仵東亮(青海省化工設(shè)計研究院有限公司,青海 810001)

磷酸二氫鉀在我國的應(yīng)用與生產(chǎn)

仵東亮(青海省化工設(shè)計研究院有限公司,青海 810001)

磷酸二氫鉀是一種典型的高濃度復(fù)合肥，其中含有大量的營養(yǎng)成分，在各類土壤和農(nóng)作物中都可以使用。磷酸二氫鉀可以加速農(nóng)作物的代謝，防止倒伏。磷酸二氫鉀在農(nóng)業(yè)上有巨大的應(yīng)用價值，其生產(chǎn)工藝的突破一直是關(guān)注的焦點。本文根據(jù)青海省化工設(shè)計研究院有限公司年產(chǎn)5萬噸磷酸二氫鉀項目中對生產(chǎn)方式的規(guī)劃，總結(jié)目前國內(nèi)生產(chǎn)方面的優(yōu)缺點。對其生產(chǎn)技術(shù)以及發(fā)展方向進(jìn)行闡述。

磷酸二氫鉀；生產(chǎn)；要點

磷酸二氫鉀是一種在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用比較普遍的磷鉀復(fù)合肥，也是一種典型的高濃度復(fù)合肥，其中含有大量的營養(yǎng)成分，磷、鉀兩種元素的有效成分大于90%，其化學(xué)性質(zhì)也比較穩(wěn)定，具有易溶于水的性質(zhì)，不會結(jié)塊，無毒無味，在各類土壤和農(nóng)作物中都可以使用，且使用量不需要太多。磷酸二氫鉀可以加速農(nóng)作物的代謝，防止倒伏，可以和硝酸銨混合，也能在煙草、柑桔類的作物上使用，即便是和種子接觸，不必?fù)?dān)心會傷害到胚芽?；诹姿岫溻浽谵r(nóng)業(yè)上的價值，在其生產(chǎn)方面的突破一直是關(guān)注的焦點。本文根據(jù)青海省化工設(shè)計研究院有限公司年產(chǎn)5萬噸磷酸二氫鉀項目中對生產(chǎn)方式的規(guī)劃，總結(jié)目前國內(nèi)生產(chǎn)方面的優(yōu)缺點。對其生產(chǎn)技術(shù)以及發(fā)展方向進(jìn)行闡述。

1 優(yōu)化磷酸二氫鉀生產(chǎn)技術(shù)的重要性

我國一直是農(nóng)業(yè)大國，但大部分耕地卻面臨著嚴(yán)重缺鉀的局面[1]。以平衡施肥的標(biāo)準(zhǔn)來看，氮∶磷∶鉀的比例控制在1∶0.42∶0.42是最合理的，農(nóng)業(yè)部門則是提倡采用1∶0.42∶0.3的比例，但實際上大多數(shù)肥料氮∶磷∶鉀的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這樣的標(biāo)準(zhǔn)，只有1∶0.42∶0.1。我們每年鉀肥的需求維持在一千萬噸左右。我國的鉀資源十分缺乏，但鉀肥卻是農(nóng)業(yè)中不可替代的肥料，用途十分廣泛，如今有45%的鉀肥是依靠進(jìn)口，磷酸二氫鉀是其中非常關(guān)鍵的肥料，因此磷酸二氫鉀的生產(chǎn)需要不斷優(yōu)化才能改善這一局面。青海省化工設(shè)計研究院有限公司年產(chǎn)5萬噸磷酸二氫鉀項目就是針對如今市場對磷酸二氫鉀的需求制定。

2 磷酸二氫鉀的應(yīng)用

磷酸二氫鉀不僅在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用比較廣泛[2]。在工業(yè)、食品以及醫(yī)藥領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，在工業(yè)上被用作細(xì)菌培養(yǎng)液，在農(nóng)業(yè)上則是高濃度的磷鉀復(fù)合肥。在食品行業(yè)則是食品磷酸鹽中的一種，可以用來制作品質(zhì)改良劑、食品調(diào)味劑、膨松劑、發(fā)酵促進(jìn)劑以及緩沖劑等。在飼料添加劑中可以用來作為補(bǔ)充磷和鉀的元素添加劑。

3 當(dāng)前磷酸二氫鉀的生產(chǎn)方法

該項目主要考慮了以下幾種國內(nèi)外比較常用的生產(chǎn)方法。

(1)中和法 這種方法使用的原料是鉀堿和熱法磷酸[3]。生產(chǎn)特點是技術(shù)已經(jīng)比較成熟，也是我國工業(yè)生產(chǎn)磷酸二氫鉀使用比較多的一種方法，但卻只能用于食品行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)以及工業(yè)，在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用比較難，因為中和法的生產(chǎn)成本比較高，農(nóng)業(yè)需要的鉀肥數(shù)量過大，無法在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域普及。

