一种制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法
【专利摘要】本发明涉及化工【技术领域】，公开了一种制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，该方法是通过检测荞麦生长过程中从土壤中吸收的各种营养元素的量，然后分析荞麦生长所需的营养元素的比例，采用磷酸与碳酰胺反应生成中间体，再用该中间体与碱性钠盐反应，通过严格控制反应中的参数，使反应生成的一部分磷酸二氢钠结晶析出，调节反应液中氮、磷的含量符合荞麦生长所需，并在反应液中加入钾以及其他中微量元素化合物来配制荞麦专用肥。该方法不仅使得制备的磷酸二氢钠纯度较高，而且还副产了荞麦专用肥，使原料得以充分利用。
【专利说明】一种制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工【技术领域】，特别是涉及一种制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的 方法。
【背景技术】
[0002] 荞麦又称甜荞、乌麦、三角麦、花荞、荞子，为一年生草本。中国栽培的主要普通荞 麦和鞑靼荞麦两种，前者称甜荞，后者称苦荞。荞麦种子含丰富淀粉，可供食用；荞麦全草入 药，治高血压、视网膜出血、肺出血。荞麦蛋白质含量为11. 2%，每100克甜荞米含赖氨酸 630-741毫克，胱氨酸3140毫克，比所有谷类作物均高。脂肪含量2. 4%，并富有亚油酸等不 饱和脂肪酸，其特点是高度稳定，不易氧化。淀粉含量72%左右，纤维素含量1. 2%。荞麦除 含有丰富的钙、磷和铁之外，还含有维生素B1、维生素B2、烟草酸、柠檬酸、苹果酸、芦丁与维 生素E。荞麦可食用，可做面条、饴铬、凉粉、扒糕、烙饼、蒸铰和荞麦米饭，还可以做挂面、灌 肠、麦片与各种高级糕点和糖果。荞麦的市场需求较大，因而荞麦在我国各地都广为种植。 据研究，每生产IOOkg荞麦籽粒，需要从土壤中吸收纯氮4. 01-4. 06kg、磷I. 66-2. 22kg、钾 5.21-8. 18kg。目前，种植荞麦施肥通常用的是速效氮肥，若施用量少，该肥料在能满足荞麦 对于氮元素的需求前提下，难以满足荞麦对磷以及钾元素的需求，若施用量过多，则会有氮 元素在土壤中积累，不仅施肥成本较高，而且会改变土壤结构，不利于长期发展。
[0003] 为此，有研究者对荞麦生长所需的营养元素进行分析，研究了一种荞麦的施肥方 法，专利申请号为201210460596. 4公开了"一种荞麦的施肥方法"，该种施肥方法根据荞麦 不同生长期所需的营养元素来进行施肥，能够促进荞麦快速增长，提高产量。但是，没有发 现关于荞麦专用肥及其制备方法的专利文献或者报道。
[0004] 磷酸二氢钠是制造六偏磷酸钠和焦磷酸钠的原料，主要用于制革、处理锅炉水，作 为品质改良剂和制焙粉，及在食品工业、发酵工业中作缓冲剂和发酵粉原料，还用作饲料添 加剂、洗涤剂及染助剂等。磷酸二氢钠为无色结晶或白色结晶性粉末，无臭，味咸，酸。加热 至KKTC失去全部结晶水，灼热变成偏磷酸钠。易溶于水，几乎不溶于乙醇，其水溶液呈酸 性。目前，常用的制备磷酸二氢钠的方法有两种，一种是磷酸二氢钠中和法，另一种是碱中 和法。磷酸二氢钠中和法是将磷酸二氢钠溶解，加入计量的磷酸中和，经浓缩结晶，干燥得 产品；碱中和法是用磷酸和碳酸钠或者氢氧化钠中和，将pH值调节至4. 4-4. 6过滤，滤液浓 缩结晶干燥得产品。以上两种方法所用的磷酸为热法磷酸或湿法净化磷酸，需要浓缩装置， 生产成本较高。热法磷酸的缺点在于生产过程中能耗高，污染大。湿法净化磷酸的不足之 处在于工艺路线长，装置建设投资大。
