高水溶性多聚磷酸銨-硫酸鉀肥料制備方法
【技術(shù)領域】
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[0001]本發(fā)明涉及化肥生產(chǎn)領域，具體是一種高水溶性、低成本、時間短的多聚磷酸銨-硫酸鉀農(nóng)用肥料新的制備方法，該方法可以縮短原有的多聚磷酸銨-硫酸鉀農(nóng)用水溶性肥料的制備時間，降低制備溫度，減少縮二脲的生成量，解決了生產(chǎn)過程中的溢料問題等。
【背景技術(shù)】
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[0002]聚磷酸錢(ammonium polyphosphate，以下簡稱APP)具有如下的結(jié)構(gòu)通式:(NH4)n+2Pn03n+l，是一種含氮、磷的聚磷酸鹽，按其聚合度大小，可分為低聚、中聚、高聚3種，其聚合度越高，水溶性越小。按其結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶形和無定形，結(jié)晶態(tài)聚磷酸銨為長鏈狀水不溶性聚磷酸鹽。
[0002]近來聚磷酸銨已逐漸進入復合肥和液體肥料的生產(chǎn)領域，特別在發(fā)達國家已得到廣泛利用。20世紀70年代初美國TVA公司開發(fā)了用商品濕法磷酸在管式反應器中氨化的方法，生產(chǎn)出含聚磷酸銨的熔融體，主要用于制備懸浮肥料，后又用于制造顆粒復合肥。20世紀90年代美國每年消耗的液體肥料占化肥消費總量的38 %以上。
[0003]我國目前生產(chǎn)聚磷酸銨肥料的方法還不夠完善，其性狀、組成及生產(chǎn)方法尚有問題沒有解決。一般認為作為肥料用聚磷酸銨應是短鏈全水溶的，包含磷酸銨、三聚磷酸銨和四聚磷酸銨等多種聚磷酸銨，聚合度更高、鏈更長的聚磷酸銨只有少量存在;另有資料介紹農(nóng)用聚磷酸銨通常聚合度為2-5，且溶解性好，是液體肥料的主要品種。目前生產(chǎn)方法中，反應溫度高，反應時間長等缺點不僅增加了生產(chǎn)成本，同時也使得縮二脲的生成量增大，致使一些產(chǎn)品合格率降低。
[0004]工業(yè)制備APP方法很多，總的來說反應條件的控制對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。目前常見的生產(chǎn)方法有:磷酸與尿素縮合法;磷酸二氫銨與氨化縮合劑-尿素縮合法;聚磷酸氨化法；P2O5-NH3-H2O高溫氣相反應法;正磷酸銨與氨氣高溫中和法;在APP存在下磷酸與氨化縮合劑聚合法;磷酸二氫銨、五氧化二磷和氨氣縮合法;磷酸和氨氣縮合法等，但是現(xiàn)在還沒有一種有效的添加劑能降低反應溫度，縮短反應時間。
[0005]中國專利CN103073750A介紹了一種無甲醛低水溶性多聚磷酸銨產(chǎn)品及其制備方法，該方法制備的多聚磷酸銨由于低水溶性，不適合用于農(nóng)業(yè)水溶性肥料使用。
[0006]中國專利CN103058161A介紹了一種缺銨結(jié)晶II型多聚磷酸銨產(chǎn)品及其制備方法，但是該方法制備的多聚磷酸銨同樣不適合用于農(nóng)業(yè)水溶性肥料使用。
[0006]上述方法制備的多聚磷酸銨均不適合用于生產(chǎn)農(nóng)業(yè)中需要的多聚磷酸銨水溶性肥料，因此研究發(fā)展新型反應溫度低，反應時間短的多聚磷酸銨的制備方法，使制備的多聚磷酸銨在保持含氮、磷含量高的特點基礎上，具有良好的水溶性是生產(chǎn)多聚磷酸銨水溶性肥料迫切需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是開發(fā)新的多聚磷酸銨-硫酸鉀水溶性肥料的制備方法。
[0008]本發(fā)明需要解決的另一個技術(shù)問題是縮短多聚磷酸銨-硫酸鉀水溶性肥料的制備時間、減少縮二脲的生成量，同時解決生產(chǎn)過程中的溢料問題。
[0009]本發(fā)明針對現(xiàn)有生產(chǎn)APP的技術(shù)對生產(chǎn)工藝進行改進，通過深入研究制備APP反應過程的反應機理，在反應原料配比、反應溫度控制和反應時間掌握等方面進行改進，使得反應時間縮短，反應溫度降低，制備工藝更加簡單。
[0010]制備多聚磷酸銨APP的反應方程式如圖1:
[0011]多聚磷酸銨APP的反應機理如圖2:
[0012]本發(fā)明多聚磷酸銨-硫酸鉀水溶性肥料的制備步驟如圖3:
1)將按照一定質(zhì)量配比的85%磷酸、磷酸二氫銨、尿素和硫酸鉀(85 %磷酸:磷酸二氫銨:尿素:硫酸鉀=1:1.2-1.4:2.0-2.5:1.8-2.5)加入到反應釜內(nèi)，在釜內(nèi)混合溶解，攪拌均勻；
2)攪拌下使反應釜升溫至110°C，反應5分鐘，再升高溫度到120°C反應10分鐘；
3)待反應完成以后使反應釜內(nèi)溫度逐步降低，同時用稀磷酸溶液吸收反應產(chǎn)生的氨氣，即可得到本發(fā)明的產(chǎn)物。
