CN104326460B - 一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，该方法包括以下三个步骤：反应制备中间体、制备磷酸二氢钠、制备白术专用复合肥。通过对原料，温度，元素含量的控制，得到了可以制备成白术专用复合肥的滤液，使用该滤液制备出来的复合肥不仅能满足白术对营养元素的需求，而且不会出现因为肥量残留而导致土壤环境污染的问题，具有较高的环保价值和经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及化肥技术领域，具体涉及一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法。
背景技术
白术，别名：桴蓟，于术，冬白术，淅术，杨桴，吴术，片术、苍术等，属于菊科、苍术属多年生草本植物，根状茎结节状。茎直立，通常自中下部长分枝，全部光滑无毛。喜凉爽气候，以根茎入药，具有多项药用功能。白术的生长离不开肥料，而普通肥料在耕地施入以后，一部分蒸腾、散逸和随水流失，一部分被土壤和土壤微生物固定和利用，只有其中的一部分才被作物吸收和利用。经研究表明：尿素、碳铵的利用率是20％-46％，磷肥(二铵、一铵、重钙)是10％-25％，钾肥45％-60％。由此可见，普通肥料利用率是很低的。为此，本发明人针对白术的特点与喜肥特性研究了一种制备白术专用肥的方法，白术的一个生长周期中需要吸收较多的营养物质，不仅仅是普通肥料所提供氮、磷、钾，如缺乏其他养分，就不能正常生长发育，植株瘦小，抽穗不齐，授粉率低，严重影响产量。本发明是含有多种养分的综合体，不是养分单一的化学肥料，它除了含氮、磷、钾等大量营养元素外还富含钠、锌、镁等作物必需的元素，起到了调节土壤平衡营养的作用，是一种新型高效绿色全营养螯合专用肥料。本专用肥是根据白术进行正常的生长发育、栽培特点，灌溉习性，需要的营养元素制备的。加入多种营养元素，保护白术健康，肥力更持久，有效调节植物机体抵御能力，减轻病害，提高产量。大大改善作物品质， 提高白术自身的免疫力，能很好的预防白术常发病。
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。
如公开号为CN101475463A的专利文件公开了一种甲酸钙和过磷酸反应联产高纯度甲酸和磷酸二氢钠的方法，该方法采用一氧化碳进入反应三塔，氢氧化钾进入反应一塔，与来自反应二塔的一氧化碳进行逆流反应，反应液溢流至反应二塔，与来自反应三塔的一氧化碳气逆流反应，反应液进入反应三塔，与一氧化碳进行逆流反应，反应液由反应三塔溢出进入料罐，制成甲酸钙制备液，该甲酸钙制备液，进入反应釜，滴加甲酸，通入硫化氢，经过滤器I分离滤渣，滤液进入连续结晶器，结晶液进入过滤器II，过滤后的甲酸钙经干燥器制成成品甲酸钙，过磷酸、甲酸和甲酸钙输进入卧式双螺杆反应器，生成甲酸和磷酸二氢钙，进入甲酸蒸馏釜减压蒸馏，磷酸二氢钙输往磷酸二氢钙计量接受罐，甲酸进入甲酸接受罐，虽然该方法制备出的甲酸纯度高，但是由于制备工艺复杂，设备要求高，而且生成的磷酸二氢钠产品不稳定，导致生产成本过高。
本发明人通过对制备磷酸二氢钠技术和文献的反复研究和实验，提出了一种能制备高纯度磷酸二氢钠的同时联产白术专用复合肥的方法，充分的利用了资源，降低了成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的制备方法，其具有环境污染低、设备要求低、生产成本低、磷酸二氢钠产品纯度高等优点，而且副产的白术专用复合肥能够被白术充分吸收，复合肥营养元素搭配得当，具有一定的环保价值和经济价值。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：
(3)反应制备中间体：用尿素与磷酸按摩尔比1.6∶2.1-2.6混合，将温度升至125-131℃，搅拌速度为70-75r/min搅拌反应1.8h，分离得到中间体；
(4)制备磷酸二氢钠：将中间体与氢氧化钠混合反应，控制PH值为3.4-3.6，反应65-75min后得到含有氮、磷、钠的母液，将母液置于冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.3-15.6％，五氧化二磷含量为7.3-7.6％，钠含量为4.3-4.6％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；
(5)制备白术专用复合肥：向获得的滤液中加入白术所需的元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为4％时，得到白术专用复合肥成品。
所述步骤a中分离得到的中间体为磷酸脲。
所述步骤a中尿素与磷酸的反应为尿素固体与磷酸溶液反应。
所述步骤a中磷酸的浓度为71-74％。
所述步骤b中中间体与氢氧化钠的反应为中间体固体与氢氧化钠溶解后得到的氢氧化钠溶液反应。
所述步骤b中冷却结晶的冷却温度为25-28℃。
所述步骤c中白术所需的元素为钾、锌、镁。
所述步骤c中白术专用复合肥为化合态复混肥，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O原子之间存在配位键。
本发明的有益效果在于：通过磷酸与尿素反应制备磷酸二氢钠，制备工艺简单，生产设备要求低，整个生产过程中无污染，无废水、废气排出，能耗低，产出的磷酸二氢钠产品稳定且纯度较高，降低了生产成本，而且在制备磷酸二氢钠的过程中，通过对原料，温度，元素含量的控制，得到了可以制备成白术专用复合肥的滤液，使用该滤液制备出来的的复合肥不仅能满足白术对营养元素的需求，而且不会出现因为肥量残留而导致土壤环境污染的问题，具有较高的环保价值和经济价值。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述，但要求保护的范围并不局限于所述。
