磷酸脲

中文名称    磷酸脲

中文同名    尿素磷酸盐

英文名称    carbamide phosphate

化学式       CH7N2O5P

分子量       158.05

CAS编号   4861-19-2

质检信息

质检项目               指标值

含量，%                 ≥98%

灼烧残渣(以硫酸盐计)，％ ≤0.01

酸度(以H+计)/(mmol/100g) ≤3.4

PSA：            156.68000

LOGP：          -0.50420

蒸气压 1.41mmHg at 25°C

水溶性 50 mg/mL

闪点  311.2°C

熔点  116-118?°C (dec.)(lit.)

沸点  158°C at 760 mmHg

化学特性

磷酸脲为无色透明棱柱状晶体。 易溶于水，其水溶液呈酸性；不溶于醚类、甲苯、四氯化碳和二恶烷中。

产品用途

1.磷酸脲用作牛、羊、马反刍动物饲料添加物，还可作阻燃剂、金属表面处理剂、清洗剂等

2.磷酸脲是优良的饲料添加剂，可为牲畜提供磷和非蛋白氮(尿素态氮)两种营养元素，特别适用于反刍动物饲用，能减缓牛、羊瘤胃和血中氮的释放和传递速度，安全性比尿素高。也是一种高浓度氮磷复合肥料，适于碱性土壤，对水稻、小麦、油菜等作物均有增产效果。还用作阻燃剂、金属表面处理剂、发酵营养剂、清洗剂和净化磷酸用助剂。

3.效化肥：其特性对植物早、中期的施用效果，明显优于尿素、磷铵、磷酸二氢钾等传统化肥。

4.磷酸脲是一种优良的饲料添加剂，它为性畜提供磷和非蛋白氮（尿素态氮）两种营养元素，安全性比尿素高。它还是一种高浓度氮磷复合肥料（总养分元素61%），适用于碱性土壤。除用作饲料、肥料外，还可以作阻燃剂，金属表面处理剂、发酵营养剂、清洗剂及净化磷酸用助剂等。

 

储藏措施

1.储存于阴凉、通风的库房。

2.应与氧化剂、食用化学品分开存放，切忌混储。

3.保持容器密封。

4.远离火种、热源，防止阳光直射。

5.库房必须安装避雷设备。

6.排风系统应设有导除静电的接地装置。

7.采用防爆型照明、通风设置。

8.禁止使用易产生火花的设备和工具。

9.储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。

10.防止粉尘和气溶胶生成。

急救措施 

【食入】摄入不可能。但是，如果摄入，获得紧急医疗照顾。

【吸入】如果克服被曝光，将受害人转移到空气新鲜处。给予吸氧或人工呼吸。获得紧急医疗照顾。迅速采取行动是至关重要的。

【皮肤】立即脱去污染的衣着。彻底清洗皮肤，用温和的肥皂/水。W /温水冲洗15分钟。如果是粘的，首先使用无水清洁。寻求医疗照顾，如果不良影响或刺激。

【眼睛】眼睛接触的情况下，立即用清水冲洗20-30分钟。经常收回眼皮。获得紧急医疗照顾。

生产方法

二次结晶法将含50%P2O5的湿法磷酸和60%(质量)的尿素溶液加入混合反应器中，在110℃混合后用泵送入真空蒸发器中进行浓缩，再离心分离、干燥，制得磷酸脲成品。为得到饲料级产品，可进行二次结晶。分离后母液经浓缩，再返回混合反应器加以利用。其H3PO4+CO(NH2)2→H3PO4?CO(NH2)2真空浓缩一步法将含25%P2O5的稀磷酸(含6%杂质)用烧碱预处理并倾析以除去氟硅酸钠，然后将其加到有熔融尿素的间歇反应槽内，配料比为21g尿素对100g磷酸溶液。在此条件下，磷酸脲完全溶解，然后将稀溶液预热，再进入真空浓缩器(P＜13.3×100Pa)于60℃进行浓缩。然后送到结晶器中冷却至20℃析出结晶。料浆在母液澄清槽中倾析，产品经少量水洗涤、干燥，制得磷酸脲成品。其H3PO4+CO(NH2)2→H3PO4?CO(NH2)2。

磷酸脲PH值小于2，在兴起的水溶肥料使用效果更为显著。众所周知，水肥一体滴灌设施使用最忌堵塞管道，堵塞管道原因主要是钙、镁、铝等金属盐沉淀。采用磷酸脲作为氮、磷源之一，能够使用肥料的同时，清理管道。因此，磷酸脲可以作为一种较佳的水溶肥料原料。

