--萬噸萃取法制取磷酸二氫鉀生產(chǎn)技術(shù)-莫志強(qiáng)

1、云南云天化股份有限公司云南云天化股份有限公司云南云天化股份有限公司云南云天化股份有限公司30Kt/a30Kt/a萃取法制取磷酸二氫鉀生產(chǎn)技術(shù)萃取法制取磷酸二氫鉀生產(chǎn)技術(shù)一、概述一、概述 磷酸二氫鉀磷酸二氫鉀（MKPMKP）是）是現(xiàn)代現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)施農(nóng)業(yè)廣泛使用廣泛使用的的高效高效水溶性磷鉀復(fù)合肥，是水溶性磷鉀復(fù)合肥，是國家農(nóng)業(yè)部國家農(nóng)業(yè)部實(shí)施糧食生產(chǎn)實(shí)施糧食生產(chǎn)“補(bǔ)鉀補(bǔ)鉀工程工程”的的超常量超常量施用高濃度磷鉀肥產(chǎn)品，也是國內(nèi)外提施用高濃度磷鉀肥產(chǎn)品，也是國內(nèi)外提高農(nóng)作物品質(zhì)普遍使用的肥料。高農(nóng)作物品質(zhì)普遍使用的肥料。國內(nèi)外國內(nèi)外MKPMKP生產(chǎn)工藝主要為磷酸、氫氧化鉀中和法，為生產(chǎn)工藝主要為

2、磷酸、氫氧化鉀中和法，為適應(yīng)適應(yīng)現(xiàn)代現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，云天化股份有限公司通過近農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，云天化股份有限公司通過近十年的技術(shù)開發(fā)，以先進(jìn)的微反應(yīng)技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)了十年的技術(shù)開發(fā)，以先進(jìn)的微反應(yīng)技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)了30Kt/a30Kt/a萃取法制取磷酸二氫鉀生產(chǎn)技術(shù)。萃取法制取磷酸二氫鉀生產(chǎn)技術(shù)。 二、二、MKP生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)技術(shù)及及發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)國內(nèi)國內(nèi)MKPMKP生產(chǎn)生產(chǎn)技術(shù)主要為技術(shù)主要為中和法、離子交換法、復(fù)分中和法、離子交換法、復(fù)分解法解法和直接法和直接法等。等。其中其中中和法生產(chǎn)中和法生產(chǎn)工藝工藝占占MKPMKP產(chǎn)產(chǎn)能能的的90%90%以上以上，主要主要原料原料為工業(yè)為工業(yè)磷酸磷

3、酸/ /凈化磷酸凈化磷酸和氫氧化鉀和氫氧化鉀。由。由于工業(yè)于工業(yè)磷酸磷酸、氫氧化鉀氫氧化鉀原料原料成本高，成本高，凈化磷酸相比工業(yè)凈化磷酸相比工業(yè)磷酸成本磷酸成本低，但受低，但受氫氧化鉀氫氧化鉀原料來源的限制，其原料來源的限制，其磷酸二磷酸二氫鉀氫鉀生產(chǎn)成本并不具備普遍市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)生產(chǎn)成本并不具備普遍市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。其它其它磷酸二氫鉀磷酸二氫鉀生產(chǎn)工藝主要存在問題是產(chǎn)品質(zhì)量不生產(chǎn)工藝主要存在問題是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，難以滿足市場(chǎng)用戶要求。其生產(chǎn)工藝比較如下：穩(wěn)定，難以滿足市場(chǎng)用戶要求。其生產(chǎn)工藝比較如下：主要生產(chǎn)工藝主要原料優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)備注中和法H3PO4、KOH或K2CO3工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品質(zhì)

4、量好需要配套KOH和凈化磷酸生產(chǎn)體系，工業(yè)磷酸原料成本高中國產(chǎn)能為40萬噸離子交換法KCl、H3PO4、離子交換樹脂采用KCl和工業(yè)磷酸為原料，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本中等生產(chǎn)規(guī)模小，濃縮負(fù)荷較大，樹脂再生工藝復(fù)雜，副產(chǎn)氯化物需要有市場(chǎng)國外MKP主要生產(chǎn)工藝復(fù)分解法KCl、酸式磷酸鹽生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，投資少，生產(chǎn)成本低產(chǎn)品質(zhì)量差，磷鉀收率低，副產(chǎn)物為氯化銨鉀，需要配套建設(shè)氯基復(fù)混肥生產(chǎn)中國生產(chǎn)產(chǎn)能為10萬噸大部分已停產(chǎn)直接法磷礦、硫酸和硫酸鉀直接采用硫酸氫鉀分解磷礦生產(chǎn)MKP，生產(chǎn)成本低產(chǎn)品質(zhì)量差，規(guī)模小，生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定國內(nèi)1家企業(yè)生產(chǎn)萃取法濕法磷酸、KCl、有機(jī)溶劑采用濕法稀磷酸，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品純度

