ผู้จัดทำ

ปุณณธีต์ ธรรมานุสาร

รัตนพล สมแวง

วิกรานต์ นิพิธฐนศาสตร์

ธันวา ทับสีรักษ์

ศุภศักดิ์ นกออก

อุตสาหกรรมปุ๋ย

อุตสาหกรรมปุ๋ย

       ปุ๋ย คือ สารหรือสิ่งซึ่งเราใส่ลงไปในดิน เพื่อวัตถุประสงค์ให้ปลดปล่อยธาตุอาหารพืชโดยเฉพาะไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม ที่พืชยังขาดอยู่ให้พืชได้รับอย่างเพียงพอ พืชสามารถเจริญเติบโตงอกงามดีและให้ผลิตผลสูงขึ้น

ประเภทของปุ๋ย

1.  ปุ๋ยอินทรีย์     คือสารประกอบที่ได้จากสิ่งที่มีชีวิต ได้แก่ พืช สัตว์ และจุลินทรีย์ ผ่านกระบวนการผลิตทางธรรมชาติ ปุ๋ยอินทรีย์ส่วนใหญ่ใช้ในการปรับปรุงสมบัติทางกายภาพของดิน ทำให้ดินโปร่ง ร่วนซุย ระบายน้ำและถ่ายเทอากาศได้ดี รากพืชจึงชอนไชไปหาธาตุอาหารได้ง่ายขึ้น

          ปุ๋ยอินทรีย์ มีปริมาณธาตุอาหารอยู่น้อยเมื่อเปรียบเทียบกับปุ๋ยเคมี และธาตุอาหารพืชส่วนใหญ่อยู่ในรูปของสารประกอบอินทรีย์ ปุ๋ยอินทรีย์มี 3 ประเภทคือ 1) ปุ๋ยหมัก 2) ปุ๋ยคอก และ 3) ปุ๋ยพืชสด

2.  ปุ๋ยเคมี  หรือปุ๋ยวิทยาศาสตร์     เป็นปุ๋ยที่ได้จากการผลิตหรือสังเคราะห์จากแร่ธาตุต่างๆ  หรือเป็นผลพลอยได้จากโรงงานอุตสาหกรรมบางชนิด  ซึ่งจะมีธาตุอาหารหลักที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช  ได้แก่  ธาตุไนโตรเจน  ฟอสฟอรัส  และโพแทสเซียม  สามารถปลดปล่อยให้แก่พืชได้ง่ายและเร็ว  มี  2  ประเภทคือ

2.1  ปุ๋ยเดี่ยวหรือแม่ปุ๋ย     เป็นสารประกอบที่มีธาตุอาหารของพืชอยู่หนึ่งหรือสองธาตุ  และมีปริมาณธาตุอาหารคงที่  เช่น  ปุ๋ยยูเรีย  และปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต

2.2  ปุ๋ยผสม         เป็นปุ๋ยที่ได้จากการนำปุ๋ยเดี่ยวแต่ละชนิดมาผสมกันเพื่อให้ได้สัดส่วนของธาตุอาหาร  N  P  และ  K  ตามต้องการ  เช่น  ปุ๋ยสูตร  10  :  15  :  20  ประกอบด้วย N  10  ส่วน  P  15  ส่วน  K  20  ส่วน  และมีตัวเติมอีก  55  ส่วน  ให้ครบ  100  ส่วน

นอกจากนี้  ปุ๋ยวิทยาศาสตร์บางชนิดอาจมีธาตุอาหารของพืชที่มีความสำคัญในลำดับรอง  ซึ่งพืชต้องการในปริมาณน้อย  ได้แก่  ธาตุแคลเซียม  กำมะถัน  แมกนีเซียม  เหล็ก  สังกะสี  แมงกานีส  และทองแดง  ผสมอยู่ด้วย