磷酸脲大规模农业使用，是否会导致土壤酸化问题。试验表明，磷酸脲施用于土壤后，PH值快速下降，2小时后，PH值慢慢上升，3天后，PH值基本恢复土壤原先的PH值。分析原因是随着尿素不断分解，和土壤中长期物质平衡，使酸性不会影响土壤酸碱度。而农作物根际磷的吸收得到更好。

目前，磷酸脲的制备工艺有①常压结晶工艺，即采用低浓度湿法或热法磷酸和尿素按摩尔比1:1的比例进行反应，冷却结晶、过滤、干燥得到磷酸脲产品。但该工艺流程长、能耗高、操作难度大、回收率低、产品品质较差、产生的废液需要额外进行处理等缺点。②浓缩结晶工艺，即采用湿法磷酸及尿素为原料，真空浓缩结晶、过滤、干燥、分筛得到磷酸脲产品。但该工艺过程中物料的浓缩结晶需要大量的热量，造成该工艺过程能耗较大，使得生产成本较高。③常压浓缩工艺，即采用P2O5重量比为54%的湿法磷酸和尿素为原料连续制取磷酸脲的方法，磷酸和尿素连续进入反应器，在约200 cF温度下通入压缩空气进行吹扫带走部分水分，得到的料液进入结晶器，形成磷酸脲结晶，在结晶器底部同样设置空气吹扫，带走水分，得到的物料通过热空气烘干、空气冷却、分筛后得到适用于肥料的磷酸脲产品。在此过程中为保持反应温度也需要提供大量的额外热能，这同样增加了工艺的能耗。④直接合成工艺，即采用磷酸重量浓度大于90%的高浓度磷酸与尿素在70°C下反应制取磷酸脲晶体产品，所得到的产品中水分含量在0.3?0.7%之间，同时在其中添加不同的微量元素用于饲料添加剂。该工艺过程采用重量浓度为90%?100%的磷酸作为原料，因而在市场上几乎不能采购到高浓度磷酸产品，只能自己生产，使得该流程工业化较难实现。⑤磷酐磷酸混合工艺，即采用磷酸重量浓度大于85%的高浓度磷酸与磷酐混合，形成过磷酸，再与尿素混合反应，冷却，形成块状磷酸脲，再粉碎包装。该工艺过程采用磷酐作为原料，成本增大。

—种磷酸脲的生产方法，包含以下操作步骤:

(I)将工业磷酸、尿素按比例加入混合槽中混合，形成磷酸脲溶液，加热至90?140°c，得热磷酸脲溶液；

(2)将步骤(I)中热磷酸脲溶液干燥，使其形成粉状磷酸脲。

优选的是，向所述磷酸脲溶液中添加磷酸脲溶液质量百分数0.1?5%的添加剂。

优选的是，所述的添加剂为硝酸盐和/或醛类。

优选的是，所述的硝酸盐为硝酸钙、硝酸铵、硝酸钾中的至少一种;所述的醛类为甲醛和/或乙醛。

优选的是，步骤(I)中工业磷酸和尿素成0.9?1.1:1摩尔比。

优选的是，步骤(I)中所述的混合槽为真空反应器，加热过程中真空度为O?0.08MPa。

优选的是，步骤(I)中所述的工业磷酸质量浓度275%。

优选的是，步骤(2)中为进行喷雾干燥。

制备方法

其一、常压结晶工艺:

采用低浓度湿法或热法磷酸和尿素按摩尔比1:1的比例进行反应，冷却结晶、过滤、干燥得到磷酸脲产品；过滤得到的母液则进行循环利用。该制备工艺在德国专利DE28649、美国专利US1440056、US3713802、比利时专利BE665219、中国专利CN200810162968.9中均有描述。

常压结晶工艺中由于采用的磷酸浓度相对较低，由其带入的水分量较大，由于磷酸脲易溶于水，该制备过程磷酸脲结晶过滤后产生的母液中溶解了部分的磷酸脲造成该工艺回收率较低，为提高产品的回收率需对母液进行处理。美国专利US4461913提出部分母液循环方式提高原料的回收率，其循环母液量与加入原料(磷酸和尿素)的重量比为2:I，该法可使回收率提高至80%，而剩余的20%和无机杂质及含氮物质则留在最终母液中，最终母液用于加工成其他液态或固体肥料。文献“Yousef A.Mubarak, ‘Production ofCrystalline Urea Phosphate using the Untreated Jordanian Wet Process PhosphoricAcid，，Engineering Sciences, Volume 38，N0.1，2011” 则研究了 母液循环量、结晶温度与回收率的关系，提出了结晶温度降低至5°C可使产品回收率大于90%。中国专利CN200810068832.1釆用P2O5重量浓度为25~50%的湿法磷酸，在装有搅拌装置和加热装置的反应爸中加热至60~95°C ;加入磷酸总量0.1~1.2%。的反应活化剂和磷酸总量的0.2~1.0%。的悬浮剂，加入与磷酸摩尔比为1.0~1.4的尿素，保持反应温度0.5~

