磷酸二氢钾中的钾离子战磷酸根离子

日期 : 2019-09-22

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磷酸二氢钾的根基环境 磷酸二氢钾的性质:磷酸二氢钾,是无色四方晶体或白色结晶 性粉末。相对密度 2.338。熔点 252.6℃ 。易溶于水,90℃ 时,消融度 为 83.5g/100ml 水,水溶液呈酸性,1%磷酸二氢钾溶液的 pH 值为 4.6。不溶于醇。有潮解性。加热至 400℃ 时熔化而成通明的液体, 冷却后固化为欠亨明的玻璃状偏磷酸钾。 次要用处: 1、工业用处 工业上用做缓冲剂、培育剂;也用做细菌培育剂合成清洒的调 味剂,制偏磷酸钾的原料,酿制酵母的培育剂、强化剂、膨松剂、 发酵帮剂。 2、农业用处 农业上用做高效磷钾复合肥;磷酸二氢钾产物普遍合用于各类 型经济做物、粮食、瓜果、蔬菜等几乎全数类型的做物,各省均由 本地的农科院所、土肥坐等专家机构针对磷酸二氢钾合用于各类典 型做物进行了良多的相关使用尝试,通过各地对各类型做物的现实 结果证明磷酸二氢钾具有显著减产增收、改量优化质量、抗倒 伏、抗病虫害、防治早衰等很多优秀感化,而且具有降服做物发展 后期根系老化接收能力下降而导致的养分不脚的感化。磷酸二氢钾 属新型高浓度磷钾二元素复合肥料,此中含五氧化二磷 52%摆布, 含氧化二钾 34%摆布。烤烟需磷、钾量大,出格是需钾量大。磷酸 二氢钾是用于烤烟的一种较为抱负的新型肥料。为了摸索磷酸二氢 钾正在烤烟上的利用价值和方式,以提高烟叶质量。磷酸二氢钾 用正在棉花上可以或许节制棉花徒长,添加植株花苞数量。磷酸二氢钾广 泛使用于滴管喷灌系统中。 磷酸二氢钾肥料典型特点:磷酸二氢钾是一种磷钾高效复合肥, 也是一种主要的发展调理剂。 它具有推进农做物光合感化,敏捷弥补土壤无效养分元素,提 高土壤肥力,极易被做物所接收操纵,推进茎、杆、粒的发展,使 做物苗旺杆壮,根粗叶茂,籽粒丰满,早熟增收,添加千粒沉,提 高健壮率,加强做物抗倒伏、抗寒、抗旱、抗病虫害能力,改善做 物质量等显著功能。 磷酸二氢钾具有用量少、肥效高、易接收、收效快、利用便利、 减产结果显著等特点。是无毒、无害、无残留的绿色肥料。具体来 讲,有以下次要特点: 1.无氯,盐指数低,能溶于水。富含磷钾养分,平安无毒,久 存不失效。 2.能缓冲土壤酸碱变化,不变土壤的 pH 值。可推进花草根际微 生物菌群发展繁衍。可改良土壤,使花草根系发财,叶片肥厚浓绿, 茎杆粗壮,抗病性、抗逆性加强。 3.用于叶面喷施时接收操纵率高达 80%至 90%,能调理花草生 长,正在环节时辰补脚养分。正在有些花木上,能较着耽误保鲜期, 使其运输质量提高,因而很适合切花出产上利用。 4.用量少,结果较着。磷酸二氢钾中的钾离子和磷酸根离子, 能间接被各类做物接收操纵,结果快而较着。 合用范畴:磷酸二氢钾几乎合用于任何类型土壤及各类粮食做 物、经济做物,如禾类、麦类、薯类、豆类、高梁、玉米、棉花、 油料做物、蔬菜、瓜果、果树、药材、花草、麻类、茶叶、食用菌、 烟叶、甘蔗、甜菜等,还可做为其它肥料的基料。 常见方式:磷酸二氢钾的盐值极低,是抱负的叶施肥料。加 之它量少,能普遍用于浸种、浸根、药物拌种、浇灌和叶面喷施, 对农做物加快灌浆、推进代谢、抵御干热风及防止倒伏等方面均有 显著结果。