ปุ๋ยเคมีสามารถแยกประเภทได้ดังนี้

ปุ๋ยไนโตรเจน
ปุ๋ยฟอสเฟต
โพแทส
ปุ๋ยผสม

อ้างอิง 
ผู้จัดทำ

อ้างอิง

อ้างอิง

http://oss101.ldd.go.th/web_soils_for_youth/s_fertilizer.htm#chem

https://sites.google.com/site/chemeeci/xutsahkrrm-puy

http://www.scimath.org/socialnetwork/groups/viewbulletin/1198-?groupid=250

http://wit61.blogspot.com/2011/09/blog-post_02.html

http://www.krunid.com/board/index.php?topic=4590.0;wap2

http://www.scimath.org/socialnetwork/groups/viewbulletin/1197-?groupid=250

http://www.scimath.org/socialnetwork/groups/viewbulletin/1211-%E0%B8%9B%E0%B8%B8%E0%B9%8B%E0%B8%A2%E0%B8%9C%E0%B8%AA%E0%B8%A1?groupid=250

หน้าแรก

ปุ๋ยผสม

ปุ๋ยผสม

ปุ๋ยผสมได้จากการนำปุ๋ยไนโตรเจน ฟอสเฟตและโพแทสมาผสมรวมกันเพื่อให้ได้สัดส่วนของธาตุอาหารพืชตาม ที่ต้องการ มี 2 ลักษณะ ดังนี้

การผลิตในลักษณะเชิงผสม

เป็นวิธีที่ใช้อยู่ในโรงงานส่วนใหญ่ในประเทศ โดยการนำแม่ปุ๋ยและส่วนผสมต่างๆ มาบดให้เข้ากันเป็นเม็ด หรืออีกแบบคือการนำแม่ปุ๋ยและส่วนผสมต่างๆ มาคลุกเคล้าให้เข้ากันหรือนำแม่ปุ๋ยที่มีขนาดเล็กใกล้เคียง กันมาผสมกัน เพื่อให้ได้สูตรตามต้องการ และอาจมีการบดให้ละเอียดจนเข้ากันดี ทำให้ปุ๋ยแต่ละเม็ดอาจมี ธาตุอาหารแตกต่างกัน

การผลิตในลักษณะเชิงประกอบ

เป็นการนำวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตแม่ปู่ยมาผสมกันและให้ทำปฏิกิริยากัน เกิดเป็นสารประกอบต่างๆ เพื่อให้ได้ปุ๋ยตามสูตรที่ต้องการ

หน้าแรก

ปุ๋ยโพแทส

ปุ๋ยโพแทส

เป็นสารประกอบของโพแทสเซียม ปุ๋ยโพแทสมีหลายชนิด เช่น   KCl   K₂SO₄ KNO₃ และ  K₂SO₄.2MgSO₄ การผลิตปุ๋ย แต่ละชนิดเหล่านี้จะมีกระบวนการที่แตกต่างกันโพแทสเซียมเป็นธาตุอาหารหลักที่จำเป็นต่อพืชมาก ทำให้ผนังเซลล์ของพืชหนาขึ้น สร้างภูมิต้านทานโรค และเป็นตัวเร่งให้เซลล์ทำงานได้ดีขึ้น ถ้าพืชขาดโพแทสเซียมจะทำให้มีปริมาณแป้งต่ำกว่าปกติ ผลผลิตลดน้อยลง  ขอบใบมีสีซีด ลำต้นอ่อน แคระแกร็นและเมล็ดลีบ

1.การผลิตปุ๋ย KCl โดยใช้แร่ซิลวาไนต์  (KCl.NaCl) มาบดให้ละเอียดแล้วละลายในน้ำที่มีอุณหภูมิประมาณ 90^๐ C  เติมสารละลาย  NaCl ที่อิ่มตัวลงไป  ระเหยน้ำออก  จนกระทั่ง  KCl ตกผลึกออกมาหรืออาจจะผลิตจากน้ำทะเล  โดยนำน้ำทะเลมาระเหยจน  NaCl ตกผลึก  แยก NaCl ออก  จากนั้นระเหยน้ำต่อจน  KCl  ตกผลึก