5、較高、生產(chǎn)成本低。有機(jī)溶劑價(jià)格高，濃縮裝置投資大，副產(chǎn)農(nóng)用氯化銨、磷鉀肥目前只有以色列有規(guī)?；纳a(chǎn)技術(shù)2、制約制約國內(nèi)國內(nèi)MKP生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的瓶頸生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的瓶頸2.1 MKP產(chǎn)品質(zhì)量要求產(chǎn)品質(zhì)量要求 MKP作為作為水溶性基礎(chǔ)肥料，主要在滴灌與噴施設(shè)施水溶性基礎(chǔ)肥料，主要在滴灌與噴施設(shè)施使用，除主含量指標(biāo)要求外，還需要控制有害雜質(zhì)含使用，除主含量指標(biāo)要求外，還需要控制有害雜質(zhì)含量，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)施農(nóng)業(yè)使用的量，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)施農(nóng)業(yè)使用的MKP，基本要，基本要達(dá)到工業(yè)級(jí)達(dá)到工業(yè)級(jí)MKP技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)。（利用復(fù)分解法與直接法生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)，獲得的（利用復(fù)分解法與直接法生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)，獲得的MKP產(chǎn)品雜質(zhì)含量

6、高。）產(chǎn)品雜質(zhì)含量高。） 產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到工業(yè)級(jí)磷酸二氫鉀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到工業(yè)級(jí)磷酸二氫鉀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)HG/T4511-2013HG/T4511-2013。外觀：工業(yè)用為白色結(jié)晶外觀：工業(yè)用為白色結(jié)晶項(xiàng) 目指 標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品磷酸二氫鉀（KH2PO4）（以干基計(jì)）w/% 99.0098.097.0氧化鉀（K2O）（以干基計(jì)）w/% 34.033.533.0水分，w/% 0.51.02.0氯化物(以Cl計(jì)） w/%0.050.1-鐵(Fe) w/% 0.0030.008-砷(As) w/% 0.0050.015-重金屬（以Pb計(jì)）w/% 0.0050.008-水不溶物w/% 0.10.20.5p

7、H值（30g/L溶液）4.3-4.7外觀白色結(jié)晶2.2 生產(chǎn)成本生產(chǎn)成本 中和法使用工業(yè)熱法磷酸中和法使用工業(yè)熱法磷酸/凈化磷酸、氫氧化鉀或碳凈化磷酸、氫氧化鉀或碳酸鉀原料，其噸酸鉀原料，其噸MKP的原料成本大于的原料成本大于6500元，采用凈元，采用凈化磷酸其成本略低化磷酸其成本略低400500元，同時(shí)配套氫氧化鉀和凈元，同時(shí)配套氫氧化鉀和凈化磷酸生產(chǎn)體系，并需要解決氯平衡問題?；姿嵘a(chǎn)體系，并需要解決氯平衡問題。 離子交換法以氯化鉀和工業(yè)磷酸離子交換法以氯化鉀和工業(yè)磷酸/凈化磷酸為原料，凈化磷酸為原料，需要在低濃度下完成離子交換，其濃縮負(fù)荷大，樹脂再需要在低濃度下完成離子交換，其濃縮負(fù)荷

8、大，樹脂再生流程復(fù)雜，噸生流程復(fù)雜，噸MKP生產(chǎn)成本一般在生產(chǎn)成本一般在5800元。元。 3 3、MKPMKP生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) a.a.利用濕法磷酸與氯化鉀采用萃取法生產(chǎn)利用濕法磷酸與氯化鉀采用萃取法生產(chǎn)MKPMKP技術(shù)。技術(shù)。 b.b.隨著國內(nèi)凈化濕法磷酸規(guī)?；a(chǎn)，建立具有競(jìng)爭(zhēng)隨著國內(nèi)凈化濕法磷酸規(guī)?；a(chǎn)，建立具有競(jìng)爭(zhēng)力凈化磷酸、氫氧化鉀中和法生產(chǎn)力凈化磷酸、氫氧化鉀中和法生產(chǎn)MKPMKP的的大型生產(chǎn)裝的的大型生產(chǎn)裝置。置。 c. c.配套建設(shè)規(guī)?；臍溲趸浬a(chǎn)技術(shù)體系的技術(shù)進(jìn)配套建設(shè)規(guī)模化的氫氧化鉀生產(chǎn)技術(shù)體系的技術(shù)進(jìn)步。步。三、三、30kt/a萃取萃取法法MKP

