CN109704818B

CN109704818B - Dap复合肥及其制备方法

Info

Publication number: CN109704818B
Application number: CN201711007456.0A
Authority: CN
Inventors: 张志业; 杨升东; 杨晶旭; 杨林; 王辛龙
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Anhui Keyiguo Network Technology Co ltd; Hubei Qianding Technology Co ltd
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2037-10-25
Also published as: CN109704818A

Abstract

本发明涉及DAP复合肥及其制备方法，属于化学肥料技术领域。本发明解决的技术问题是提供肥效好的DAP复合肥及其制备方法。该制备方法将湿法磷酸、氨气和低聚合度的聚磷酸铵混合，于100～200℃反应，得到DAP复合肥。本发明在原有DAP合成工艺的基础上，做了简单改进，制备得到肥效更好的功能DAP复合肥，设备成本小，生产成本低。该DAP复合肥，水溶磷含量高，水有比高，肥效好，迁移距离远，不沉淀，具有缓释功能，后续肥效好，螯合了植物所需的微量元素，能够促进植物对微量元素的吸收。此外，DAP复合肥还能改良土壤的pH值，提高酸性土壤的pH值，使得酸性土壤往中性土壤发展，也可进一步作为生产高浓度清液肥和悬浮肥的原料，拓宽了产品的利用范围。

Description

DAP复合肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及DAP复合肥及其制备方法，属于化学肥料技术领域。

背景技术

目前，市面上所售的磷肥主要有普通过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥、磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)、聚磷酸铵(APP)等。

肥料级磷酸二铵主要成分为磷酸二铵，同时含有少量的磷酸一铵、硫酸铵和其他杂质。DAP是一种含氮、磷两种营养成分的二元高效复合肥。DAP既可作基肥，又可作追肥；既适用于旱地作物、也适用于水田作物；既可用于酸性土壤，也可用于中性土壤，对各种农作物均有显著的增产效果。此外，DAP也可作为多元复合肥的生产原料，比如作为NPK的生产原料。

相较于MAP而言，DAP含氮量更高，生产厂家可以通过固定较多的廉价氨而获利；对用于生产多元复混肥的厂家来说也可以因少加价格昂贵的尿素而感到合算。

DAP生产工艺较多，根据反应系统设置的不同，可以分为预中和转鼓氨化造粒工艺、单管反应器工艺、双管反应器工艺、预中和反应槽和管式反应器混合工艺。

预中和转鼓氨化造粒工艺又称为TVA工艺流程，由美国国家肥料开发中心开发研究。该工艺是先将一部分原料磷酸送去各洗气塔回收氨后再返回预中和槽，使磷酸浓度达40％P₂O₅。在预中和槽中，控制料浆的中和度为1.3～1.4，此时磷铵溶解度大，料浆流动性好。预中和的料浆由泵送入造粒机，喷洒在物料床上。埋于转鼓物料层中的氨分布管通氨继续进行氨化，使产品中和度达到1.8～2.0。

单管反应器工艺流程中，磷酸和氨在管式反应器中发生中和反应，生成的料浆进入造粒机继续氨化造粒。要求管式反应器的出口安装在造粒机中部或稍稍偏向进料端，至少距离进料端是造粒机全长的1/3，同时喷口高度距离造粒机物料床至少0.6m。

双管式反应器工艺是把两个管式反应器分别安装在造粒机中和干燥机中，氨和磷酸的反应在管式反应器中进行。该工艺较好地解决了在生产高浓度NPK复肥时，料浆溶解度大，造粒时易过度粒化的问题。

预中和反应槽和管式反应器的混合工艺是综合利用转鼓氨化造粒工艺和管式反应器工艺的优点发展起来的。该工艺主要用于对预中和转鼓氨化造粒工艺的改造。由于加入了管式反应器，使得工艺的操作弹性更大、干燥系统的负荷更小。

近年来，利用聚磷酸铵生产复合肥和液体肥在国内备受关注。聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵，是一种含氮的聚磷酸盐，根据具体使用需求的不同，可生产出低聚、中聚以及高聚三种不同聚合程度的产品，高、中聚APP溶解性小，常用作阻燃剂。聚磷酸铵的分子通式为(NH₄)_(n+2)P_nO_(3n+1)，当n为2～20时，为水溶性的低聚合度的APP，它是重要的液体肥料基础原料。

聚磷酸铵肥料主要具有以下优点：(1)其氮、磷养分含量高，可节省运输和包装成本；(2)聚磷酸盐对金属离子有螯合能力，因此不易被土壤中的铁、钙等金属离子固定，迁移能力强；(3)低聚合度磷酸盐的溶解度更大，可用于制备高浓度悬浮肥料；(4)聚磷酸盐不能被植物直接吸收，而是在土壤中逐渐水解成正磷被植物利用，因而是一种缓溶性长效肥料。