1.5h后，降温结晶、分离、干燥得到产品，分离母液用于生产木材阻燃剂或肥料。中国专利CN201110328008.7采用磷酸和硫酸配制成氢离子浓度为11~17mol/L的混合酸，混合酸中磷酸重量浓度以P2O5计为45~57%，将混合酸加热至75~95°C后加入反应量的尿素，搅拌反应后得到料浆，料浆冷却至45~65°C过滤结晶、干燥得到饲料级磷酸脲产品，母液进一步冷却至20~25°C，分离上层清液制取肥料，下层稠液返至料浆中进行下一步结晶。在文献 “Gerald Martin，‘MAGNUM-P44?, A REVOLUTIONARY PHOSPHATE FERTILIZER (a)，，IFATechnical Conference , Chennai, India 24-27 September 2002”中米用湿法憐酸与尿素反应，冷却结晶、过滤得到磷酸脲产品，过滤母液全部用于制取其他肥料。苏联“ II ayllpcsec”公司在100吨/日的试验装置中，研究和试验了在110°C条件下69%的尿素水溶液与P2O5重量浓度为50%的湿法磷酸为原料采用二次结晶制备磷酸脲的方法。

由于磷酸脲的热稳定性较差，在较高温度水溶液中会发生分解生成磷酸铵盐，因而采用该工艺无法实现常压蒸发，使得磷酸带入的水分逐渐增多，必然造成母液不能完全循环使用，需要外排部分的母液，这在一方面降低了产品的回收率，另一方面外排的母液需要进行必要的处理，需增加母液的处理的工序及设备，造成工艺流程长、投资较大等缺点。同时，母液循环会造成原料中引入的杂质累积会影响最终磷酸脲产品的品质。磷酸脲晶体的过滤采用离心分离，增加了生产能耗。过滤得到的晶体中还含有水分必须通过干燥才能得到合格的产品。由于磷酸脲的热稳定性较差，在过高的温度下会产生分解生成磷酸铵盐，而磷酸脲又具有吸湿性在温度较低时干燥时间非常漫长，因此其干燥过程操作温度期间较窄，增加了操作控制难度。整个干燥过程需要大量的热能，增加了能耗。

总体来讲，常压结晶工艺虽然能采用价格较为便宜的湿法磷酸作为原料，但从其工艺过程来看具有工艺流程长、能耗高、操作难度大、回收率低、产品品质较差、产生的废液需要额外进行处理等缺点。

其二、浓缩结晶工艺:

英国专利GB1208632中介绍了一种真空蒸发连续生产磷酸脲的工艺，以尿素或浓度为67~72%的水溶液和P2O5重量浓度为30~32%的磷酸作为原料，在真空条件下加热浓缩，形成磷酸脲过饱和溶液，过饱和溶液中磷酸脲结晶，过滤得到磷酸脲晶体，干燥即得到中国专利CN 200910102708.7采用重量浓度为36~85%的磷酸加入磷酸量的O~0.012%活化剂、O~0.010%悬浮剂和与磷酸摩尔比为1.0~1.4的尿素，在带有搅拌装置的反应装置中于60~100°C的温度下保持30~120MIN，在真空度为0.01~0.50MPa条件下，浓缩10~60min，得到含固量60~90%的磷酸脲晶浆溶液；在真空状态下，降温至30~400C ;分离、干燥得到磷酸脲产品。分离得到的母液用于生产肥料或木材阻燃剂；

中国专利CN 201010543995.8采用重量浓度为5%~70%湿法净化磷酸和尿素按1:1.0~1.05摩尔比例连续加入混合，在70~85°C的条件下，搅拌反应30~60min，然后维持温度80~90°C，在33~3 8Kpa的真空条件下真空浓缩，物料浓缩后结晶降温至至35°C，将结晶液分离干燥得到饲料级磷酸脲，母液返回到真空浓缩。

该工艺过程中物料的浓缩结晶需要大量的热量，造成该工艺过程能耗较大，使得生产成本较高。而且流程特性决定了其需要对磷酸脲结晶进行过滤、干燥等操作。在部分工艺中为保证工艺的经济性及产品的品质，仍然需要外排部分母液。这决定了其无法摆脱常压结晶工艺所具有的能耗高、操作难度大、回收率低、产生的废液多等缺点。

产品信息
[重量]	100g
[颜色]	白色
危险性类别
[危险性类别]	非危险品