磷酸二氫鉀的生產(chǎn)技術(shù)

磷酸二氫鉀的生產(chǎn)技術(shù)

磷酸二羥基鉀（kh2ro4）是白色結(jié)晶或粉末，溶于水。工業(yè)上,常用于細(xì)菌培養(yǎng)劑,釀造酵母培養(yǎng)劑,合成清酒調(diào)味劑。用于青毒素、土霉素、雞苷、味精等生產(chǎn)上。農(nóng)業(yè)上,由于其是不含氯的水溶性速效磷鉀肥,含量高(P2O551%、K2O33%左右),鹽指數(shù)低,對農(nóng)作物的種子、幼苗和根部都沒有灼傷的危險(xiǎn)。其物理化學(xué)性穩(wěn)定,屬一致性溶解肥料,對土壤適應(yīng)性強(qiáng)。因此可用于葉面噴灑、浸種、拌種、基肥、追肥等。無論在小麥、水稻、玉米、豆類、薯類、樹類、瓜類、花生、棉花、、煙草、茶葉、蔬菜、蘋果、葡萄等作物上,均可廣泛應(yīng)用。據(jù)農(nóng)業(yè)專家測試,一般每畝合理使用250g,增產(chǎn)10%。農(nóng)用微肥、種子包衣也都用磷酸二氫鉀作原料。據(jù)估算河南省全年磷酸二氫鉀的可用量為3～4萬t,它的前景是廣闊的。為了解決磷酸二氫鉀的生產(chǎn)問題,1980年始我們對所有生產(chǎn)磷酸二氫鉀的方法,全部作了研究和試驗(yàn),現(xiàn)將其特點(diǎn)綜述如下。1koh、po4、kco3的計(jì)算中和法生產(chǎn)磷酸二氫鉀是用氫氧化鉀或碳酸鉀中和磷酸以生產(chǎn)磷酸二氫鉀,其化學(xué)反應(yīng)如下:H3PO4+KOH==KH2PO4+H2OΗ3ΡΟ4+ΚΟΗ=ΚΗ2ΡΟ4+Η2Ο2H3PO4+K2CO3==2KH2PO4+H2O+CO22Η3ΡΟ4+Κ2CΟ3=2ΚΗ2ΡΟ4+Η2Ο+CΟ2由于中和法具有工藝簡單,產(chǎn)品質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn),適合小批量生產(chǎn)。可是中和法成本過高,該法幾乎不能用于生產(chǎn)。2磷酸二氫鉀h3po4結(jié)晶法是根據(jù)H3PO4-KH2PO4-KCl-H2O系統(tǒng)中,在不同溫度下KH2PO4在H3PO4溶液中的溶解度變化來分離制得KH2PO4。反應(yīng)方程式如下:H3PO4+KCl==KH2PO4+HClΗ3ΡΟ4+ΚCl=ΚΗ2ΡΟ4+ΗCl該法生產(chǎn)磷酸二氫鉀,經(jīng)濟(jì)上比中和法優(yōu)越,但是(1)該法是在酸性介質(zhì)高溫下(170℃左右)反應(yīng),對設(shè)備的要求非?？量?而且極易被腐蝕,不僅一次性投資大,而且大幅度地增加成本。我們曾用1m3的反應(yīng)釜作試驗(yàn),1t產(chǎn)品未出反應(yīng)釜已被腐蝕壞;(2)由于HCl的溢出,需要吸收裝置,不注意會形成污染;(3)質(zhì)量較差,含3%左右的氯離子和少量磷酸。3磷酸二氫鉀的生產(chǎn)萃取法是根據(jù)不同的有機(jī)溶劑對不同的化合物具有不同的溶解度特性,將某物質(zhì)從混合物中分離出來的工藝方法。萃取法生產(chǎn)磷酸二氫鉀,是基于結(jié)晶法的基礎(chǔ),有機(jī)溶劑為沉淀劑,從而制得純度較高的磷酸二氫鉀的方法。由于該法使用有機(jī)溶劑價(jià)格昂貴,仍然需要考慮有機(jī)溶劑的選擇及回收。由于其基于結(jié)晶法,生產(chǎn)也無法應(yīng)用。4kh2po4法離子交換法,是利用一種陽離子或陰離子樹脂,分別對H2PO?144-1離子和K離子的吸附或再生過程來合成KH2PO4。該法生產(chǎn)的磷酸二氫鉀雖質(zhì)量較高,但蒸發(fā)量太大,(1t成品需要蒸發(fā)水15m3),能耗過高,且樹脂價(jià)格昂貴,一次性投資較大。生產(chǎn)過程中,樹脂還容易中毒而全部更換,這就給生產(chǎn)帶來麻煩和增大成本。5po4+co抗氧合合法磷酸二氫鈉復(fù)分解法是將氯化鉀中的鉀離子與正磷酸鹽的磷酸二氫根,通過復(fù)分解反應(yīng),生成磷酸二氫鉀。其化學(xué)反應(yīng)如下:Na2CO3+2H3PO4==2NaH2PO4+COΝa2CΟ3+2Η3ΡΟ4=2ΝaΗ2ΡΟ4+CΟ2+H2ONaH2PO4+KCl==KH2PO4+NaClΝaΗ2ΡΟ4+ΚCl=ΚΗ2ΡΟ4+ΝaCl該法的特點(diǎn)是:生產(chǎn)設(shè)備簡單,反應(yīng)條件平和,操作方便,沒有污染,質(zhì)量可靠,成本較中和法每噸下降1000元以上。按說該法已是比較理想的工藝,但仍有一定不足之處,就是副產(chǎn)品氯化鈉價(jià)值太低,仍然影響磷酸二氫鉀成本。