(2)萃取法 這種方法的優(yōu)點是產(chǎn)品的質(zhì)量比較高，其純度高達(dá)99%，成本比中和法低25%，國內(nèi)很多常見都用這種方法生產(chǎn)磷酸二氫鉀，但磷酸的回收率非常低。這種方法是根據(jù)物質(zhì)在不同的溶劑中溶解度的差異實現(xiàn)的。萃取劑是這種方法中必不可少的一種物質(zhì)，多數(shù)使用的是三乙胺。

(3)離子交換法 這種方法使用的原料是氯化鉀、苯乙烯系陽離子交換樹脂以及磷酸一銨，其特點是產(chǎn)品的含量比較高，超過98%，但這種方法一次性的投入很大。這種方法主要是利用氯化鉀溶液通過一系列反應(yīng)吸收溶液中的鉀離子，通過樹脂將磷酸一銨置換，最終生產(chǎn)出磷酸二氫鉀，經(jīng)過濃縮、冷卻、分離和干燥后就會得到成品的磷酸二氫鉀。

(4)復(fù)分解法 復(fù)分解法的原料是碳酸鈉、磷酸、氯化鉀以及碳酸氫銨，在工業(yè)上所稱的復(fù)分解實際上就是鉀離子和鈉離子或者磷酸二氫根通過反應(yīng)生成的磷酸二氫鉀。磷酸和碳酸氫銨在經(jīng)過反應(yīng)后可以制備出磷酸一銨，再經(jīng)過和氯化鉀反應(yīng)后就可以產(chǎn)生磷酸二氫鉀。生產(chǎn)過程是將水、碳酸氫銨以及氯化鉀按照一定的比例投放后，加入一定量的磷酸，通過攪拌后，調(diào)整ph并加熱，再經(jīng)過冷卻和干燥后就可以得到磷酸二氫鉀產(chǎn)品。

(5)直接法 這種方法的原料是鉀鹽、磷礦和硫酸，是在以色列比較流行的一種生產(chǎn)磷酸二氫鉀的一種方法，這一工藝是愛爾蘭哥爾丁公司公布，后來被各國研究并應(yīng)用，這種方法是由硫酸和氯化鉀經(jīng)過反應(yīng)后產(chǎn)生硫酸氫鉀和氯化氫，吸水后的氯化氫則是成為鹽酸，然后硫酸氫鉀和硫酸以及磷經(jīng)過反應(yīng)后產(chǎn)生磷酸二氫鉀。

4 發(fā)展建議

該項目的研究證明，國內(nèi)磷酸二氫鉀的生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該在技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，取代傳統(tǒng)工藝，加大對低成本直接法的開發(fā)，可以采取技術(shù)引進(jìn)或者合作開發(fā)的方式。在技術(shù)上的難題需要盡快解決，同時實現(xiàn)工藝的工業(yè)化生產(chǎn)。復(fù)分解法新工藝上還需要加強(qiáng)自主研發(fā)，該工藝的原料利用率比較高，產(chǎn)品的純度也非常高，工藝流程簡單，而且氯化鉀和氫氧化鉀價格差距比較大，所以可以降低生產(chǎn)成本，取得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

目前磷酸二氫鉀的用途非常廣泛，無論是國內(nèi)外市場上都有比較大的需求，而國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢非常迅猛，這就導(dǎo)致各行業(yè)對磷酸二氫鉀的需求更大，因此在生產(chǎn)上尋求突破是非常必要的，幾種生產(chǎn)方式的特點分析后，相信可以對磷酸二氫鉀的生產(chǎn)方案提供一些改進(jìn)的參照。

[1]楊金亮，趙廣春.小麥超常量葉面噴施磷酸二氫鉀應(yīng)用效果試驗研究[J].河南農(nóng)業(yè)，2017,(16):43-44.

[2]唐巖，宋來慶，孫燕霞，趙玲玲，劉美英，宋世志，姜中武.葉面噴施磷酸二氫鉀對紅將軍蘋果葉片性狀、果實品質(zhì)和香氣成分的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017,(05):82-85.

[3]呂曉飛，王宏富，邢靜熠，王振華，張蕙琪，王彥雯.葉面噴施尿素、磷酸二氫鉀和6-BA對谷子光合特性及產(chǎn)量構(gòu)成的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2017,(01):38-47.