用做农做物底肥及农做物中后期叶面喷肥,普遍于各 种粮食、经济做物及瓜果、蔬菜等(如:水稻、小麦、玉米、甘蔗、大 豆、棉花、亚麻、生果、蔬菜和烟草等各类做物 ) ,特别合用于烟草、 柑橘、茶叶、西瓜等忌氯做物,是农业部指定推广成长的优秀化肥品 种。 专家研究:新疆、河南、、山东、云南等省均由本地的 农科院所、土肥坐等专家机构针对磷酸二氢钾合用于各类典型做物 进行了良多的相关使用尝试,通过各地对各类型做物的现实效 果证明磷酸二氢钾具有显著减产增收、改量优化质量、抗倒伏、抗 病虫害、防治早衰等很多优秀感化,而且具有降服做物发展后期根 系老化接收能力下降而导致的养分不脚的感化。近年来,不只发觉磷 酸二氢钾的显著减产、抗旱、耐寒感化,并且还发觉其对防治做物病 虫害也有特殊感化可用于浸种、拌种、沾根、灌根、叶面喷施、根 施。正在做物发展环节期间利用既经济、见效更大。如播种前种子浸 种、拌种;粮食做物的拔节期、打苞期、孕穗期;棉花、油菜、花 生、蔬菜、薯类的苗期、盛花期利用结果最好,减产幅度一般正在 10~40%。 二、磷酸二氢钾行业尺度: 1、工、农业用磷酸二氢钾行业尺度 表 1 磷酸二氢钾的手艺目标 工业 一等品 98.0 2.5 4.3~4.7 0.2 0.2 0.003 0.005 0.005 0.5 — — — — — — — — — 及格品 97.0 3.0 一等品 96.0 4.0 4.3~4.7 — — — — — %(m/m) 农业 及格品 92.0 5.0 项目目标 磷酸二氢钾(KH2PO4 以干基计)含量≥ 水分≤ PH 值 水不溶物含量≤ 氯化物含量≤ 铁(Fe)含量≤ 砷(As)含量≤ 沉金属(以 Pb 计)含 量≤ 氧化钾(K2O 以干基 计)含量≥ 33.9 33.5 33.2 31.8 2、食物添加剂磷酸二氢钾行业尺度 表 2 磷酸二氢钾手艺目标 项目目标 磷酸二氢钾(KH2PO4 以干基计)含 量,%≥ 干燥失沉含量 ,%≤ %(m/m) 食物级 98.0 1.0 水不溶物含量 ,%≤ 砷(As)含量,%≤ 沉金属(以 Pb 计)含量 ,%≤ 氟化物(以 F 计)含量,% ≤ 铅(以 Pb 计)含量,% ≤ 0.2 0.0003 0.002 0.001 0.0005 三、磷酸二氢钾的出产工艺 概述 磷酸二氢钾的出产方式良多,大致归纳综合为中和法、萃取法、离 子互换法、复分化法、间接法、结晶法和电解法等。以色列 Rotem 公司采用改良的间接法出产工艺,其低成本具有很强的国际合作优 势,正在我国,出产工艺多采用中和法,其次还有无机萃取法、复分 解法、离子互换法,间接法尚未实现工业化。 1、中和法 中和法是将苛性钾或碳酸钾配成 30%的溶液后送至中和器,正在 搅拌下取 50%的磷酸溶液中和,节制温度正在 80-100℃ ,pH 为 4-5, 中和产品颠末滤、浓缩、冷却结晶、离心分手、干燥后即得成品, 结晶母液前往到浓缩工段进行回用。中和法出产磷酸二氢钾工艺, 其化学反映式为: H3PO4 +KOH = KH2PO4 + H2O 2H3PO4 +K2C O3 = 2KH2PO4 + H2O + CO2↑ 中和法的特点:工艺流程短,手艺成熟,设备少,产质量量高, 能耗低,投资少。