一种制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法
【专利摘要】本发明涉及化工【技术领域】，尤其是一种制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，通过对烟草专用肥中的元素含量以及烟草对氮磷钾元素的有效吸收形态及有效吸收量进行检测分析，并对生产工艺过程中的元素含量进行调节与搭配，利用湿法磷酸制备磷酸二氢钾的废液来副产烟草专用肥，调整其大量营养元素氮、磷、钾搭配含量，避免过多的营养元素投入土壤之中，造成复合肥的凝固以及土壤的板结而污染环境；也避免了因为元素搭配不当，导致的烟草复合肥的生产成本过高；具有显著环保价值和经济效益。
【专利说明】一种制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工【技术领域】，尤其是一种制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方 法。
【背景技术】
[0002] 氮、磷、钾是植物生长必不可少的重要营养元素。植物根系对氮的吸收主要是以无 机态的[NH 4+]和[NCV];磷主要以[H2P(V]的形式被植物吸收；钾在水中解离成[K+]，被植 物根系吸收。尿素是有机态氮肥，需经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵后， 才能被作物吸收利用。
[0003] 同时，磷酸二氢钾是一种能够应用工业、农业等领域，具有广泛的用途。如在工业 方面主要作为化工原材料的生产，在农业方面主要用于饲料和化肥的添加，除此之外，磷酸 二氢钾还可以用于食品添加作为原料，改善食品口感和质量，为人体补充钾元素等微量元 素。但是，目前对于磷酸二氢钾产品的生产方法主要有热法磷酸和湿法磷酸，而热法磷酸成 本较大，不宜作为广泛推广，因此，湿法磷酸生产磷酸二氢钾产品成为了主要的方法，可是， 湿法磷酸制备磷酸二氢钾产品的过程中，还存在着较多的缺陷，比如在进行磷酸二氢钾提 纯时的难度较大，生产过程中设备要求相对较高，原料难求，提取磷矿石中的磷的工艺较为 复杂，工艺流程长，进而导致生产成本高；同时，生产过程中会产生大量的废旧废弃物，导致 环境的污染。
[0004] 为此，本研究者在前期从废旧废弃物以及对设备要求高、原料难求等技术问题入 手，对磷酸二氢钾产品采用磷酸与尿素反应形成磷酸脲中间体之后，在于氢氧化钾等含钾 原料反应，并将反应后的母液循环使用制备尿素，或者直接转入化肥生产线生产化肥，使得 原料来源丰富，对设备的腐蚀程度降低，减少废气废液的排放，降低了磷酸二氢钾产品生产 的成本，为磷酸二氢钾产品的制备提供了一种新思路。
[0005] 以上技术的改进依然存在着较大问题和困难，如采用磷酸与尿素反应生成磷酸脲 的过程中，其工艺条件控制不好，则在下一步反应不可能形成单纯的置换反应，进而导致原 料液中含有的并非一定是尿素原料，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，磷酸二氢钾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，继而使得磷酸二氢钾在溶液中含量较大，如果深度结 晶析出，则获得的磷酸二氢钾产品的纯度较差，影响磷酸二氢钾产品的质量。基于此，通过 对磷酸二氢钾作为肥料的性质进行研究与探讨，并结合大量的报道来看，磷酸二氢钾具有 能够被植物吸收达到98 %以上的性质，而据报道普通的磷肥被作物吸收利用率仅能达到 10-25%，普通钾肥仅能被作物吸收利用45-60%，尿素、碳铵等氮肥仅能被作物吸收利用 20-46% ;由此可见，磷酸二氢钾被作物吸收利用率明显高于普通的氮磷钾肥。
[0006] 但是，目前对于氮磷钾肥的开发使用主要采用的是尿素等含氮化肥、氯化钾等含 钾化肥以及磷肥等含磷化肥，根据农作物的需求复配而得，形成大量的混合态的复合肥，进 而导致肥料中的元素不均一，而难以被植物尽可能的吸收完全，导致元素污染环境，影响土 壤的土质，为此，有研究者从复配态的复合肥出发，将复合肥制备成化合态的复合肥，进而 使得元素与元素之间的搭配适当，再被作物吸收一种元素时，能够使另外一种元素在土壤 中得到平衡，不导致元素浪费而污染环境，并且降低了复合肥生产过程中的成本；