[0005] 以上技术的改进依然存在着较大问题和困难，其工艺条件控制不好，则会在反应 中生成其他其他产品，同时，整个生产工艺中还会有大量的废旧物质排放，难以解决污染物 的零排放问题；并且，磷酸二氢钠产品在结晶析出的过程中也难以完全析出，而是始终处 于饱和状态的饱和溶液，继而使得磷酸二氢钠在溶液中含量较大，如果深度结晶析出，则获 得的磷酸二氢钠产品的纯度较差，影响磷酸二氢钠产品的质量。例如，发明专利申请号为 201310044745. 3公开了"一种聚磷酸和甲酸钠反应联产高浓、高纯甲酸和磷酸二氢钠的方 法"，其是通过制备甲酸钠合成液、干燥甲酸钠合成液、将聚磷酸加入酸化釜中搅拌后再加 入甲酸钠在负压下混合反应、再将反应物料进行蒸馏、除尘、净化、洗涤、精馏、脱水、冷凝、 冷冻后制得高纯甲酸。该方法的不足之处在于：工艺路线较长，设备投资大，生产成本较高。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法， 以解决现有的肥料中营养元素搭配不符合荞麦对营养元素的需求的比例，导致对荞麦所施 用的肥料不被荞麦完全吸收，其中一些元素化合物残留在土壤中，改变土壤的结构，污染环 境。同时，解决在制备磷酸二氢钠产品的过程中，磷酸二氢钠结晶析出不完全会造成的大量 的磷酸二氢钠的浪费，磷酸二氢钠结晶过度又会给磷酸二氢钠产品带入大量杂质，继而使 得磷酸二氢钠产品的纯度较低的技术问题。
[0007] 本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
[0008] -种制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，包括以下步骤：
[0009] (1)原料混合反应：将磷酸与碳酰胺以摩尔比为（1. 2-1. 4) :1混合反应，以4°C / min的升温速度将两混合物的温度升高到140-160°C，搅拌反应130-150min，将温度冷却至 20-40°C后再离心分离得中间体；
[0010] ⑵制备磷酸二氢钠：将步骤⑴中获得的中间体与碱性钠盐以摩尔比为1 : (1-1. 2)混合反应，以搅拌速度为200-250r/min搅拌反应40-60min，调节反应温度为 60-80°C，并调节反应的pH值为8-9,反应结束后，获得含氮磷的料浆，将该料浆置于冷却结 晶器中循环结晶处理，同时检测分析滤液，当滤液中氮含量为8-10%、磷含量为4-6%时， 停止结晶并过滤，得到的滤饼为磷酸二氢钠产品；
[0011] (3)制备荞麦专用肥：向步骤（2)中过滤磷酸二氢钠后的滤液中加入钾以及其他 中微量元素化合物调整为荞麦专用肥料的初成品，将初成品置于烘干器中，采用升温速度 为5°C /min升温至25-30°C，干燥40-60min后，调整水分含量为3-5%，即可制得荞麦专用 肥。
[0012] 所述中间体为磷酸脲。
[0013] 所述步骤⑴中，将磷酸与碳酰胺以摩尔比为1.3:1加到反应釜中混合，然后以 4°C /min的升温速度将两混合物的温度升高到150°C，搅拌反应140min，将温度冷却至30°C 后再离心分离得中间体。
[0014] 所述荞麦专用肥中氮含量为8-10%、磷含量为4-6%、钾含量为14-16%。
[0015] 所述步骤⑵中，中间体与碱性钠盐反应时搅拌速度为230r/min，反应时间为 50min，反应溶液的pH值为8. 5。
[0016] 所述碱性钠盐为氢氧化钠。
[0017] 所述的中微量元素化合物为硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁以及硫酸亚铁。
[0018] 所述中间体与碱性钠盐的摩尔比为I :1. 1。
[0019] 所述步骤（3)中采用升温速度为5 °C /min升温至28 °C，干燥50min后，调整水分 含量为4%，即可制得荞麦专用肥。
[0020] 本发明的有益效果在于：
[0021] 1.本发明采用磷酸与碳酰胺反应制备中间体磷酸脲后，再用磷酸脲与氢氧化钠反 应制备磷酸二氢钠，避免了直接使用磷酸脲产品与氢氧化钠反应时，由于磷酸脲中产品中 添加剂的影响而导致磷酸二氢钠纯度不高，影响磷酸二氢钠产品的质量。
[0022] 2.本发明通过使配制荞麦专用肥料的反应液先析出磷酸二氢钠，进而调整反应液 中氮、磷与钾的含量符合荞麦生长所需的比值，生产出的荞麦专用肥能被荞麦更加充分的 吸收，以最少的肥料投入，产出最多的荞麦，具有显著的经济价值。
[0023] 3.本发明生产荞麦专用肥料的过程中没有废液排出，不会给环境带来污染，具有 显著的环保价值，同时，其原料利用率为百分之百，使荞麦专用肥料的生产成本较低。
