磷酸二氢钾现状及生产方法比较

磷酸二氢钾的性质：磷酸二氢钾，是无色四方晶体或白色结晶性粉末。相对密度。熔点℃。易溶于水，90℃时，为100ml水，水溶液呈酸性，1%磷酸二氢钾溶液的pH值为。不溶于。有潮解性。加热至400℃时熔化而成透明的液体，冷却后固化为不透明的玻璃状偏磷酸钾。

主要用途： 1、工业用途

工业上用作缓冲剂、培养剂；也用作细菌培养剂合成清洒的调味剂，制偏磷酸钾的原料，酿造酵母的培养剂、强化剂、膨松剂、发酵助剂。

2、农业用途

农业上用作高效磷钾复合肥；磷酸二氢钾产品广泛适用于各类型经济作物、粮食、瓜果、蔬菜等几乎全部类型的作物，各省均由当地的农科院所、土肥站等专家机构针对磷酸二氢钾适用于各类典型作物进行了很多的相关应用实验，通过各地对各类型作物的实际施用效果证明磷酸二氢钾具有显着增产增收、改量优化品质、抗倒伏、抗病虫害、防治早衰等许多优良作用，并且具有克服作物生长后期根系老化吸收能力下降而导致的营养不足的作用。磷酸二氢钾属新型高浓度磷钾二元素复合肥料，其中含五氧化二磷52%左右，含氧化二钾34%左右。烤烟需磷、钾量大，特别是需钾量大。磷酸二氢钾是用于烤烟的一种较为理想的新型肥料。为了探索磷酸二氢钾在烤烟上的使用价值和施用方法，以提高烟叶品质。磷酸二氢钾用在棉花上能够控制棉花徒长，增加植株花苞数量。磷酸二氢钾广泛运用于滴管喷灌系统中。

肥料典型特点：磷酸二氢钾是一种磷钾高效复合肥，也是一种重要的生长调节剂。

它具有促进农作物光合作用，迅速补充土壤有效营养元素，提高土壤肥力，极易被作物所吸收利用，促进茎、杆、粒的生长，使作物苗旺杆壮，根粗叶茂，籽粒饱满，早熟增收，增加千粒重，提高结实率，增强作物抗倒伏、抗寒、抗旱、抗病虫害能力，改善作物品质等显着功能。

磷酸二氢钾具有用量少、肥效高、易吸收、见效快、使用方便、增产效果显着等特点。是无毒、无害、无残留的绿色肥料。具体来讲，有以下主要特点：

1.无氯，盐指数低，能溶于水。富含磷钾养分，安全无毒，久存不失效。 2.能缓冲土壤酸碱变化，稳定土壤的pH值。可促进花卉根际微生物菌群生长繁殖。可改良土壤，使花卉根系发达，叶片肥厚浓绿，茎杆粗壮，抗病性、抗逆性增强。

3.用于叶面喷施时吸收利用率高达80%至90%，能调节花卉生长，在关键时刻补足营养。在有些花木上施用，能明显延长保鲜期，使其运输质量提高，因此很适合切花生产上使用。

4.用量少，效果明显。磷酸二氢钾中的钾离子和磷酸根离子，能直接被各类作物吸收利用，效果快而明显。

适用范围：磷酸二氢钾几乎适用于任何类型土壤及各种粮食作物、经济作物，如禾类、麦类、薯类、豆类、高梁、玉米、棉花、油料作物、蔬菜、瓜果、果树、药材、花卉、麻类、茶叶、食用菌、烟叶、甘蔗、甜菜等，还可作为其它肥料的基料。

常见施用方法：磷酸二氢钾的盐值极低,是理想的叶施肥料。加之它施用量少,能广泛用于浸种、浸根、药物拌种、浇灌和叶面喷施,对农作物加速灌浆、促进代谢、抵御干热风及防止倒伏等方面均有显着效果。用作农作物底肥及农作物中后期叶面喷肥,广泛施用于各种粮食、经济作物及瓜果、蔬菜等(如:水稻、小麦、玉米、甘蔗、大豆、棉花、亚麻、水果、蔬菜和烟草等各种作物) ,尤其适用于烟草、柑橘、茶叶、西瓜等忌氯作物,是农业部指定推广发展的优良化肥品种。

专家研究：新疆、河南、黑龙江、山东、云南等省均由当地的农科院所、土肥站等专家机构针对磷酸二氢钾适用于各类典型作物进行了很多的相关应用实验，通过各地对各类型作物的实际施用效果证明磷酸二氢钾具有显着增产增收、改量优化品质、抗倒伏、抗病虫害、防治早衰等许多优良作用，并且具有克服作物生长后期根系老化吸收能力下降而导致的营养不足的作用。近年来,不仅发现磷酸二氢钾的显着增产、抗旱、耐寒作用,而且还发现其对防治作物病虫害也有特殊作用可用于浸种、拌种、沾根、灌根、叶面喷施、根施。在作物生长关键时期使用既经济、收效更大。如播种前种子浸种、拌种；粮食作物的拔节期、打苞期、孕穗期；棉花、油菜、花生、蔬菜、薯类的苗期、盛花期使用效果最好，增产幅度一般在10～40％。 二、磷酸二氢钾行业标准： 1、工、农业用磷酸二氢钾行业标准