目前，国内对于生产低聚合度磷酸铵肥料尚处于探索阶段，但是国外有十分成熟的经验可以借鉴。相比而言，现有的DAP生产工艺，能够规模化的生产普通的DAP肥料。但是，该工艺生产的DAP肥料，由于湿法磷酸中的金属阳离子的存在，容易影响DAP的性能，且施用在作物上，容易生成沉淀，不易被作物吸收，肥效有限。因此，需要对DAP肥料进行改进，得到一种肥效较好的DAP复合肥。

盲目追求产量以及不科学施肥导致我国土壤营养普遍存在“富氮缺磷少钾”的情况。目前，大多数地区再采取单一施用传统氮、磷、钾肥料的方法，已经不能满足作物的生长需求。合理补充作物所需的氮、磷、钾营养元素，同时还要补充作物生长所需的微量元素，才能达到增产丰收的目的。微量元素指土壤中含量很低的化学元素，如铜、铁、锰、锌、钙、硼等，是植物生长发育或累积产量不可缺少的营养元素。

土壤与植物在微量元素营养上的供求关系，主要取决于土壤的微量元素含量及其对植物的有效性。前者由土壤类型决定，后者受土壤条件影响。在土壤缺乏微量元素，尤其是有效态微量有效元素时，施用相应的微肥，能够达到一定的增产效果。一般采用螯合态的微量元素充作微肥，尤其以EDTA螯合微肥为主，但其存在价格昂贵、植物不易吸收、污染土壤等缺陷。如何找到一种有效的、廉价的螯合微肥，是目前肥料行业发展的一个热点。

此外，随着国内磷酸铵产能的过度扩张，DAP严重供大于求，因此，大量的DAP生产线需要转型，而DAP的生产技术较为成熟，如果大规模的进行改动，将会增加设备成本。因此，如果利用现有的设备对DAP肥料的生产进行改进，生产出肥效较好的DAP复合肥，不仅可以节约生产成本，还能改善DAP产能过剩的问题，具有深远的经济价值。

发明内容

针对以上问题，本发明解决的技术问题是提供肥效好的DAP复合肥及其制备方法。

本发明DAP复合肥的制备方法，将湿法磷酸、氨气和低聚合度的聚磷酸铵混合，于100～200℃反应，得到DAP复合肥。

优选的，所述湿法磷酸的P₂O₅的浓度为40～55wt％。

进一步优选的，中和度为1.5～2.0。

优选低聚合度的聚磷酸铵用量为湿法磷酸的1～40wt％。

优选的，采用管式反应器制备得到DAP复合肥，将湿法磷酸和氨气在管式反应器的入口端通入，低聚合度的聚磷酸铵也通入到该管式反应器中。

优选通入的低聚合度的聚磷酸铵为熔融状态，其温度为190～400℃。

更优选的，所述低聚合度的APP采用如下方法制备：预热到80～120℃的商品磷酸用气氨在管式反应器中氨化，形成聚磷酸铵熔融体，其中，所述商品磷酸P₂O₅的浓度为50～70wt％。

优选的，低聚合度的聚磷酸铵的通入点为距离管式反应器出口端的1/4L～1/2L处，L为管式反应器入口端至出口端的距离。

本发明解决的第二个技术问题是提供本发明方法制备得到的DAP复合肥。

本发明的功能DAP复合肥，水溶磷含量高，水有比高，肥效好，螯合有植物所需的微量元素，肥效高。能与其他肥料联合使用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明在原有DAP合成工艺的基础上，做了简单改进，制备得到肥效更好的功能DAP复合肥，设备成本小，生产成本低。

2)本发明的功能DAP复合肥，水溶磷含量高，水有比高，肥效好，且含有低聚合度的APP，迁移距离远，不沉淀，具有缓释功能，后续肥效好。螯合了植物所需的微量元素，能够促进植物对微量元素的吸收。

3)本发明的DAP复合肥，还能改良土壤的pH值，提高酸性土壤的pH值，使得酸性土壤往中性土壤发展。

4)本发明的功能DAP复合肥可进一步作为生产高浓度清液肥和悬浮肥的原料，拓宽了产品的利用范围。

附图说明

图1为本发明实施例1的工艺流程图。

图2为本发明实施例2的工艺流程图。

图3为本发明实施例3的工艺流程图。

图中，1-DAP管式反应器；2-APP管式反应器；3-造粒机；a-氨气；b1-湿法磷酸；b2-商品磷酸；c-低聚合度的APP；d-DAP复合肥料浆；e-产品。

具体实施方式

本发明的DAP复合肥，为功能DAP复合肥，相较于传统的DAP复合肥，不仅能提供速效N、P营养元素，还能提供螯合态的有效微量元素，供植物吸收利用。同时，由于植物不能直接利用聚磷酸铵，聚磷酸铵水解成正磷酸铵盐，才能被植物吸收，因而具有缓释长效功能。

