CN104326459B - 一种制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，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、制备板栗树专用复合肥。通过对原料，温度，元素含量的控制，得到了可以制备成板栗树专用复合肥的滤液，使用该滤液制备出来的复合肥不仅能满足板栗树对营养元素的需求，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

一种制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法

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板栗树专用复合肥的方法。

背景技术

板栗树为高达20米的乔木，树皮暗灰色，不规则深裂，枝条灰褐色，有纵沟，皮上有许多黄灰色的圆形皮孔。胸径80厘米，冬芽长约5毫米，小枝灰褐色，托叶长圆形，长10-15毫米，被疏长毛及鳞腺，板栗是比较高大的乔木果树，生长结果有两个主要特点：一是喜光性强；二是强枝结果。板栗一般由结果母枝的先端数芽抽生结果枝结果，强壮结果母枝不仅形成产量，也是扩展树冠和培养骨干枝的主要枝类。整形修剪都要着眼于促进长势。板栗的顶端优势使树冠上不同部位枝梢的生长势和生长量具有明显差异。顶端直立的枝梢生长势最强，其下部位的枝梢势力依次减弱。下垂大枝常自然枯死。树冠各部位结果枝的长势、结果数量、栗实大小也具有明显差异。板栗香甜可口，做干果零食或是做菜肴佐餐都很相宜，它不仅含有大量淀粉，可以直接生吃，而且含有蛋白质、脂肪、B族维生素等多种营养成分，有很好的食疗保健功能。板栗的作用在中医养生上也一直很受重视。板栗树的生长离不开肥料，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％一46％，磷肥(二铵、一铵、重钙)是10％一25％，钾肥45％一60％。由此可见，普通肥料利用率是很低的。为此，本发明人针对板栗树的特点与喜肥特性研究了一种制备板栗树专用肥的方法，板栗树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、铁、锌等作物必需的元素，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。本专用肥是根据板栗树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，保护板栗树健康，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，提高板栗树自身的免疫力，能很好的预防板栗树常发病。

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板栗树专用复合肥的方法，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板栗树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，而且副产的板栗树专用复合肥能够被板栗树充分吸收，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板栗树专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：

(1)反应制备中间体：用尿素与磷酸按摩尔比1.8:2.3-2.7混合，将温度升至129-135℃，搅拌速度为75-85r/min搅拌反应2h，分离得到中间体；

(2)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3.1-3.6，反应68-78min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15.5-15.9％，五氧化二磷含量为7.5-7.9％，钠含量为4.5-4.9％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；

(3)制备板栗树专用复合肥：向获得的滤液中加入板栗树所需的元素，并采取4℃/min的升温速度将滤液升温至28℃进行干燥，干燥44min后，当含水量为3.8％时，得到板栗树专用复合肥成品。

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63-68％。

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22-26℃。

所述步骤c中板栗树所需的元素为钾、铁、锌。

所述步骤c中板栗树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，得到了可以制备成板栗树专用复合肥的滤液，使用该滤液制备出来的的复合肥不仅能满足板栗树对营养元素的需求，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板栗树专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：

a、反应制备中间体：用尿素与浓度为63％磷酸按摩尔比1.8:2.3混合，将温度升至129℃，搅拌速度为75r/min搅拌反应2h，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3.1，反应68min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22℃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7.5％，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、制备板栗树专用复合肥：向获得的滤液中加入板栗树所需的钾、铁、锌元素，并采取4℃/min的升温速度将滤液升温至28℃进行干燥，干燥44min后，当含水量为3.8％时，得到板栗树专用复合肥成品。

实施例2

一种制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：

a、反应制备中间体：用尿素与浓度为64％磷酸按摩尔比1.8:2.4混合，将温度升至130℃，搅拌速度为75r/min搅拌反应2h，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3.2，反应70min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23℃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、制备板栗树专用复合肥：向获得的滤液中加入板栗树所需的钾、铁、锌元素，并采取4℃/min的升温速度将滤液升温至28℃进行干燥，干燥44min后，当含水量为3.8％时，得到板栗树专用复合肥成品。

实施例3

一种制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：

a、反应制备中间体：用尿素与浓度为65％磷酸按摩尔比1.8:2.5混合，将温度升至131℃，搅拌速度为80r/min搅拌反应2h，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3.3，反应72min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24℃降温结晶，同时对母液进行监测分析，当氮含量为15.7％，五氧化二磷含量为7.7％，钠含量为4.7％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；

c、制备板栗树专用复合肥：向获得的滤液中加入板栗树所需的钾、铁、锌元素，并采取4℃/min的升温速度将滤液升温至28℃进行干燥，干燥44min后，当含水量为3.8％时，得到板栗树专用复合肥成品。