表1 磷酸二氢钾的技术指标

%（m/m） 工业 一等品 合格品 农业 一等品 合格品 项目指标 磷酸二氢钾（KH2PO4以干基计）含量≥ 水分≤ PH值 水不溶物含量≤ 氯化物含量≤ 铁（Fe）含量≤ 砷（As）含量≤ ~ ~ — — — — — — — — — — — 重金属（以Pb计）含量≤ 氧化钾（K2O以干基计）含量≥ — — — 2、食品添加剂磷酸二氢钾行业标准

表2 磷酸二氢钾技术指标 %

（m/m）

项目指标 磷酸二氢钾（KH2PO4以干基计）含量，%≥ 干燥失重含量 ，%≤ 含量 ，%≤ 砷（As）含量，%≤ 重金属（以Pb计）含量 ，%≤ （以F计）含量，% ≤ 铅（以Pb计）含量，% ≤ 三、磷酸二氢钾的生产工艺

概述

磷酸二氢钾的生产方法很多，大致概括为中和法、萃取法、离子交换法、复分解法、直接法、结晶法和电解法等。以色列Rotem公司采用改进的直接法生产工艺，其低成本具有很强的国际竞争优势，在我国，生产工艺多采用中和法，其次还有有机萃取法、复分解法、离子交换法，直接法尚未实现工业化。 1、中和法

食品级 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，其化学反应式为：H3PO4+KOH=KH2PO4+H2O2H3PO4+K2CO3=2KH2PO4+H2O+CO2↑

中和法的特点：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。萃取法生产磷酸二氢钾工艺，其化学反应式为：H3PO4+S=H3PO4SKCl+H3PO4S=KH2PO4+HClSNH3H2O+HClS=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1000、3000、5000到30000t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，其化学反应式如下：K++Cl-+NH4R=KR+NH4ClNH4++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(1t成品需要蒸发水15m3)，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、1000t/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武汉南轻精细化工有限公司，生产能力10000t/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+NaClNH4H2PO4+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1000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，工艺流程见图4。该工艺没有三废排放，生产成本较中和法可低1600元/t，较结晶法、萃取法、离子交换法可低1000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6000t/a复分解法生产技术的转让。 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)。 6、结晶法

7、 结晶法是根据H3PO4-KH2PO4-KCl-H2O系统中，在不同温度下KH2PO4在H3PO4溶液中的溶解度变化来分离制得KH2PO4，反应方程式：H3PO4＋KC1=KH2PO4+HCl

8、 该法生产磷酸二氢钾，经济上比中和法优越，但是（1）该法是在酸性介

质高温下（170℃左右）反应，对设备的要求非常苛刻，而且极易被腐蚀，不仅一次性投资大，而且大幅度地增加成本。（2）由于HCl的溢出，需要吸收装置，不注意会形成污染；（3）质量较差，含3%左右的氯离子和少量磷酸。 四、磷酸二氢钾主要生产工艺的比较

目前我国磷酸二氢钾生产企业，中化涪陵化工采用四川大学开发的有机溶剂萃取法生产磷酸二氢钾。欣龙控股（集团）股份有限公司在湖北宜昌投资的宜昌欣龙化工新材料有限公司，经过多年的科技攻关，开发成功并拥有自主知识产权的全新的磷酸二氢钾生产工艺。该工艺除了主要生产磷酸二氢钾外，还可以充分利用生产过程中的下脚料产出聚合氯化铝和复合肥及其他副产品。该工艺提高了原料利用率，解决了磷化工生产成本高、环境污染严重的问题。欣龙集团采用新工艺建设高级磷酸二氢钾肥料生产装置，该项目一期投资亿元，新建年产10万吨的生产装置，2004年4月投产试运行、7月正式运行。2005年又投资5个亿建设二期项目，项目建成后将成为全国最大的新法磷酸二氢钾生产基地，形成年产磷酸二氢钾50万吨，副产品100万吨的生产规模，实现销售收入40~60亿元。其他磷酸二氢钾生产厂家均采用热法磷酸加氢氧化钾的直接生产工艺。

表3 磷酸二氢钾生产工艺的比较

生产工艺 优点 工艺流程短，技术成中和法 应用，主要用于生产食熟，设备少，产品质量高，能耗低，投资少 品、医药和工业级的磷酸二氢钾 缺点 生产成本高，难以在上萃取法 可选择性地对HCl或H3磷酸回收率低，有机溶PO4进行萃取，可排除剂价格昂贵成本高，对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 以磷酸二氢铵溶液作为离子交换的原料，同时离子交换法 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 环境有污染 该法的蒸发量太大(1t成品需要蒸发水15m3)，能耗过高，且树脂价格昂贵，一次性投资较大 生产设备简单，反应条产品质量不如中和法、复分解法 件平和，操作方便，没萃取法和离子交换法，有污染，生产成本低 产品只可用作农用 能耗高，对设备腐蚀性强，因反应生成难容的直接法 工艺简单，投资少 焦磷酸钾、偏磷酸钾和聚磷酸钾，导致产品质量较差 对设备腐蚀性强，一次结晶法 生产成本优于中和法，性投资大，有一定的环生产制造成本较低 境污染，产品质量比较差 五、目前全国磷酸二氢钾的主要生产厂家基本情况统计

