磷酸和氯化钾复分解反应速率影响因素研究.pdf

第 39卷 第 3期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．39 No．3 2010年 3月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry M ar．2010 磷酸和氯化钾复分解反应速率的影响因素研究 刘义明，袁海斌 (四川宏达股份有限公司，四川 德阳 618400) 摘 要 ：研究了用磷酸和KC1复分解反应制备磷酸二氢钾反应速率的影响因素，考察了反应温度、压力、料液 蒸发面积对提高反应速率的影响，提出了选择反应器的工艺条件。 关键词 ：gI酸二氢钾；氯化钾 ；磷酸 中图分类号：TQ126．35 文献标识码 ：A 文章编号：1671．99o5(2O10)03．0013．02 磷酸二氢钾为水溶性并含有磷钾养分的复合肥 本反应的标准生成焓为65．44 ·otol～，为吸 料。其植物营养成分高，盐指数低，且不含氯化物， 热反应l4J，升高反应温度，有利于反应平衡向右进 对农作物种子、幼苗和根都没有灼伤的危险；并且其 行。此反应是中强酸制强酸过程，从反应体系中移 物理化学性能稳定，属于一致性溶解肥料，对土壤 出Ha是平衡向右进行的关键 ，从反应速率考虑， 适应性强nJ。无论是用于农作物种子的培育，还是 提高反应温度和反应物浓度，可以提高反应速率。 用于叶面喷施追肥，均具有显著的增产效益。同 由于磷酸二氢钾和氯化钾的混合物难以分离，为了 时，磷酸二氢钾作为无机类磷酸盐也是现代医学、 提高氯化钾的转化率，通常要求磷酸过量。 化学化工及食品工业的重要原料l22J。 在反应溶液中，存在 以下电离平衡： 磷酸二氢钾的生产方法按生产过程分主要有中 H +C1一：~ HC1十 和法、萃取法、离子交换法、磷酸盐复分解法、磷酸复 分子态HCl在溶液中遵循气体溶解平衡关系， 分解等方法l33J。中和法钾源 由氢氧化钾提供，成本 超过溶解度的HC1分子通过料液表面向气相主体 高，其他方法的钾由氯化钾提供 ，钾源原料成本便 传递，传质通量可表示为： 宜。萃取法的萃取剂循环量大，萃取剂有水溶解损 Q=C·S·(Pi一 ) 失，增加了成本和污染环境。离子交换法生产的磷 式中Q为传质通量，g·s ；C为扩散传质系数，g· 酸二氢钾溶液浓度低，结晶浓缩费用高。磷酸盐复 (m2·s·Pa)I1；S为扩散传递面积，m2；Pf为料液表 分解法工艺流程长，产品磷酸二氢钾和复分解产生 面的HC1分压，Pa；Po为料液气相主体的Ha分 的氯化盐分离困难。磷酸和氯化钾热复分解法生产 压 ，Pa。 磷酸二氢钾工艺流程短，副产品稀盐酸有附加价值， 提高料液温度、料液蒸发表面积，降低气相主体 产品综合价值高，是 目前众多厂家期望的工艺技术。 的HC1分压，可以加快 HCl的逸出。 此法副产物氯化氢腐蚀性强，设备选材困难，随着耐 下面实验研究各因素对反应速率的影响，为选 高温盐酸腐蚀的防腐材料的出现，将加大本工艺的 择工业化反应器打下基础。 工业化进程，因此，有必要对磷酸和氯化钾反应速率 2 买验 的影响因素进行研究。 2．1 药品与仪器 1 磷酸和氯化钾复分解过程分析 热法85％磷酸和氯化钾 (均为工业级)。电炉， 该法是将氯化钾溶解在磷酸溶液中，加热进行