实施例4

一种制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：

a、反应制备中间体：用尿素与浓度为66％磷酸按摩尔比1.8:2.6混合，将温度升至132℃，搅拌速度为80r/min搅拌反应2h，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74min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15.6％，五氧化二磷含量为7.7％，钠含量为4.8％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；

c、制备板栗树专用复合肥：向获得的滤液中加入板栗树所需的钾、铁、锌元素，并采取4℃/min的升温速度将滤液升温至28℃进行干燥，干燥44min后，当含水量为3.8％时，得到板栗树专用复合肥成品。

实施例5

一种制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：

a、反应制备中间体：用尿素与浓度为67％磷酸按摩尔比1.8:2.6混合，将温度升至134℃，搅拌速度为85r/min搅拌反应2h，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77min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15.8％，五氧化二磷含量为7.8％，钠含量为4.8％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；

c、制备板栗树专用复合肥：向获得的滤液中加入板栗树所需的钾、铁、锌元素，并采取4℃/min的升温速度将滤液升温至28℃进行干燥，干燥44min后，当含水量为3.8％时，得到板栗树专用复合肥成品。

实施例6

一种制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，该方法包括以下步骤：

a、反应制备中间体：用尿素与浓度为68％磷酸按摩尔比1.8:2.7混合，将温度升至135℃，搅拌速度为85r/min搅拌反应2h，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78min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15.9％，五氧化二磷含量为7.9％，钠含量为4.9％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；

c、制备板栗树专用复合肥：向获得的滤液中加入板栗树所需的钾、铁、锌元素，并采取4℃/min的升温速度将滤液升温至28℃进行干燥，干燥44min后，当含水量为3.8％时，得到板栗树专用复合肥成品。

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，中制备出的板栗树专用复合肥按照GB1887-2002标准进行检测，其结果如表1所示：

表1本发明板栗树专用复合肥的元素含量检测

检测项目

合格标准

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

氮磷钾

30％

31％

31.2％

30.8％

31％

31.2％

31.4％

氮

15％

15.5％

15.6％

15.7％

15.6％

15.8％

15.9％

磷

7％

7.5％

7.6％

7.7％

7.7％

7.8％

7.9％

钾

8％

8％

8％

8％

8％

8％

8％

含水量

≤10％

3.8％

3.8％

3.8％

3.8％

3.8％

3.8％

由表1中可以得知本发明制备的板栗树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板栗树的营养元素需求，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GB25564-2010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。

实验例3

根据板栗树对元素含量的吸收和及产量情况，对板栗树专用复合肥与普通肥作对比实验。以9棵板栗树为实验对象，分别标号为A、B、C、D、E、F、G、H、I、对A、B、C三个标号的板栗树施用普通肥料，对D、E、F、G、H、I等六个标号的板栗树分别施用实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6中所制备出的板栗树专用肥，对比实验结果如表3所示：

表3施用普通肥与板栗树专用复合肥对板栗树元素吸收率的对比及对板栗树产量的影响

由上表可以看出本发明制备的板栗树专用复合肥能够被板栗树充分的吸收，并且还富含Fe、Zn、Na等板栗树所需的营养元素，对板栗树的正常生长提供了保障，改善了板栗树的长势，增加了板栗的产量，提高了经济效益。

Claims (8)

1.一种制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，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1.8:2.3-2.7混合，将温度升至129-135℃，搅拌速度为75-85r/min搅拌反应2h，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3.1-3.6，反应68-78min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15.5-15.9％，五氧化二磷含量为7.5-7.9％，钠含量为4.5-4.9％时，停止结晶并过滤，得到的滤饼即是磷酸二氢钠；

c、制备板栗树专用复合肥：向获得的滤液中加入板栗树所需的元素，并采取4℃/min的升温速度将滤液升温至28℃进行干燥，干燥44min后，当含水量为3.8％时，得到板栗树专用复合肥成品。

2.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，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板栗树专用复合肥的方法，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板栗树专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤a中磷酸的浓度为63-68％。

5.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，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板栗树专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤b中降温结晶的冷却温度为22-26℃。

7.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤c中板栗树所需的元素为钾、铁和锌。

8.根据权利要求1所述的制备磷酸二氢钠联产板栗树专用复合肥的方法，其特征在于：所述步骤c中板栗树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。