该法以热法磷酸和钾碱为原料,出产成本高,难 以正在农业上使用,次要用于出产食物、医药和工业级的磷酸二氢钾, 此后此法产量会有较多下降,但目前尚无其它方式能其产物正在 食物工业中的从导地位。当前,全国中和法磷酸二氢钾的出产能力 占总出产能力的 90%以上。 2、萃取法 萃取法分无机萃取法和无机萃取法,目前工业化的方式为无机 萃取法。无机萃取法是按照无机溶剂对不合物具有分歧消融度 的特征,选择性地利用无机溶剂进行萃取分手来制取磷酸二氢钾的 方式。它是正在合适的无机溶剂(S)存鄙人,通过氯化钾和磷酸反映, 生成的盐酸几乎被萃取到无机溶剂中,待分相、分手后,磷酸二氢 钾从水相中结晶出来,经洗涤、干燥即得产物磷酸二氢钾,分手后 母液轮回利用;盐酸由反萃剂从无机相中反萃出来,萃取剂正在过程 中轮回利用。萃取法出产磷酸二氢钾工艺,其化学反映式为: H3PO 4 +S=H3PO4?S KCl+H3PO4?S=KH2PO4 +HCl?S NH3?H2O+HCl?S=S +NH4Cl+H2O 近年来,用无机溶剂萃取湿法磷酸的工业过程进展很 快,英国、以色列、美国、法国等国度都接踵实现了工业化,溶剂 萃取法成为精制磷酸最无效的方式之一,这就为用湿法磷酸制取 K H2PO4 供给了便利。采用无机溶剂萃取法,可选择性地对 HCl 或 H3 PO4 进行萃取,可解除粗磷酸中的离子型杂质,制取的磷酸二氢钾 产质量量高,能耗低,但磷酸收受接管率低,无机溶剂价钱高贵,对环 境有污染。国内采用无机萃取法出产磷酸二氢钾投产的工场较多, 年出产规模从 1 000、3 000、5 000 到 30 000t 不等,工艺手艺日趋 完美。该法产质量量高,可做到产物中 w(KH2PO4)99%,取中和法 比拟,产物出产成本可下降 25%摆布。 3、离子互换法 操纵氯化钾溶液通过苯乙烯系阳离子互换树脂,从溶液中吸附 K+,然后将磷酸二氢铵溶液通过树脂进行置换,制得磷酸二氢钾溶 液,然后料液经浓缩、冷却结晶、离心分手、干燥后获得成品磷酸 二氢钾,结晶母液前往到浓缩工段进行回用。离子互换法出产磷酸 二氢钾工艺,其化学反映式如下: K++Cl-+NH4R=KR+NH4Cl 4 + NH +H2PO4-+KR=KH2PO4+NH4R 该法可用氨中和湿法磷酸除去大部门 杂质获得较纯磷酸二氢铵溶液做为离子互换的原料,同时用较廉价 的 KCl 取代中和法所用的 KOH,取中和法比拟出产成本有较大下降, 但该法的蒸发量太大(1 t 成品需要蒸发水 15 m3),能耗过高,且树脂 价钱高贵,一次性投资较大。别的,每出产 1t 磷酸二氢钾要副产 4t 多 6%的氯化铵稀溶液,产量大时后处置很麻烦;出产过程中,树脂 还容易中毒而需全数改换,这就给出产带来麻烦和增大成本。国内 进行离子互换法出产磷酸二氢钾工艺开辟的单元是湖北化学研究所。 1980 年,该所开辟的离子互换法出产磷酸二氢钾工艺获国度发现。 该所正在黄梅县和武汉市无机盐化工场别离进行了 500t/a、1 000t/a 离 子互换法出产磷酸二氢钾的两头试验,按照查核,出产成本可比当 时中和法低 1/3,产物 w (KH2PO4)98%。目前国内采用离子互换法 出产磷酸二氢钾的厂家有武汉南轻精细化工无限公司,出产能力 10 000t/a。 