[0007] 如专利号为200710048214. 6的《一种磷酸二氢钾、硫基复合肥和聚合氯化铝的联 产方法》公开了生产磷酸二氢钾过程中生产硫基复合肥和聚合氯化铝的联产方法，改善了 湿法磷酸制备磷酸二氢钾产品过程中杂质的影响问题。
[0008] 又如专利号为200810197992. 6的《一种磷酸铵镁复合肥的生产方法》公开了一种 含有镁离子、铵根离子、和磷酸根离子混合态的复合肥，降低了湿法磷酸精制成本，防止了 资源的浪费。
[0009] 同时，也有针对作物进行混合复合肥的制备技术，却没有看到有任何关于将复合 肥制备过程中针对作物的需求而进行元素搭配，并制作成化合态的复合肥的技术方案存 在，特别是针对烟草这种较为特殊的经济作物；也没有发现有文献针对磷酸与尿素反应制 备磷酸二氢钾产品过程中，磷酸二氢钾结晶析出不完全所造成的大量的磷酸二氢钾产品的 浪费，以及磷酸二氢钾结晶过度又要带有大量杂质，继而使得磷酸二氢钾产品的纯度不够， 以及大量废液转化难而排除的技术问题进行解决。
[0010] 为此，本发明的研究者从大量的现有技术文献以及多年的探索与研究，并对传统 烟草专用肥的成分含量以及烟草的吸收情况进行研究，有效的探讨出适合于烟草使用的专 用飞合肥，继而在生产磷酸二氢钾产品过程中，对整个生产工艺及其工艺参数进行调整，副 产适合于烟草使用的新型专用高效复合肥。
【发明内容】
[0011] 为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种制备磷酸二氢钾副产 烟草专用肥的生产方法，其具有生产工艺短、设备要求低、磷酸二氢钾产品的纯度高、无废 气废液排放、副产的烟草专用肥能够被作物充分吸收，并且肥料中的营养元素搭配得当，无 元素浪费，生产成本低，具有显著的环保价值和经济效益等特征。
[0012] 具体是通过以下技术方案得以实现的：
[0013] 一种制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，采用磷酸与碳酰胺按照摩尔比 为（1.2-1.6) :1混合，并以升温速度为5°C /min升温至80-160°C，搅拌反应4-5h，得到中 间体料浆；再采用该中间体料浆与1. 1-1. 3mol碱性钾盐混合，反应结束后，获得含氮、磷、 钾的料浆，并将含氮、磷、钾的料浆置于冷却结晶器中进行降温结晶过滤处理，使滤液在冷 却结晶器中循环结晶处理，并检测分析滤液，当氮成分的含量为15-18%、五氧化二磷成分 含量为1. 5-4. 5%、氧化钾成分含量为8. 1-14. 4%时，停止结晶并过滤，获得的滤饼为磷酸 二氢钾产品，向滤液中加入其他微量元素化合物调整为化合态复合肥初成品。并将初成品 置于烘干器中，采用升温速度为3°C /min升温至45-55°C，干燥0. 5-lh后，调整水分含量为 3-4%，即可制得烟草专用肥。
[0014] 所述的磷酸与碳酰胺反应，为磷酸溶液与碳酰胺固体反应。
[0015] 所述的磷酸与碳酰胺反应，为磷酸溶液与碳酰胺液体反应。
[0016] 所述的磷酸与碳酰胺反应，为磷酸固体与碳酰胺液体反应。
[0017] 所述的碱性钾盐为氢氧化钾；所述的微量元素化合物为CaS04、MgS0 4、Fe2+的螯合 物、Η3Β03中的一种或多种混合物。
[0018] 所述的复合肥化合态初成品，其中氮成分含量为16. 5%、五氧化二磷成分含量为 3 %、氧化钾成分含量为11-13%。
[0019] 所述的检测分析滤液是通过对滤液中含有的氮、磷、钾三种大量元素，按照传统 的检测分析方法，对其含量进行调整，使其含量达到氮成分为16%、五氧化二磷成分为 3. 5%、氧化钾成分为12%时，停止对滤液的结晶处理步骤。
[0020] 所述的烟草专用肥为化合态复混肥。
[0021] 所述的化合态复混肥，其成分中含有以下氮磷钾化合态结构式：
[0022]
【权利要求】
1. 一种制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，其特征在于，采用磷酸与碳酰胺 按照摩尔比为（1. 2-1. 6) :1混合，并以升温速度为5°C/min升温至80-160°C，搅拌反应 4_5h，得到中间体料浆；再采用该中间体料浆与1. 1-1. 3mol碱性钾盐混合，反应结束后，获 得含氮、磷、钾的料浆，并将含氮、磷、钾的料浆置于冷却结晶器中进行降温结晶过滤处理， 使滤液在冷却结晶器中循环结晶处理，并检测分析滤液，当氮成分的含量为15-18%、五氧 化二磷成分含量为1. 5-4. 5 %、氧化钾成分含量为8. 1-14. 4%时，停止结晶并过滤，获得的 滤饼为磷酸二氢钾产品，向滤液中加入微量元素化合物调整为化合态复合肥初成品；并将 初成品置于烘干器中，采用升温速度为3°C /min升温至45-55°C，干燥0. 5-lh后，调整水分 含量为3-4%，即可制得烟草专用化合态复合肥。