[0024] 4.本发明的荞麦专用肥为化合态复混肥，通过对生产工艺中参数，即就是温度、 原料浓度以及配比的控制，使得磷酸与尿素反应后，生成磷酸脲产品，磷酸脲产品本身具有 较强的酸性，而磷酸与尿素之间又是通过配位键的方式结合在一起形成的化合态复盐，也 是传统技术中作为作物用肥，并且作物对该化合态复盐的吸收率比对尿素、碳酸铵、硝酸铵 等一元、二元肥料吸收率均较优的一种化合态专用肥，然而，这种化合态复盐在磷酸存在的 环境下，在80-250°C的温度下，会发生复杂的分解聚合反应，使得磷酸脲形成（H 2PO4K和 (H2NCONH3) +两个离子，（H2NCONH3)+离子与磷酸接近，并在温度为80-160°C的环境下，形成
【权利要求】
1. 一种制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，其特征在于：包括以下步骤： ① 原料混合反应：将磷酸与碳酰胺以摩尔比为（1. 2-1. 4) :1混合反应，以4°C/min 的升温速度将两混合物的温度升高到140-160°C，搅拌反应130-150min，将温度冷却至 20-40°C后再离心分离得中间体； ② 制备磷酸二氢钠：将步骤（1)中获得的中间体与碱性钠盐以摩尔比为1 : (1-1. 2)混 合反应，以搅拌速度为200-250r/min搅拌反应40-60min，调节反应温度为60-80°C，并调节 反应的pH值为8-9,反应结束后，获得含氮磷的料浆，将该料浆置于冷却结晶器中循环结晶 处理，同时检测分析滤液，当滤液中氮含量为8-10%、磷含量为4-6%时，停止结晶并过滤， 得到的滤饼为磷酸二氢钠产品； ③ 制备荞麦专用肥：向步骤（2)中过滤磷酸二氢钠后的滤液中加入钾以及其他中微量 元素化合物调整为荞麦专用肥料的初成品，将初成品置于烘干器中，采用升温速度为5°C / min升温至25-30°C，干燥40-60min后，调整水分含量为3-5%，即可制得荞麦专用肥。
2. 根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，其特征在于：所 述中间体为磷酸脲。
3. 根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，其特征在于：所 述步骤（1)中，将磷酸与碳酰胺以摩尔比为1. 3 :1加到反应釜中混合，然后以4°C /min的 升温速度将两混合物的温度升高到150°C，搅拌反应140min，将温度冷却至30°C后再离心 分离得中间体。
4. 根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，其特征在于：所 述荞麦专用肥中氮含量为8-10%、磷含量为4-6%、钾含量为14-16%。
5. 根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，其特征在于：所 述步骤（2)中，中间体与碱性钠盐反应时搅拌速度为230r/min，反应时间为50min，反应溶 液的pH值为8. 5。
6. 根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，其特征在于：所 述碱性钠盐为氢氧化钠。
7. 根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，其特征在于：所 述的中微量元素化合物为硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁以及硫酸亚铁。
8. 根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，其特征在于：所 述中间体与碱性钠盐的摩尔比为1 :1. 1。
9. 根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠并副产荞麦专用肥的方法，其特征在于：所 述步骤（3)中采用升温速度为5°C /min升温至28°C，干燥50min后，调整水分含量为4%， 即可制得荞麦专用肥。
【文档编号】C05B7/00GK104276555SQ201410478263
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】廖吉星, 陈肖虎, 魏发展, 高贵龙, 朱飞武, 薛涛, 彭宝林 申请人:贵阳中化开磷化肥有限公司, 贵州科鑫化冶有限公司, 贵州大学