第一节 产品定义及发展历程
1、定义
亚磷酸二氢钾白色晶体，易溶解，易溶于水；其分子式为：H2KO3P。相对密度2.338，熔点252.6C,溶于水，水溶液呈酸性。1％的磷酸二氢钾溶液PH值为4.6。不溶于醇。有潮解性。加热至400C时熔化而成透明的液体， 冷却后固化为不明的玻璃状偏磷酸钾。
2、发展历程
我国的磷酸盐工业经过几十年的发展，特别是二十世纪九十年代以来的高速发展，已形成了很大的规模，全 行业 取得了极其辉煌的成绩。目前我国磷化工生产企业在500家以上，磷酸盐生产能力约300万吨，产量约200万吨(实物)，共有60多个品种、100多个规格，就产量而言，可能是世界上仅次于美国的第2大磷酸盐生产大国。
第二节 产品特点及应用领域 分析
亚磷酸二氢钾用途广泛，可用于农药上作为农药杀虫剂、杀菌剂的中间体；同时也是一种高效的钾、磷肥料，使用后具有无污染、无毒、无残留等优点；在工业循环水中可作为直接的杀菌剂和钙镁离子的络合剂，可替代有机膦的水处理剂，减少环境污染。医药上用于使尿酸化，作营养剂。食用级产品在食品工业用于制造烘焙物，味精、发酵粉。饲料级用作饮料营养补充剂。
第三节 产业链概述
一、在产业链中的位置
产业链是一个包含价值链、企业链、供需链和空间链四个维度的概念。产业链的上游产业指处在整个产业链的开始端，提供原材料和零部件制造和生产的 行业 。亚磷酸二氢钾在产业链中处于中下游位置。
二、相关 行业 简述
经过几十年的发展，我国已形成一批磷酸盐骨干生产厂家，这些厂家大部分集中在云、贵、川、鄂等磷资源比较丰富和江苏、上海等靠近市场而技术力量又相对较强的地区。近几年，我国磷酸盐产品已形成自己的特色和优势，表现在：
（1）形成了合理的布局。我国黄磷生产能力的94%已集中到云南、贵州、四川、湖北等能源较丰富、能源价格较低的地区，这些地区又恰恰是我国的主要磷矿产区。这样，黄磷生产就兼具了矿石原料价格低、运输成本低、电价低的三重优势，保证了我国黄磷的低成本、低售价，从而有力的支撑起我国庞大的磷酸盐工业。
（2）产品质量进一步提高，品种增加。
（3）较好的实现了磷电结合，走出了一套适合我国国情的黄磷工业发展道路。
（4）综合利用资源和三废，提高了企业效益。
（5）在饲料磷酸钙盐生产上，形成了一套符合中国国情的工艺技术。
第四节 产品生产技术发展现状
1、中和法
中和法是将苛性钾或碳酸钾配成30%的溶液后送至中和器，在搅拌下与50%的磷酸溶液中和，控制温度在80-100℃，pH为4-5，中和产物经过滤、浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥后即得成品，结晶母液返回到浓缩工段进行回用。中和法生产磷酸二氢钾工艺流程，其化学反应式为：
H3PO4 +KOH = KH2PO4 + H2O
2H3PO4 +K2CO3 = 2KH2PO4 + H2O + CO2↑
中和法的特点是工艺流程短，技术成熟，设备少，产品质量高，能耗低，投资少。该法以热法磷酸和钾碱为原料，生产成本高，难以在农业上应用，主要用于生产食品、医药和工业级的磷酸二氢钾，今后此法产量会有较多下降，但目前尚无其它方法能动摇其产品在食品工业中的主导地位。当前，全国中和法磷酸二氢钾的生产能力占总生产能力的90%以上。
2、萃取法
萃取法分有机萃取法和无机萃取法，目前工业化的方法为有机萃取法。
有机萃取法是根据有机溶剂对不同化合物具有不同溶解度的特性，选择性地使用有机溶剂进行萃取分离来制取磷酸二氢钾的方法。它是在合适的有机溶剂(S)存在下，通过氯化钾和磷酸反应，生成的盐酸几乎被萃取到有机溶剂中，待分相、分离后，磷酸二氢钾从水相中结晶出来，经洗涤、干燥即得产品磷酸二氢钾，分离后母液循环使用；盐酸由反萃剂从有机相中反萃出来，萃取剂在过程中循环使用。其化学反应式为： H3PO4 +S=H3PO4•S