9、的生產(chǎn)的生產(chǎn)技術(shù)技術(shù) 2006 2006年云南省化工研究院開發(fā)了年云南省化工研究院開發(fā)了一種連續(xù)式制備一種連續(xù)式制備磷酸二氫鉀的方法磷酸二氫鉀的方法專利技術(shù)，專利號(hào)：專利技術(shù)，專利號(hào)：ZL200610010782.2ZL200610010782.2。 2007 2007年云南省化工研究院、紅磷分公司共同開發(fā)了年云南省化工研究院、紅磷分公司共同開發(fā)了10001000噸噸/ /年萃取法制取磷酸二氫鉀中試技術(shù)。年萃取法制取磷酸二氫鉀中試技術(shù)。20122012年云南省化工研究院開發(fā)了磷酸二氫鉀微萃取年云南省化工研究院開發(fā)了磷酸二氫鉀微萃取模式技術(shù)。模式技術(shù)。1.萃取的主要反應(yīng)萃取的主要反應(yīng)原理原理H

10、H3 3POPO4 4KClM（有機(jī)相）（有機(jī)相）MHCl（有機(jī)相）（有機(jī)相）KH2PO4反萃的主要反應(yīng)為（反萃的主要反應(yīng)為（S為反萃劑）：為反萃劑）：M MHCl（有機(jī)相）（有機(jī)相）SSHClM（有機(jī)（有機(jī)相）相）（M為萃取劑）為萃取劑） 2.2. 工藝流程方案工藝流程方案氯化鉀微萃取微萃取 圖圖1 1 二水濕法磷酸與氯化鉀萃取法生產(chǎn)磷酸二氫鉀工藝示意圖二水濕法磷酸與氯化鉀萃取法生產(chǎn)磷酸二氫鉀工藝示意圖磷酸二氫鉀產(chǎn)品22%P2O5濕法磷酸副產(chǎn)品：磷鉀肥副產(chǎn)品：氯化銨鉀料液分離分離 濃縮結(jié)晶濃縮結(jié)晶干燥干燥微反萃微反萃萃取劑反萃液 濃縮結(jié)晶濃縮結(jié)晶濕磷鉀肥氯化銨溶液有機(jī)相3 3、微萃取技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

11、、微萃取技術(shù)優(yōu)點(diǎn)（1 1）微萃取工藝萃取時(shí)間短、工藝連續(xù)穩(wěn)定、操）微萃取工藝萃取時(shí)間短、工藝連續(xù)穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單。作簡(jiǎn)單。（2 2）萃取劑使用量較塔式的少，為塔式的）萃取劑使用量較塔式的少，為塔式的65%65%70%70%；（3 3）微萃取設(shè)備的體積小，大小僅為塔式的二十）微萃取設(shè)備的體積小，大小僅為塔式的二十分之分之 一，減少裝置建設(shè)用地。一，減少裝置建設(shè)用地。（4 4）解決了有機(jī)溶劑萃取傳質(zhì)工程技術(shù)放大的風(fēng)）解決了有機(jī)溶劑萃取傳質(zhì)工程技術(shù)放大的風(fēng)險(xiǎn)。險(xiǎn)。（5 5）投資低，僅為塔式的十五分之一。）投資低，僅為塔式的十五分之一。（6 6）操作、維護(hù)和檢修費(fèi)用低。）操作、維護(hù)和檢修費(fèi)用低。 四、四、結(jié)束語結(jié)束語工業(yè)級(jí)磷酸二氫鉀的生產(chǎn)方法很多，但目前工業(yè)級(jí)磷酸二氫鉀的生產(chǎn)方法很多，但目前傳統(tǒng)的中和法傳統(tǒng)的中和法生產(chǎn)占到生產(chǎn)占到磷酸二氫鉀產(chǎn)量的磷酸二氫鉀產(chǎn)量的90%以上以上，原料原料成本高，成本高，綜合投綜合投資較大，資較大，磷酸二氫鉀磷酸二氫鉀生產(chǎn)成本生產(chǎn)成本高昂高昂。云南云南云天化股份技術(shù)中云天化股份技