反应原理说明：
尿素与磷酸反应生成磷酸脲，磷酸脲在含有磷酸及高温环境下会形成一种正负电荷相吸引的离子复盐，而磷酸脲离子复盐在磷酸存在的环境下，其中的H2NCONH3 +离子与磷酸接近，形成C→O配位键的中间离子，即为CO5PN2H8 +离子，进而使得磷酸脲中间体中含有大量的H2PO4 -和CO5PN2H8 +离子，在加入适量的钠离子时，磷酸二氢根与钠离子形成磷酸二氢钠晶体被析出来，然后加入钾离子与CO5PN2H8 +离子反应，并置换出部分NH4+，使得溶液中含有CO5PNH4K+的复盐离子，通过对元素调整，最后干燥滤液即可获得复合肥。具体反应方程式如下：
反应方程式一：
H2PO3+CO(NH2)2-CO(NH2)2·H3PO4
反应方程式二：
CO(NH2)2·H3PO4-H2NCONH3 ++H2PO4 -
反应方程式三：
H2PO4 -+Na+-NaH2PO4
反应方程式四：
反应方程式五：
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述：
实施例1
一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：
a、反应制备中间体：用尿素与浓度为71％磷酸按摩尔比1.6∶2.1混合，将温度升至125℃，搅拌速度为70r/min搅拌反应1.8h，分离得到中间体；
b、制备磷酸二氢钠：将中间体与氢氧化钠混合反应，控制PH值为3.4，反应65min后得到含有氮、磷、钠的母液，将母液置于冷却结晶器中控制温度为25℃降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.3％，五氧化二磷含量为7.3％，钠含量为4.3％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；
c、制备白术专用复合肥：向获得的滤液中加入白术所需的钾、锌、镁元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为4％时，得到白术专用复合肥成品。
实施例2
一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：
a、反应制备中间体：用尿素与浓度为72％磷酸按摩尔比1.6∶2.2混合，将温度升至126℃，搅拌速度为70r/min搅拌反应1.8h，分离得到中间体；
b、制备磷酸二氢钠：将中间体与氢氧化钠混合反应，控制PH值为3.5，反应65-75min后得到含有氮、磷、钠的母液，将母液置于冷却结晶器中控制温度为26℃降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮 含量为15.4％，五氧化二磷含量为7.3％，钠含量为4.4％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；
c、制备白术专用复合肥：向获得的滤液中加入白术所需的钾、锌、镁元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为4％时，得到白术专用复合肥成品。
实施例3
一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：
a、反应制备中间体：用尿素与浓度为72％磷酸按摩尔比1.6∶2.3混合，将温度升至127℃，搅拌速度为70r/min搅拌反应1.8h，分离得到中间体；
b、制备磷酸二氢钠：将中间体与氢氧化钠混合反应，控制PH值为3.5，反应65-75min后得到含有氮、磷、钠的母液，将母液置于冷却结晶器中控制温度为27℃降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.5％，五氧化二磷含量为7.4％，钠含量为4.3％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；
c、制备白术专用复合肥：向获得的滤液中加入白术所需的钾、锌、镁元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为4％时，得到白术专用复合肥成品。
实施例4
一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：
a、反应制备中间体：用尿素与浓度为73％磷酸按摩尔比1.6∶2.4混合，将温度升至128℃，搅拌速度为75r/min搅拌反应1.8h，分离得 到中间体；
b、制备磷酸二氢钠：将中间体与氢氧化钠混合反应，控制PH值为3.4，反应65-75min后得到含有氮、磷、钠的母液，将母液置于冷却结晶器中控制温度为27℃降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.6％，五氧化二磷含量为7.5％，钠含量为4.5％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；
c、制备白术专用复合肥：向获得的滤液中加入白术所需的钾、锌、镁元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为4％时，得到白术专用复合肥成品。
实施例5
一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：