本发明在常规制备DAP的方法中，加入了低聚合度的APP，低聚合度的APP将在DAP生成时进一步发生反应，与湿法磷酸中的Fe、Mg、Ca等阳离子发生螯合反应，得到肥效更好的功能DAP复合肥料。

优选的，所述湿法磷酸的P₂O₅的浓度为40～55％，所述百分比为质量百分比。

由于磷酸有三个氢离子，可以依次被氨中和取代，生成不同的反应物，在反应过程中，随着氨与磷酸摩尔比的不同，料浆的性质也随之不同，因此，为了得到稳定的、满足产品质量要求的料浆，必须合理、稳定的控制好中和度，本发明所述的中和度为氨气与磷酸的摩尔比。在本发明中，优选的中和度为1.5～2.0。

低聚合度的APP用量也对产品性能产生影响，为了提高肥料的综合性能，优选低聚合度的APP用量为湿法磷酸的1～40％，此处的百分比为质量百分比。

优选的，采用管式反应器制备得到DAP复合肥。如图1所示，将湿法磷酸和氨气在管式反应器的入口端通入，低聚合度的APP随即通入到该管式反应器中。这样，仅需将原有的DAP管反制备工艺进行简单的改进，即可制备得到本发明的功能DAP复合肥，设备改造成本低。

具体的，采用管式反应器制备DAP复合肥时，以年产18万吨复合肥为例，管式反应器的反应管直径为12～20cm，反应管长6～10m，其通氨负荷为0.03～0.05kg/(h*cm²)，中和热会使管式反应器的温度达到150℃以上、管内压力达到0.2～0.3MPa。

在管式反应器中，优选通入的低聚合度的APP为熔融状态，其温度为190～400℃。

低聚合度的APP熔融料浆通入DAP管式反应器的量为湿法磷酸通入量的1～40％(质量分数)，可采用阀门控制低聚合度的APP的通入量。

更优选的，所述低聚合度的APP采用如下方法制备：预热到80～120℃的商品磷酸用气氨在管式反应器中氨化，中和反应放出的热量使反应温度达到190～350℃，压力达到0.3～0.5MPa。在这样的条件下，全部的游离水和部分结构水蒸发出来之后形成聚磷酸铵熔融体。其中，所述商品磷酸P₂O₅的浓度为50～70wt％。

低聚合度的APP在管式反应器的任意位置通入均能得到本发明的DAP复合肥。但通入点对DAP复合肥的性能有一定的影响，进一步的，为了得到肥效更好的DAP复合肥，优选通入点为距离管式反应器出口端的1/4L～1/2L处，L为管式反应器入口端至出口端的距离。

具体的，本发明的DAP复合肥采用如下工艺制备得到：如图2所示，商品磷酸(浓度按P₂O₅计为50～70％)与氨气通入APP管式反应器2中，控制该管式反应器温度在190～350℃，即生成含低聚合度的APP熔融料浆。再将湿法磷酸(浓度按P₂O₅计为40～55％)和氨气通入DAP管式反应器1中，该低聚合度的APP熔融料浆同时通入管式反应器1中，控制该管式反应器的温度为100～200℃，磷酸中和度为1.5～2.0，反应后的产物从出口端流出，即为功能DAP复合肥料浆。

进一步的，可以将管式反应器1的出口端得到的功能DAP复合肥料浆通入造粒机中造粒，制备得到粒状的产品。

作为另一种优选方式，如图3所示，也可以将管式反应器1的出口端得到的DAP复合肥料浆、从管式反应器2制备得到的APP料浆一并通入造粒机，制备得到产品。即可以将本发明的DAP复合肥与低聚合度的APP物理共混造粒。

本发明所述的水有比为水溶磷与有效磷的比值。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

工艺如图1所示，将湿法磷酸(浓度按P₂O₅计为40％)和氨气在管式反应器1的入口端通入，低聚合度的APP在管式反应器的通入点至管式反应器出口端的距离为1/2L，L为管式反应器入口端至出口端的距离。控制管式反应器的温度为150℃，磷酸中和度为1.8，低聚合度的APP通入量为湿法磷酸通入量的8wt％得到DAP复合肥料浆，造粒，得功能DAP复合肥。

