肥料磷酸氢钙和氯化钾生产磷酸二氢钾的工艺研究

摘要

本课题研究了硫酸和硫酸钾配成的硫酸氢钾同磷酸氢钙的复分解反应的动力学行为和用氯化钾、硫酸和肥料级磷酸氢钙为原料生产磷酸二氢钾的工艺.通过对不同粒径的白肥在不同温度下反应的研究,认为小颗粒白肥反应速度大于大颗粒.其中白肥和硫酸氢钾的复分解液固反应是扩散控制反应,并得出了反应的动力学方程.动力学模型是:∫[1-(1-a)<'-1/3>]da=3KM/ρr<,0><'2>t<'-2.2>∫Cdt 通过对该模型的实验探讨认为磷酸氢钙粒子不是理论意义的球形,可能具有从表面到内部的细孔.用时间的负2.2次方校正后的方程表示,随着反应的进行,形成的固态膜越来越厚,即扩散的阻力越来越大.工艺研究证明,用复分解反应来合成磷酸二氢钾是可行的;适宜的工艺条件是:硫酸的用量按与钙离子的比1:1~1.05,磷与钾的比1:1,反应的固液比用加入水的量控制在1:3~4,反应温度70-85℃;合成过程中钾的损失主要与白肥中的含氟量有关,磷的损失与体系中的硫酸用量、反应时间和液固比有关.过程主要参数同湿法磷酸的生产相似,故可以部分借用湿法磷酸浸取过程的研究结论.在制造磷酸二氢钾的过程中,根据K:P和S:Ca的比例,用甲醇沉淀时游离酸以磷酸形式萃取在甲醇中,硫酸根与钾离子沉淀出硫酸钾,调节产品中的硫酸钾和磷酸二氢钾组成比例,从而调节产品中的磷钾比.由此可以制造出不同磷钾比的复合肥.

目录

文摘

英文文摘

1引言

1.1磷酸二氢钾的用途

1.2课题的提出

1.3国内外磷酸二氢钾生产工艺研究现状

1.3.1中和法

1.3.2磷酸复分解法

1.3.3磷酸盐复分解法

1.3.4有机萃取法

1.3.5磷矿、无机酸和钾盐为原料的直接法

1.3.6电渗析法

1.3.7离子交换法

1.3.8磷酸二氢钙生产磷酸二氢钾

1.4课题研究的目的、方法

1.4.1研究目的

1.4.2研究方法

2研究的理论基础

2.1由氯化钾和硫酸反应制取硫酸氢钾

2.2白肥转化的化学基础

2.2.1湿法磷酸工艺

2.2.2磷酸氢钙和硫酸氢钾的液固反应

2.2.3硫酸钙的结晶

3实验的反应体系

3.1实验的反应体系的设计

3.2动力学模型建立和数据处理方法

4实验

4.1白肥在硫酸氢钾溶液中的分解率实验

4.1.1实验准备

4.1.2实验的原理和方案

4.1.3实验操作步骤

4.1.4数据及结果

4.1.5分解率实验结果讨论

4.1.6分解率实验小结

4.2反应动力学实验

4.2.1实验条件

4.2.2实验操作步骤

4.2.3实验数据处理方法

4.2.4动力学实验数据及结果

4.2.5对反应动力学常数K的讨论

4.2.6反应动力学常数K与温度的关系

4.2.7动力学研究小结

4.3全流程实验

4.3.1实验的原理和方案

4.3.2实验的准备

4.3.3实验操作

4.3.4实验条件

4.3.5实验结果

4.3.6实验的说明及讨论

4.3.7全流程实验小结

5结论

符号说明

参考文献

附录

致谢

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