a、反应制备中间体：用尿素与浓度为74％磷酸按摩尔比1.6∶2.5混合，将温度升至129℃，搅拌速度为75r/min搅拌反应1.8h，分离得到中间体；
b、制备磷酸二氢钠：将中间体与氢氧化钠混合反应，控制PH值为33.6，反应75min后得到含有氮、磷、钠的母液，将母液置于冷却结晶器中控制温度为28℃降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量15.6％，五氧化二磷含量为7.4％，钠含量为4.4％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；
c、制备白术专用复合肥：向获得的滤液中加入白术所需的钾、锌、镁元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为4％时，得到白术专用复合肥成品。
实施例6
一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，该方法包括以 下步骤：
a、反应制备中间体：用尿素与浓度为74％磷酸按摩尔比1.6∶2.6混合，将温度升至131℃，搅拌速度为75r/min搅拌反应1.8h，分离得到中间体；
b、制备磷酸二氢钠：将中间体与氢氧化钠混合反应，控制PH值为3.6，反应75min后得到含有氮、磷、钠的母液，将母液置于冷却结晶器中控制温度为28℃降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.6％，五氧化二磷含量为7.6％，钠含量为4.6％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；
c、制备白术专用复合肥：向获得的滤液中加入白术所需的钾、锌、镁元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为4％时，得到白术专用复合肥成品。
下面结合具体实验例对本发明的产品和技术效果作进一步的说明。
实验例1
本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6，中制备出的白术专用复合肥按照GB1887-2002标准进行检测，其结果如表1所示：
表1 本发明白术专用复合肥的元素含量检测
由表1中可以得知本发明制备的白术专用复合肥的元素含量不仅达到了合格标准，而且远优于合格标准，说明本复合肥能满足白术的营养元素需求，在技术效果上具有显著地进步。
实验例2
本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6，中制备出的磷酸二氢钠产品按GB 25564-2010的检测方法进行检测。
表2 本发明磷酸二氢钠产品纯度检测
由表2中可以看出，本发明的技术方案生产出来的磷酸二氢钠不仅达到了合格标准，而且产品的纯度也较高，说明本方法制备磷酸二氢钠产品具有显著的进步。
Claims (8)
1.一种制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、反应制备中间体：用尿素与磷酸按摩尔比1.6：2.1-2.6混合，将温度升至125-131℃，搅拌速度为70-75r/min搅拌反应1.8h，分离得到中间体；
b、制备磷酸二氢钠：将中间体与氢氧化钠混合反应，控制pH值为3.4-3.6，反应65-75min后得到含有氮、磷、钠的母液，将母液置于冷却结晶器中降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.3-15.6％，五氧化二磷含量为7.3-7.6％，钠含量为4.3-4.6％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；
c、制备白术专用复合肥：向获得的滤液中加入白术所需的元素，并采取6℃/min的升温速度将滤液升温至24℃进行干燥，干燥40min后，当含水量为4％时，得到白术专用复合肥成品。
2.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤a中分离得到的中间体为磷酸脲。
3.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤a中尿素与磷酸的反应为尿素固体与磷酸溶液反应。
4.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤a中磷酸的浓度为71-74％。
5.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤b中中间体与氢氧化钠的反应为中间体固体与氢氧化钠溶解后得到的氢氧化钠溶液反应。
6.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤b中降温结晶的冷却温度为25-28℃。
7.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤c中白术所需的元素为钾、锌、镁。
8.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产白术专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤c中白术专用复合肥为化合态复混肥，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O原子之间存在配位键。
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