鈉做原材料，聚天門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勢，商購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-天門冬氨酸鋅與聚天門冬氨酸鋅相比，前者制備工藝明顯簡單，且無需高溫加熱縮聚，能源成本和設備成本明顯減少，因此其最終產品的成本與現有技術產品相比具有絕對的優勢。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明技術方案進一步說明:
一、一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素的制備
(1)聚天門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)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，反應過程中將溫度控制在70-90°C之間，直到聚琥珀酰亞胺全部溶解，調整溶液PH值在7左右，過濾后可得到透明棕紅色聚天門冬氨酸鈉水溶液1000千克。含有聚天門冬氨酸鈉濃度25.1% ；
(2)L-天門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-天門冬氨酸加入到476公斤水中，開動攪拌，并加 熱升溫至85-90°C進行反應，反應時間為1-3小時，直至反應物澄清透明為止。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-天門冬氨酸鋅水溶液,含L-天門冬氨酸鋅為37% ；
(3)聚天門冬氨酸鹽含鋅水溶液的制備取聚天門冬氨酸鈉水溶液500公斤與500公斤L-天門冬氨酸鋅水溶液進行混配，攪拌均勻后，即可得到含鋅3.5%、聚天門冬氨酸鈉12.5%的聚天門冬氨酸含鋅水溶液。(4)聚合氨基酸鹽含鋅尿素的制備
將步驟(3)所得的聚天門冬氨酸鈉含鋅水溶液，通過計量泵按照每噸成品尿素8公斤溶液在蒸發工序中直接加入到熔融狀態的尿素中，混合均勻后再進入造粒塔造粒，即可得到本發明的聚天門冬氨酸鈉含鋅尿素。所得成品經檢驗相關指標如下:
權利要求
1.一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素，其特征在于，包括聚天門冬氨酸鹽、L-天門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，聚天門冬氨酸鹽為聚天門冬氨酸納。
3.如權利要求1所述的聚合氨基酸鹽含鋅尿素，其特征在于，所述聚天門冬氨酸鹽、L-天門冬氨酸鋅的優選比例為:1:1 1:2。
4.權利要求1-3任意一項權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.將聚天門冬氨酸鹽的水溶液與L-天門冬氨酸鋅的水溶液按比例混合，攪拌均勻后即為聚天門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中的聚天門冬氨酸鹽含鋅水溶液用定量泵打入造粒塔前的蒸發器中與熔融的尿素均勻混合，混合均勻后，進入造粒塔造粒。
5.如權利要求4聚合氨基酸鹽含鋅尿素的制備方法，其特征在于，所述的聚天門冬氨酸納的水溶液通過以下方法制備: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，直至聚琥珀酰亞胺全部溶解，調整pH值6至8。
6.如權利要求4聚合氨基酸鹽含鋅尿素的制備方法，其特征在于，所述L-天門冬氨酸鋅的水溶液通過以下方法制備:將高純度氧化鋅和L-天門冬氨酸加入到水中，攪拌并將加熱到70°C至95°C進行螯合反應，反應0.5至4小時，直至反應物澄清透明無懸浮物；待反應液冷卻后，加入少量氨水或碳銨。
7.如權利要求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
本發明屬于化肥領域，特別是一種聚合氨基酸鹽含鋅尿素，包括聚天門冬氨酸鹽、L-天門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%，本發明能解決作物對現有的尿素和鋅吸收少，利用率的問題，并且制備工藝簡單，成本低，易于推廣應用。
文檔編號C05G3/08GK103193554SQ20131009433
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月23日 優先權日2013年3月23日
發明者夏剛, 吳廷國, 張岳聰, 董智 申請人:重慶嘉康科技有限公司