KCl+H3PO4•S=KH2PO4 +HCl•S
NH3•H2O+HCl•S=S+NH4Cl+H2O
近年来，用有机溶剂萃取湿法磷酸的工业过程进展很快，英国、以色列、美国、法国等国家都相继实现了工业化，溶剂萃取法成为精制磷酸最有效的方法之一，这就为用湿法磷酸制取KH2PO4提供了方便。采用有机溶剂萃取法，可选择性地对HCl或H3PO4进行萃取，可排除粗磷酸中的离子型杂质，制取的磷酸二氢钾产品质量高，能耗低，但磷酸回收率低，有机溶剂价格昂贵，对环境有污染。
国内采用有机萃取法生产磷酸二氢钾投产的工厂较多，年生产规模从1 000、3 000、5 000到30 000t不等，工艺技术日趋完善。该法产品质量高，可做到产品中w(KH2PO4)>99%，与中和法相比，产品生产成本可下降25%左右。
3、离子交换法
利用氯化钾溶液通过苯乙烯系阳离子交换树脂，从溶液中吸附K+，然后将磷酸二氢铵溶液通过树脂进行置换，制得磷酸二氢钾溶液，然后料液经浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥后得到成品磷酸二氢钾，结晶母液返回到浓缩工段进行回用。离子交换法生产磷酸二氢钾工艺流程见图3(略)，其化学反应式如下：
K++Cl-+NH4R=KR+NH4Cl
NH4++H2PO4-+KR=KH2PO4+NH4R
该法可用氨中和湿法磷酸除去大部分杂质得到较纯磷酸二氢铵溶液作为离子交换的原料，同时用较廉价的KCl代替中和法所用的KOH，与中和法相比生产成本有较大下降，但该法的蒸发量太大(1 t成品需要蒸发水15 m3)，能耗过高，且树脂价格昂贵，一次性投资较大。另外，每生产1t磷酸二氢钾要副产4t多6%的氯化铵稀溶液，产量大时后处理很麻烦；生产过程中，树脂还容易中毒而需全部更换，这就给生产带来麻烦和增大成本。
国内进行离子交换法生产磷酸二氢钾工艺开发的单位是湖北化学 研究 所。1980年，该所开发的离子交换法生产磷酸二氢钾工艺获国家发明奖。该所在黄梅县和武汉市无机盐化工厂分别进行了500t/a、1 000t/a离子交换法生产磷酸二氢钾的中间试验，根据考核，生产成本可比当时中和法低1/3，产品w (KH2PO4)>98%。
目前国内采用离子交换法生产磷酸二氢钾的厂家有天津滨海福利化工厂，生产能力1 000t/a。
4、复分解法
目前国内外所称的复分解法主要是指反应的实质为氯化钾中的钾离子与正磷酸的钠或铵盐中磷酸二氢根通过复分解反应生成磷酸二氢钾的生产工艺。其化学反应式为：
NaH2PO4+KCl=KH2PO4+NaCl
NH4H2PO4+KCl=KH2PO4+NH4Cl
反应后的料液可以根据NH4Cl -KH2PO4 -H2O或NaCl-KH2PO4 -H2O系统相图分离出磷酸二氢钾。
1)磷酸二氢钠复分解法。采用磷酸与碳酸钠反应制备磷酸二氢钠后再与氯化钾反应生成磷酸二氢钾的工艺流程。它是将氯化钾溶解后，按比例加入碳酸钠和磷酸，充分搅拌，调pH至4-5，加热浓缩至110℃后，经冷却结晶、离心分离、干燥后即得产品KH2PO4。
该法的特点是生产设备简单，反应条件平和，操作方便，没有污染，质量可靠，据称成本较中和法每吨可下降1 000元以上。该法的产品质量不如中和法，会含有少量氯化钠。从分离KH2PO4结晶后的母液中回收氯化钠耗能高，价值低。
2)磷酸二氢铵复分解法。采用磷酸与碳酸氢铵反应制备磷酸二氢铵后再与氯化钾反应生成磷酸二氢钾的工艺流程。它是将水、氯化钾、碳酸氢铵按比例投料，然后加入规定量的磷酸，充分搅拌后，调pH值，加热浓缩至110℃后，经冷却结晶、离心分离、干燥后即得产品KH2PO4，离心分离所得母液浓缩即为含氮、磷、钾等多元素复合肥。