[0013]本發(fā)明制備的多聚磷酸銨-硫酸鉀水溶性肥料具有水溶性好，成本低，氮、磷、鉀有效含量高的，反應時間短，反應溫度底，生產(chǎn)工藝安全等特點，本發(fā)明制備方法具有簡單實用、反應時間短、反應溫度低和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。
【具體實施方式】
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[0014]以下實施例是對本發(fā)明的進一步說明，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
[0015]實施例1
[0016]在50L常壓反應爸中依次加入85%磷酸10kg、磷酸二氫錢12kg，尿素32kg和硫酸鉀18.6kg，在釜內(nèi)混合溶解，攪拌均勻。攪拌下使反應釜升溫至110°C，反應5分鐘，再升高溫度至IJ120°C反應10分鐘，待反應完成以后使反應釜內(nèi)溫度逐步降低，同時用稀磷酸溶液吸收反應產(chǎn)生的氨氣，即可得到多聚磷酸銨-硫酸鉀水溶性肥料。
[0017]實施例2
[0018]在50L常壓反應釜中依次加入85%磷酸13kg、磷酸二氫銨15kg，尿素34.3kg和硫酸鉀48kg，攪拌均勻，余同實施例1。
[0019]實施例3
[0020]在50L常壓反應釜中依次加入85%磷酸16.2kg、磷酸二氫銨20kg，尿素54kg和硫酸鉀27.7kg，攪拌均勻，余同實施例1。
[0021 ] 實施例4
[0022]在50L常壓反應釜中依次加入85 %磷酸6.5kg、磷酸二氫銨1kg，尿素28kg和硫酸鉀14.9kg，攪拌均勻，余同實施例1。
[0023]實施例5
[0024]在50L常壓反應釜中依次加入85%磷酸13kg、磷酸二氫銨16kg，尿素34.3kg、硫酸鉀48kg、氯化鋅42g、氯化銅21g和硼砂87g，攪拌均勾，余同實施例1。
[0025]實施例6
[0026]在50L常壓反應爸中依次加入85%磷酸6.5kg、磷酸二氫錢8kg，尿素28kg、硫酸鉀14.9kg、氯化鋅10g、氯化銅5.3g和硼砂22g，攪拌均勾，余同實施例1。
[0027 ]圖4:本發(fā)明產(chǎn)品氮、磷、鉀含量和水中溶解度表。
【主權(quán)項】
1.高水溶性多聚磷酸銨-硫酸鉀肥料的新制備方法，它需要解決的技術(shù)問題是研發(fā)一種多聚磷酸銨-硫酸鉀水溶性肥料的新制備方法。2.高水溶性多聚磷酸銨-硫酸鉀肥料的新制備方法，其特征在于按照以下步驟: 1)將按照一定質(zhì)量配比的85%磷酸、磷酸二氫銨、尿素和硫酸鉀(85%磷酸:磷酸二氫銨:尿素:硫酸鉀=1:1.2-1.4:2.0-2.5:1.8-2.5)加入到反應釜內(nèi)，在釜內(nèi)混合溶解，攪拌均勻； 2)攪拌下使反應釜升溫至110°C，反應5分鐘，再升高溫度到120°C反應10分鐘； 3)待反應完成以后使反應釜內(nèi)溫度逐步降低，同時用稀磷酸溶液吸收反應產(chǎn)生的氨氣，即可得到本發(fā)明的產(chǎn)物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高水溶性多聚磷酸銨肥料新的制備方法，其特征在于步驟(I)直接加入適量的磷酸、磷酸二氫銨、尿素和硫酸鉀無需處理，無需溶劑。4.步驟(2)反應時間在15分鐘內(nèi)完成;根據(jù)權(quán)利要求2所述的高水溶性多聚磷酸銨肥料新的制備方法，其特征在于步驟(3)用稀磷酸溶液吸收反應中產(chǎn)生的氨氣。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高水溶性多聚磷酸銨-硫酸鉀肥料(圖1)的制備方法，解決的技術(shù)問題是縮短多聚磷酸銨-硫酸鉀水溶性肥料制備時間，降低反應溫度，減少縮二脲的生成量，解決生產(chǎn)過程中的溢料問題，提高生產(chǎn)工藝的安全性。反應過程是將85％磷酸∶磷酸二氫銨∶尿素∶硫酸鉀＝1∶1.2-1.4∶2.0-2.5∶1.8-2.5(質(zhì)量百分比)加入到反應釜內(nèi)，攪拌均勻，使反應釜升溫至110℃，反應5分鐘，再升高溫度到120℃反應10分鐘，待反應完成以后使反應釜內(nèi)溫度逐步降低，同時用稀磷酸溶液吸收反應產(chǎn)生的氨氣，即可得到本發(fā)明的產(chǎn)物。本發(fā)明產(chǎn)品磷含量(P2O5)10.0-30.0％，氮含量13-25％，鉀含量(K2O)10-26％，水中溶解度不低于18克/100毫升水。
【IPC分類】C05G1/06
【公開號】CN105669285
【申請?zhí)枴緾N201510966963
【發(fā)明人】苗志偉, 蔡國偉
【申請人】南開大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年12月22日