[发明专利]一种一步脱水聚合制备焦磷酸钾联产水溶肥的方法及装置

说明书

本发明公开了一种一步脱水聚合制备焦磷酸钾联产水溶肥的方法及装置，涉及焦磷酸钾和水溶肥料制备技术领域。利用磷酸与氢氧化钾或碳酸钾实现焦磷酸钾的连续工业化生产，将钾源溶液、磷酸和催化剂反应后形成中和液，中和液中的水份在聚合塔顶部的火焰区被高温瞬间蒸发，固体物质即刻聚合为焦磷酸钾，脱水干燥和聚合在一个步骤中完成，产品制备效率更高。利用工业排放的一氧化碳尾气做为喷雾聚合塔烧嘴环的燃料，节省了天然气或氢气的使用，显著降低了成本，更利于实现规模化生产。联产的水溶肥料养分高，营养元素全，特别添加了亚磷酸氢二钾和海藻酸，具有提质增产、防病抗病的功能。本发明工艺流程短，生产连续性强，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及焦磷酸钾和水溶肥料制备领域，具体涉及一种一步脱水聚合制备焦磷酸钾联产水溶肥的方法及装置。

背景技术

焦磷酸钾通常为白色粉状和无色晶体状，极易吸湿而潮解，无水物分子式K₄P₂O₇，相对密度2.534，熔点1109℃，水溶液呈碱性，1％水溶液的pH值约为10.5。焦磷酸钾具有溶解度高、水解缓慢特性，可作为配制长效液体水溶肥料的原料，配制的液体肥低温不结晶；焦磷酸钾在农业上可用于土壤改良，是一种高效的磷钾复合肥料，添加适量的微量元素可制成多元素高效的高养分大量元素水溶肥料，可用于灌溉施肥、叶面施肥、无土栽培等。工业上用于无氰电镀、表面处理、高档洗涤剂、油漆涂料、清洁剂、分散剂、缓冲剂等；食品级用于食品加工的乳化剂、组织改进剂、鳌合剂、品质改良剂等。

CN102001639A公开了一种两步法连续生产焦磷酸钾的方法，该方法采用的制备步骤是先制取磷酸氢二钾，再将磷酸氢二钾的溶液加热固化，最后在旋转的卧式聚合炉500-600℃条件下聚合，生成焦磷酸钾产品。该生产方法分两步，工艺流程长，采用导热油作为传热方式，传热速率较慢，产业化效率低。CN105967165A公开了一种电镀级焦磷酸钾的生产工艺及装置，使用磷酸与氢氧化钾为原料，先中和过滤后进行浓缩，浓缩后干燥再进入动态聚合炉聚合，得到焦磷酸钾，其工艺流程复杂，设备投入大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一步脱水聚合制备焦磷酸钾联产水溶肥的方法及装置，解决现有焦磷酸钾工艺流程长、制备效率低的问题，同时联产长效缓释功能型水溶肥。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种一步脱水聚合制备焦磷酸钾联产水溶肥的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.将氢氧化钾或碳酸钾溶液、磷酸溶液、催化剂按质量比50～70:30～50:0.01～0.1混合，控制其中钾和磷的摩尔比为2:1，在中和槽内搅拌反应30min得到中和液，控制反应温度60～80℃；

S2.将中和液通过喷雾泵泵入聚合塔，从顶部喷雾嘴喷出，喷雾嘴外围设置有烧嘴环，烧嘴环以CO含量≥70％的尾气为燃料形成高温火焰区，控制火焰区温度为500～600℃，中和液流量为5～20m3/h；

S3.反应后收集聚合塔底部的聚合固体物经冷却筛分后粉剂得到焦磷酸钾产品；块状固体直接输送至液体肥生产线生产液体大量元素水溶肥；

S4.尾气携带的聚合物经旋风分离器分离收集在集粉料仓，输送至大量元素水溶肥固体产品生产线生产大量元素水溶肥，尾气经洗涤后自然排放；

其中，氢氧化钾溶液浓度为43％～73％，碳酸钾溶液浓度为50％，磷酸溶液浓度为75％～85％，催化剂为硝酸钾、硝酸铵或硝铵磷中的至少一种。

更进一步的技术方案是所述喷雾聚合塔内压力保持在0.1～0.5kPa。