4、复分化法 目前国表里所称的复分化法次要是指反映的本色为氯化钾中的 钾离子取正磷酸的钠或铵盐中磷酸二氢根通过复分化反映生成磷酸 二氢钾的出产工艺。其化学反映式为: aCl NaH2PO4+KCl=KH2PO4+N NH4H2PO4+KCl=KH2PO4+NH4Cl 反映后的料液能够按照 NH4C l -KH2PO4 -H2O 或 NaCl-KH2PO4 -H2O 系统相图分手出磷酸二氢钾。 1) 磷酸二氢钠复分化法。采用磷酸取碳酸钠反映制备磷酸二氢钠后 再取氯化钾反映生成磷酸二氢钾的工艺流程。它是将氯化钾消融后, 按比例插手碳酸钠和磷酸,充实搅拌,调 pH 至 4-5,加热浓缩至 11 0℃ 后,经冷却结晶、离心分手、干燥后即得产物 KH2PO4。该法的 特点是出产设备简单,反映前提安然平静,操做便利,没有污染,质量 靠得住,据称成本较中和法每吨可下降 1 000 元以上。该法的产质量 量不如中和法,会含有少量氯化钠。从分手 KH2PO4 结晶后的母液 中收受接管氯化钠耗能高,价值低。2) 磷酸二氢铵复分化法。采用磷酸 取碳酸氢铵反映制备磷酸二氢铵后再取氯化钾反映生成磷酸二氢钾 的工艺流程。它是将水、氯化钾、碳酸氢铵按比例投料,然后插手 量的磷酸,充实搅拌后,调 pH 值,加热浓缩至 110℃ 后,经冷 却结晶、离心分手、干燥后即得产物 KH2PO4,离心分手所得母液浓 缩即为含氮、磷、钾等多元素复合肥,工艺流程见图 4。该工艺没 有三废排放,出产成本较中和法可低 1 600 元/t,较结晶法、萃取法、 离子互换法可低 1 000 元/t。但产质量量不如中和法、萃取法、离子 互换法,只可做农用,因而,其产物的价值会大大低于其它方式。 目前焦做大学正正在进行 6 000t/a 复分化法出产手艺的让渡。 5、间接法 以磷矿、硫酸和钾盐为原料出产磷酸二氢钾的工艺是正在国际磷 酸盐制制者协会的手艺会议上,由哥尔丁肥料公司初次发布, 被认为是出产磷酸二氢钾比力经济的方式,随后,以色列、美国、 日本等都城接踵进行了研究并有所成长。该法是将硫酸取氯化钾反 应生成硫酸氢钾和氯化氢,氯化氢经水接收做为副产品盐酸,而硫 酸氢钾、过量的硫酸再取磷矿反映生成磷酸二氢钾、氢氟酸取磷酸 的夹杂液及磷石膏,插手 SiO2 脱氟获得的四氟化硅,用水(或氢氧化 钠)接收做为副产品氟硅酸(或氟硅酸钠)。 6、结晶法 结晶法是按照 H3PO4-KH2PO4-KCl-H2O 系统中,正在分歧温度 下 KH2PO4 正在 H3PO4 溶液中的消融度变化来分手制得 KH2PO4,反映 方程式:H3PO4+KC1=KH2PO4+HCl 该法出产磷酸二氢钾,经济上比中和法优越,可是(1)该法是 正在酸性介质高温下(170℃ 摆布)反映,对设备的要求很是苛刻,而 且极易被侵蚀,不只一次性投资大,并且大幅度地添加成本。(2) 因为 HCl 的溢出,需要接收安拆,不留意会构成污染;(3)质量较 差,含 3%摆布的氯离子和少量磷酸。 四、磷酸二氢钾次要出产工艺的比力 目前我国磷酸二氢钾出产企业,中化涪陵化工采用四川大学开 发的无机溶剂萃取法出产磷酸二氢钾。欣龙控股(集团)股份无限 公司正在湖北宜昌投资的宜昌欣龙化工新材料无限公司,颠末多年的 科技攻关,开辟成功并具有自从学问产权的全新的磷酸二氢钾出产 工艺。