测定其性能，见表1。

实施例2

工艺如图2所示，商品磷酸(浓度按P₂O₅计为54％)与氨气通入APP管式反应器2中，控制该管式反应器温度在270℃，生成的熔融料浆即为低聚合度的APP。再将该低聚合度的APP熔融料浆、湿法磷酸(浓度按P₂O₅计为40％)和氨气通入DAP管式反应器1中，低聚合度的APP通入点距离管式反应器1出口端的1/3L，控制该管式反应器的温度为150℃，磷酸中和度为1.8，低聚合度的APP通入量为湿法磷酸通入量的8wt％，反应后的产物从出口端流出，即DAP复合肥料浆，造粒，得到DAP复合肥。

测定其性能，见表1。

实施例3

工艺如图3所示，商品磷酸(浓度按P₂O₅计为65％)与氨气通入APP管式反应器2中，控制该管式反应器温度在300℃，生成的熔融料浆即为低聚合度的APP。在将该低聚合度的APP熔融料浆、湿法磷酸(浓度按P₂O₅计为40％)和氨气通入DAP管式反应器1中，低聚合度的APP通入点距离管式反应器1出口端的1/3L，控制该管式反应器的温度为180℃，磷酸中和度为1.8，低聚合度的APP通入量为湿法磷酸通入量的15％，反应后的产物从出口端流出，即DAP复合肥料浆。将DAP复合肥料浆、从管式反应器2制备得到的APP料浆一并通入造粒机造粒，得到产品。

测定其性能，见表1。

实施例4

工艺如图1所示，将湿法磷酸(浓度按P₂O₅计为40％)和氨气在管式反应器1的入口端通入，低聚合度的APP在管式反应器的通入点至管式反应器出口端的距离为1/4L，L为管式反应器入口端至出口端的距离。控制管式反应器的温度为150℃，磷酸中和度为1.8，低聚合度的APP通入量为湿法磷酸通入量的8wt％，得到DAP复合肥料浆，造粒，得功能DAP复合肥。

测定其性能，见表1。

实施例5

工艺如图1所示，将湿法磷酸(浓度按P₂O₅计为40％)和氨气在管式反应器1的入口端通入，低聚合度的APP在管式反应器的通入点至管式反应器出口端的距离为2/3L，L为管式反应器入口端至出口端的距离。控制管式反应器的温度为150℃，磷酸中和度为1.8，低聚合度的APP通入量为湿法磷酸通入量的8wt％，得到DAP复合肥料浆，造粒，得功能DAP复合肥。

测定其性能，见表1。

对比例1

将湿法磷酸(浓度按P₂O₅计为40％)和氨气在管式反应器1的入口端通入，控制管式反应器的温度为150℃，磷酸中和度为1.8，得到DAP肥料料浆，造粒，得DAP肥。

测定其性能，见表1。

对比例2

将对比例1得到的DAP肥料料浆，与低聚合度的APP料浆混合后，通入造粒机造粒，其中，低聚合度的APP用量为湿法磷酸用量的8wt％，得到APP、DAP共混肥。测定其性能，见表1。

表1

Claims

1.DAP复合肥的制备方法，其特征在于：将湿法磷酸、氨气和低聚合度的聚磷酸铵混合，于100～200℃反应，得到DAP复合肥；其中，低聚合度的聚磷酸铵用量为湿法磷酸的1～40wt％，中和度为1.5～2.0。

2.根据权利要求1所述的DAP复合肥的制备方法，其特征在于：所述湿法磷酸的P₂O₅的浓度为40～55wt％。

3.根据权利要求1或2所述的DAP复合肥的制备方法，其特征在于：采用管式反应器制备得到DAP复合肥，将湿法磷酸和氨气在管式反应器的入口端通入，低聚合度的聚磷酸铵也通入到该管式反应器中。

4.根据权利要求3所述的DAP复合肥的制备方法，其特征在于：通入的低聚合度的聚磷酸铵为熔融状态，其温度为190～400℃。

5.根据权利要求4所述的DAP复合肥的制备方法，其特征在于：所述低聚合度的聚磷酸铵采用如下方法制备：预热到80～120℃的商品磷酸用气氨在管式反应器中氨化，形成聚磷酸铵熔融体，其中，所述商品磷酸P₂O₅的浓度为50～70wt％。

6.根据权利要求3所述的DAP复合肥的制备方法，其特征在于：低聚合度的聚磷酸铵的通入点为距离管式反应器出口端的1/4L～1/2L处，L为管式反应器入口端至出口端的距离。

7.根据权利要求4所述的DAP复合肥的制备方法，其特征在于：低聚合度的聚磷酸铵的通入点为距离管式反应器出口端的1/4L～1/2L处，L为管式反应器入口端至出口端的距离。

8.根据权利要求5所述的DAP复合肥的制备方法，其特征在于：低聚合度的聚磷酸铵的通入点为距离管式反应器出口端的1/4L～1/2L处，L为管式反应器入口端至出口端的距离。

9.权利要求1～8任一项所述的DAP复合肥的制备方法制备得到的DAP复合肥。