该工艺没有三废排放，生产成本较中和法可低1 600元/t，较结晶法、萃取法、离子交换法可低1 000元/t。但产品质量不如中和法、萃取法、离子交换法，只可做农用，因此，其产品的价值会大大低于其它方法。目前焦作大学正在进行6 000t/a复分解法生产技术的转让。
目前国内采用氯化钾复分解法生产磷酸二氢钾的厂家有徐州润嘉东方化工有限公司(原江苏北方氯碱集团东方化工厂)，生产能力1 000t/a。
5、直接法
以磷矿、硫酸和钾盐为原料生产磷酸二氢钾的工艺是在国际磷酸盐制造者协会的技术会议上，由爱尔兰哥尔丁肥料公司首次公布，被认为是生产磷酸二氢钾比较经济的方法，随后，以色列、美国、日本等国都相继进行了 研究 并有所发展。该法是将硫酸与氯化钾反应生成硫酸氢钾和氯化氢，氯化氢经水吸收作为副产物盐酸，而硫酸氢钾、过量的硫酸再与磷矿反应生成磷酸二氢钾、氢氟酸与磷酸的混合液及磷石膏，加入SiO2脱氟得到的四氟化硅，用水(或氢氧化钠)吸收作为副产物氟硅酸(或氟硅酸钠)，反应式如下：
KCl+H2SO4=KHSO4+HCl↑
2Ca5F(PO4)3+3KHSO4+7H2SO4+20H2O=3KH2PO4+3H3PO4+10CaSO4•2H2O↓+2HF
4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O
将转化液过滤，滤渣为磷石膏，滤液为磷酸二氢钾与磷酸的混合液(简称磷钾液)，经浓缩后用甲醇沉淀，得到磷酸二氢钾，经过滤、洗涤、干燥得到产品磷酸二氢钾，滤液经蒸馏回收甲醇并得到较纯的磷酸。
以色列Rotem公司采用在此基础上改进了的直接法流程，其改进之处是磷酸二氢钾的分离不使用溶剂萃取。Rotem公司于1987年在美国申请了该工艺的专利，1988年进行中试，1990年建设了一座工业规模装置，于1993年8月投产。该新工艺使用了较廉价的原料——磷矿石、硫酸和氯化钾，而不是现有磷酸二氢钾工艺所使用的价格较高的工业级磷酸和氢氧化钾，磷酸二氢钾生产成本2000元/t。
第五节 产品生产工艺特点或流程
产品以亚磷酸和碳酸钾为原料，经溶解、过滤、中和反应、精制、结晶而成。
磷酸二氢钾是一种高效、高浓度的复合肥，磷、钾均能被作物吸收，且溶解性能好，适合滴灌和喷施。磷酸二氢钾的生产方法主要有中和法、直接法、萃取法、复分解法、离子交换法等。我国生产的磷酸二氢钾主要采用中和法，该法工艺简单，但所用原料价格高，生产成本高。以磷矿、硫酸和钾盐为原料的直接法工艺被认为是成本较低的磷酸二氢钾生产方法。
第六节 国内外生产技术发展趋势 分析
目前溶剂萃取法是国内外湿法磷酸净化技术实现产业化前景最好的技术。
国外比较成功的具有代表性的溶剂萃取法 技术工艺 主要有IMI法、TBP萃取净化法和Buden．heim法等。IMI法由以色列矿产公司开发，该流程以二异丙基醚和异丁醇混合溶剂为萃取剂，湿法磷酸与萃取剂在0～2℃的低温下混合，荷载磷酸的有机相经洗涤、反萃、脱色后得到稀磷酸产品，再经浓缩后得工业级85％磷酸，萃余水相回收萃取剂后，加入碳酸钙或石灰乳反应生产肥料或饲料级磷酸氢钙。TBP萃取净化法是美国圣一哥班公司和中央玻璃公司开发的以TBP(磷酸三丁脂)为萃取剂的湿法磷酸精制工艺，其优点是萃取剂水溶性小，无需回收，但萃取后的有机相中金属离子杂质和硫酸根含量偏高，需在萃取前后增大化学净化和离子交换的处理容量，其最终产品质量也能达到工业级85％酸的标准。Buden．heim法是德国Budenheim 公司开发的湿法磷酸精制工艺，该工艺特点是溶剂萃取与离子交换树脂法相结合，萃取剂采用异丙醇，离子交换树脂采用H型阳离子交换树脂，最后得到的产品为工业级75％磷酸。此外，还有已实现工业化的日本东洋曹达的T0yo ProceSS法，英国的Aibright—WilSon法等。
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