该工艺除了次要出产磷酸二氢钾外,还能够充实操纵出产过 程中的下脚料产出聚合氯化铝和复合肥及其他副产物。该工艺提高 了原料操纵率,处理了磷化工出产成本高、污染严沉的问题。 欣龙集团采用新工艺扶植高级磷酸二氢钾肥料出产安拆,该项目一 期投资 1.8 亿元,新建年产 10 万吨的出产安拆,2004 年 4 月投产试 运转、7 月正式运转。2005 年又投资 5 个亿扶植二期项目,项目建 成后将成为全国最大的新法磷酸二氢钾出产,构成年产磷酸二 氢钾 50 万吨,副产物 100 万吨的出产规模,实现发卖收入 40~60 亿 元。其他磷酸二氢钾出产厂家均采用热法磷酸加氢氧化钾的间接生 产工艺。 表 3 磷酸二氢钾出产工艺的比力 出产工艺 长处 工艺流程短,手艺成 中和法 熟,设备少,产质量 量高,能耗低,投资 少 可选择性地对 HCl 或 H3PO4 进行萃取,可排 萃取法 除粗磷酸中的离子型 杂质,制取的磷酸二 氢钾产质量量高,能 耗低 以磷酸二氢铵溶液做 为离子互换的原料, 离子互换法 同时用较廉价的 KCl 取代中和法所用的 KO H,取中和法比拟生 产成本有较大下降 出产设备简单,反映 复分化法 前提安然平静,操做方 便,没有污染,出产 成本低 间接法 工艺简单,投资少 该法的蒸发量太大 (1 t 成品需要蒸发水 15 m3),能耗过高, 且树脂价钱高贵,一 次性投资较大 产质量量不如中和 法、萃取法和离子交 换法,产物只可用做 农用 能耗高,对设备侵蚀 磷酸收受接管率低,无机 溶剂价钱高贵成本 高,对有污染 错误谬误 出产成本高,难以正在 农业上使用,次要用 于出产食物、医药和 工业级的磷酸二氢钾 性强,因反映生成难 容的焦磷酸钾、偏磷 酸钾和聚磷酸钾,导 致产质量量较差 出产成本优于中和 结晶法 法,出产制形成本较 低 对设备侵蚀性强,一 次性投资大,有必然 的污染,产质量 量比力差 五、目前全国磷酸二氢钾的次要出产厂家根基环境统计 表 4 我国磷酸二氢钾次要出产企业环境 序号 1 2 3 4 企业名称 宜昌欣龙化工新材料无限公司 中化涪陵化工 武汉无机盐化工场 四川宏达化工股份无限公司什化 分公司 5 5 7 8 9 成都川科化工无限公司 什邡安达化工无限公司 四川川西兴达化工场 四川川鸿磷化工无限公司 四川蓝剑化工(集团)无限义务 公司 10 11 云南五矿新化股份无限公司 无极县鑫汇化工无限公司 云南昆明 无极 1.5 1.5 四川成都 四川什邡 四川什邡 四川什邡 四川成都 2 2 2 2 2 地址 湖北宜昌 湖北武汉 四川什邡 产能/万吨 10 2 5 3 12 托克托华奥化工无限公司 呼和 浩特 1.5 13 武汉葛化集团无限公司无机盐化 工场 湖北武汉 1 14 15 16 17 18 19 20 21 22 武汉市华创化工无限公司 四川省什邡金大化工无限公司 四川省什邡市四通化工场 绵阳川江磷化工总公司 四川什邡泰来化工无限公司 绵竹市化工无限义务公司 广汉雅和化工无限公司 成都化工股份无限公司 连云港黔绵化工场 湖北武汉 四川什邡 四川什邡 四川绵阳 四川什邡 四川绵竹 四川广汉 四川新津 江苏连云港 1 1 1 1 1 1 1 1 1 按照 2009 年产量统计数据阐发有,我国磷酸二氢钾出产区域结 构为:四川省占 61.8%,湖北省占 19.1%,云南省占 4.78%, 占 2.9%,其他省份占 11.4%。 