2. 如权利要求1所述的制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，其特征在于，包 括以下步骤： (1) 原料制备混合：将磷酸与碳酰胺按照摩尔比为（1. 2-1. 6) : 1在搅拌式反应釜中，以 升温速度为5°C /min升温至80-160°C，控制搅拌釜的搅拌速度为100_210r/min搅拌混合 反应4. 2-4. 8h，获得中间体料浆； (2) 制备ΚΗ2Ρ04 :再将1. 1-1. 3mol的碱性钾盐2-3h匀速加入含有步骤1)制得的中间 体料浆的反应釜中，并采用搅拌速度为160_205r/min搅拌反应30-70min，获得含氮、磷、钾 的料浆； (3) 循环结晶过滤：将步骤2)获得含氮、磷、钾的料浆置于冷却结晶器中降温至 温度< 20°C，降温循环结晶过滤处理，并检测分析滤液中的养分含量，待氮成分含量为 16-17%、五氧化二磷成分含量为2-4%、氧化钾成分含量为9-14%时，停止结晶并过滤，获 得滤饼为磷酸二氢钾，向滤液中加入其他微量元素化合物调整肥料结构成为化合态复合肥 初成品； (4) 滤液烘干：将步骤3)获得的化合态复合肥初成品置于烘干器中，采用升温速度为 3°C /min升温至45-55°C，干燥0. 8-0. 9h，调整水分含量为3-4%，检测包装，即可制得烟草 专用化合态复合肥。
3. 如权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，其特征在于， 所述的磷酸与碳酰胺反应，为磷酸溶液与碳酰胺固体反应。
4. 如权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，其特征在于， 所述的磷酸与碳酰胺反应，为磷酸溶液与碳酰胺液体反应。
5. 如权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，其特征在于， 所述的磷酸与碳酰胺反应，为磷酸固体与碳酰胺液体反应。
6. 如权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，其特征在于， 所述的碱性钾盐为氢氧化钾；所述的微量元素化合物为CaS0 4、MgS04、Fe2+的螯合物、Η3Β03 中的一种或多种混合物。
7. 如权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，其特征在于， 所述的复合肥化合态初成品，其中氮成分含量为16. 5%、五氧化二磷成分含量为3%、氧化 钾成分含量为11_13%。
8. 如权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，其特征在于， 所述的检测分析滤液是通过对滤液中含有的氮、磷、钾三种大量元素，按照传统的检测分析 方法，对其含量进行调整，使其含量达到氮成分为16%、五氧化二磷成分为3. 5%、氧化钾 成分为12 %时，停止对滤液的结晶处理步骤。
9. 如权利要求1或2所述的制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，其特征在于， 所述的烟草专用肥为化合态复混肥。
10. 如权利要求9所述的制备磷酸二氢钾副产烟草专用肥的生产方法，其特征在于，所 述的化合态复合肥，其成分中含有以下氮磷钾化合态结构式：
其中，碳原子与氧原子之间的虚线表示C原子与0原子之间 存在配位键。
【文档编号】C05B7/00GK104250001SQ201410478386
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】韩朝应, 高贵龙, 廖吉星, 赵伟毅, 朱飞武, 陈肖虎, 彭宝林, 曾舒 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