6cl+c2+ho為尋找最理想的磷酸二氫鉀生產(chǎn)工藝,科學(xué)工作者在幾十年前就提出了用磷酸二氫銨與氯化鉀進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng),生產(chǎn)磷酸二氫鉀和氯化銨的生產(chǎn)方法。反應(yīng)方程如下:NH4H2PO4+KCl==KH2PO4+NHΝΗ4Η2ΡΟ4+ΚCl=ΚΗ2ΡΟ4+ΝΗ4Cl或NH4HCO3(NH3)+H3PO4+KCl==KH2PO4+2NH4Cl+COΝΗ4ΗCΟ3(ΝΗ3)+Η3ΡΟ4+ΚCl=ΚΗ2ΡΟ4+2ΝΗ4Cl+CΟ2+H2O不難看出,該反應(yīng)與2NH4HCO3+2H3PO4+2KCl=2KH2PO4+2NH4Cl+2CO2+2H2O相比,成本要低得多。按方程式及實(shí)際生產(chǎn)計(jì)算,0.4t純堿(1300元/t)520元,0.6t碳銨(400元/t)240元,0.4t氯化銨(800元/t)320元,0.43t氯化鈉(100元/t)43元,成本相差557元。因?yàn)镹H4H2PO4+KCl==KH2PO4+NHΝΗ4Η2ΡΟ4+ΚCl=ΚΗ2ΡΟ4+ΝΗ4Cl反應(yīng)進(jìn)行不到底,從圖象上也找不到理想的途徑,因此該反應(yīng)的研究進(jìn)展緩慢。最早見到的是英國Albrgnt-Willon公司的成果。該法是用熱法磷酸吸收氨生成磷酸二氫銨,磷酸二氫銨與氯化鉀在80℃下進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成了磷酸二氫鉀。分離產(chǎn)品后的母液再與CaO反應(yīng),生成磷酸二氫鈣,并從殘?jiān)谢厥瞻迸c氯化鉀供循環(huán)用,該法磷酸二氫鉀收率較低,僅為63%。日本有田秀南等人建立了用磷酸銨和氯化鉀為原料,同時(shí)制取磷酸二氫鉀和氯化銨的方法,據(jù)說收率很高,有較高的價(jià)值,但未工業(yè)化生產(chǎn)。在研究了國內(nèi)外生產(chǎn)方法的基礎(chǔ)上,我們確定了以碳酸氫銨、磷酸、氯化鉀生產(chǎn)磷酸二氫鉀為主攻方向。經(jīng)過4年的時(shí)間,該工藝研究成功。磷酸二氫鉀收率在95%左右,副產(chǎn)品為以氯化銨為主的元素復(fù)合肥,磷酸二氫鉀含量一次性達(dá)92%以上,并能達(dá)到98%。6.1磷酸二氫鉀的制備(1)碳酸氫銨與磷酸反應(yīng)生成磷酸二氫銨,控制pH在4.5以下。(2)磷酸二氫銨與氯化鉀按照100∶65的比例在60～100℃下反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后冷卻至30℃以下分離出磷酸二氫鉀。(3)將分離出磷酸二氫鉀的母液蒸發(fā)至一定程度,冷卻至30℃以下,分離出三元素復(fù)合肥。將分離三元素復(fù)合肥的母液加入第“1”步。以下循環(huán),流程簡圖如下:6.2鍋爐及不銹鋼泵年產(chǎn)1000t主要設(shè)備及規(guī)格如下:鍋爐1臺,2t;搪瓷反應(yīng)釜2臺,2m3;離心機(jī)2臺,1～1.2m;不銹鋼離心泵1臺,5.08cm;烘干設(shè)備1套。6.3技術(shù)狀況和經(jīng)濟(jì)效益分析1廢排放,生產(chǎn)過程污染源少①操作方便,設(shè)備簡單,宜土宜洋,設(shè)備投資5萬元左右即可年產(chǎn)500t以上。②沒有三廢排放,生產(chǎn)過程對環(huán)境沒有污染。③成本低。較中和法每噸降低成本1600元左右,較結(jié)晶法、萃取法、離子交換法每噸降低成本1000元左右,較純堿法每噸降低成本600元左右。2工資估算及成本t/a磷酸二氫鉀計(jì)算,每生產(chǎn)1t磷酸二氫鉀,其生產(chǎn)成本及效益如下:H3PO42300元,NH4HCO3240元,KCl840元,復(fù)合肥400元,工資80元,動(dòng)燃100元,包裝50元,利息50元,折舊及維修50元,管理費(fèi)50元,成本小計(jì)3360元。磷酸二氫鉀售價(jià)如果按5000元計(jì)算,每噸利稅5000-3360=1640元,每年銷售1000t,利稅額為164萬元左右。7磷酸二氫鉀新生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)該工藝于1990年通過省級鑒定。1991年獲省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。1993