六、我国磷酸二氢钾市场供需阐发(以下数据阐发来历于 2010 年的 市场阐发数据) 2003—2009 年我国磷酸二氢钾需求量高速增加,年均增加率达 35%(见下表),此中 80%磷酸二氢钾的需求来历于农业成长敏捷 的华东、华北、华中地域。 表 5 2003—2009 年我国磷酸二氢钾产量及国内市场需求量 年份 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 产量/万吨 11.5 17.8 24.1 31.4 38.7 46.5 57.3 54.78 35.37 30.29 23.25 20.16 23.23 同比增加/ % 需求量 9.6 13.2 22.4 28.6 35.5 43.8 56.7 37.5 69.69 27.68 24.13 23.38 29.45 同比增加/% 2011——2015 年我国磷酸二氢钾的出产规模和市场需求预测 表 6 2011—2015 年我国磷酸二氢钾出产规模和市场需求预测 年份 2011 2012 2013 2014 2015 产能/万吨 70 78 85 93 100 市场需求/万吨 75 80 89 98 110 估计 2010 年我国农用磷酸二氢钾需求量大约为 40 万吨,占总 需求量的 50%摆布。工业上,我国 2009 年磷酸二氢钾的需求量为 15.3 万吨,跟着我国经济的敏捷成长,按磷酸二氢钾总的需求增加 率 35%计较,2011 年我国工业磷酸二氢钾需求量正在 28 万吨摆布, 其次要用正在医药、食物、化妆及洗涤用品企业。 国际市场方面,、东亚、大洋洲、非洲、东南亚等地域是 我国磷酸二氢钾的次要出口区域,从 2009 年的海关出口数据来看, 磷酸二氢钾的出口量为 5 万吨,2008 年的经济危机严沉影响了出口 量,业内人士估计到 2011 年我国磷酸二氢钾的出口量将逐步恢复到 10 万吨。 七、影响磷酸二氢钾的市场需求的要素阐发 1、保守磷酸二氢钾的出产工艺,是以热法磷酸和苛性钾为次要 原料,通过中和反映出产磷酸二氢钾。存正在出产能耗大,污染严沉 的错误谬误,磷酸二氢钾出产成本居高不下,价钱高,农人不敢问津。 2、因为磷酸二氢钾昂扬的价钱,以致冒充伪劣产物呈现,严沉 影响和了磷酸二氢钾的声誉,以致农人对磷酸二氢钾的疑虑和 抵触。 进过近几年的一些地域的示范,磷酸二氢钾的优越特征正逐 渐被规模化农业种植区和泛博农人所认识、接管,实施热情高涨, 导致目前市场磷酸二氢钾求过于供,价钱也逐渐上涨。若何高效、 无污染,多量量的出产出高质量、低价钱的磷酸二氢铵产物,满脚 农人的需求,已成为关乎农业可持续成长的紧迫需求。 跟着我国农人收入逐步添加,采办力有所提高,加之科学耕田知 识的普及,越来越多的农人起头承认并看好磷酸二氢钾。虽然磷酸 二氢钾的价钱比尿素高不少,但因你无效养分含量高,投入产出比 好,劣势十分凸起。目前磷酸二氢钾的操纵率几乎可达 100%,因而 利用磷酸二氢钾能够让农人少投入多产出,这位磷酸二氢钾的推广 供给了广漠的市场空间。 附件:1、磷酸二氢钾市场投资现状阐发 2、以湿法磷酸出产磷酸二氢钾的出产工艺研究