表4 我国磷酸二氢钾主要生产企业情况

序号 1 企业名称 宜昌欣龙化工新材料有限公司 地址 湖北宜昌 产能/万吨 10 2 3 4 中化涪陵化工 武汉无机盐化工厂 四川宏达化工股份有限公司什化分公司 重庆市 湖北武汉 四川什邡 2 5 3 5 5 7 8 9 成都川科化工有限公司 什邡安达化工有限公司 四川川西兴达化工厂 四川川鸿磷化工有限公司 四川蓝剑化工（集团）有限责任公司 四川成都 四川什邡 四川什邡 四川什邡 四川成都 2 2 2 2 2 10 11 12 云南五矿新化股份有限公司 无极县鑫汇化工有限公司 内蒙古托克托华奥化工有限公司 云南昆明 河北无极 内蒙古呼和浩特 13 武汉葛化集团有限公司无机盐化工厂 湖北武汉 1 14 15 16 17 18 19 20 21 22 武汉市华创化工有限公司 四川省什邡金大化工有限公司 四川省什邡市四通化工厂 绵阳川江磷化工总公司 四川什邡泰来化工有限公司 绵竹市六合化工有限责任公司 广汉雅和化工有限公司 成都化工股份有限公司 连云港黔绵化工厂 湖北武汉 四川什邡 四川什邡 四川绵阳 四川什邡 四川绵竹 四川广汉 四川新津 江苏连云港 1 1 1 1 1 1 1 1 1 根据2009年产量统计数据分析有，我国磷酸二氢钾生产区域结构为：四川省占%，湖北省占%，云南省占%，山东省占%，其他省份占%。

六、我国磷酸二氢钾市场供需分析（以下数据分析来源于2010年的市场分析数

据）

2003—2009年我国磷酸二氢钾需求量高速增长，年均增长率达35%（见下表），其中80%磷酸二氢钾的需求来源于农业发展迅速的华东、华北、华中地区。

表5 2003—2009年我国磷酸二氢钾产量及国内市场需求量 年份 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 产量/万吨 同比增长/ % 需求量 同比增长/% 2011——2015年我国磷酸二氢钾的生产规模和市场需求预测

表6 2011—2015年我国磷酸二氢钾生产规模和市场需求预测 年份 2011 2012 2013 产能/万吨 70 78 85 市场需求/万吨 75 80 89 2014 2015 93 100 98 110 预计2010年我国农用磷酸二氢钾需求量大约为40万吨，占总需求量的50%左右。工业上，我国2009年磷酸二氢钾的需求量为万吨，随着我国经济的迅速发展，按磷酸二氢钾总的需求增长率35%计算，2011年我国工业磷酸二氢钾需求量在28万吨左右，其主要用在医药、食品、化妆及洗涤用品企业。 国际市场方面，北美、东亚、大洋洲、非洲、东南亚等地区是我国磷酸二氢钾的主要出口区域，从2009年的海关出口数据来看，磷酸二氢钾的出口量为5万吨，2008年的经济危机严重影响了出口量，业内人士预计到2011年我国磷酸二氢钾的出口量将逐渐恢复到10万吨。 七、影响磷酸二氢钾的市场需求的因素分析

1、传统磷酸二氢钾的生产工艺，是以热法磷酸和苛性钾为主要原料，通过中和反应生产磷酸二氢钾。存在生产能耗大，污染严重的缺点，磷酸二氢钾生产成本居高不下，价格高，农民不敢问津。

2、由于磷酸二氢钾高昂的价格，致使假冒伪劣产品出现，严重影响和破坏了磷酸二氢钾的声誉，致使农民对磷酸二氢钾的疑虑和抵触。

进过近几年的一些地区的示范施用，磷酸二氢钾的优越特性正逐渐被规模化农业种植区和广大农民所认识、接受，实施热情高涨，导致目前市场磷酸二氢钾供不应求，价格也逐步上涨。如何高效、无污染，大批量的生产出高质量、低价格的磷酸二氢铵产品，满足农民的需求，已成为关乎农业可持续发展的紧迫需求。

随着我国农民收入逐渐增加，购买力有所提高，加之科学种田知识的普及，越来越多的农民开始认可并看好磷酸二氢钾。尽管磷酸二氢钾的价格比尿素高不

少，但因你有效养分含量高，投入产出比好，优势十分突出。目前磷酸二氢钾的利用率几乎可达100%，因此使用磷酸二氢钾可以让农民少投入多产出，这位磷酸二氢钾的推广提供了广阔的市场空间。 附件：1、磷酸二氢钾市场投资现状分析

2、以湿法磷酸生产磷酸二氢钾的生产工艺研究