2.การผลิต K₂SO₄ ผลิตได้จาการนำแร่ลงไปไนต์  (K₂SO₄.2MgSO₄)  มาบดให้ละเอียดแล้วละลายในน้ำที่มีอุณหภูมิประมาณ 50^๐ C  จนเป็นสารละลายอิ่มตัว  แล้วเติมสารละลาย KCl ที่เข้มข้นลงไป  จะได้ผลึก  K2SO₄ ออกมาดังสมการ

K₂SO₄.2MgSO₄ +  4KCl    →      3K₂SO₄ +  2MgCl₂

3.การผลิต  KNO₃ ผลิตได้โดยใช้  KCl ทำปฏิกิริยากับ  NaNO₃ ดังสมการ

KCl  +  NaNO₃ →       KNO₃ +  NaCl

หน้าแรก

ปุ๋ยฟอสเฟต

ปุ๋ยฟอสเฟต

ปุ๋ยฟอสเฟต เป็นปุ๋ยเคมีที่ให้ธาตุฟอสฟอรัสในรูปสารประกอบฟอสเฟต pH  ของดินมีผลต่ออนุมูลของฟอสเฟตการผลิตปุ๋ยฟอสเฟต ปัจจุบันนี้ใช้วัตถุดิบคือ หินฟอสเฟต (phosphate rock)  

การเตรียมปุ๋ยซุปเปอร์ฟอสเฟต

นำหินฟอสเฟตที่บดแล้วมาทำปฏิกิริยากับกรด H₂SO₄ เข้มข้น 4-5 โมลต่อลูกบาศก์เดซิเมตร(ที่มากเกินพอ) ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วได้กรด H₃PO₄ กรดกัดแก้ว (HF กรดไฮโดรฟูออริก)  และแคลเซียมซัลเฟต ดังสมการ

CaF₂.3Ca₃(PO₄)₂ + 10H₂SO_4" 6H₃PO₄ + 10CaSO₄ + 2HF

กรด H₃PO₄ ที่เกิดขึ้นจะทำปฏิกิริยากับหินฟอสเฟตที่เหลือ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างช้าๆ ต้องเก็บหรือบ่มไว้ประมาณ 1 เดือน จนปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ได้มอนอแคลเซียมฟอสเฟต หรือในท้องตลาดเรียกว่า triple soperphosphate

CaF₂.3Ca₃(PO₄)₂ + 14H₃PO₄ " 10Ca(H₂PO₄)₂ + 2HF

ปุ๋ยมอนอแคลเซียมฟอสเฟตละลายน้ำได้ดี พืชจึงนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ นอกจากนี้อาจนำหินฟอสเฟตมาทำปฏิกิริยากับ    จะได้ปุ๋ยซุปเปอร์ฟอสเฟต ดังสมการ

CaF₂.3Ca₃(PO₄)₂ + 7H₂SO₄ + 17H₂O  " 3Ca(H₂PO₄)₂. H₂O + 7CaSO₄.2 H₂O + 2HF

การเตรียมปุ๋ยฟอสเฟตในอุตสาหกรรมจะมีแก๊ส HF  เกิดขึ้นซึ่งระเหยกลายเป็นไอได้ง่ายและเป็นพิษ จึงต้องมีการกำจัด HF ดังปฏิกิริยา

SiO₂ +  4HF  " SiF₄ + 2 H₂O

SiF₄ ที่เกิดขึ้นจะรวมตัวกับน้ำส่วนที่ได้  H₂SiF₆ อาจนำแก๊ส HF ทำปฏิกิริยากับ SiO₂ โดยตรงจะได้เหมือนกัน ดังสมการ

6HF + SiO₂ " H₂SiF₆ + 2 H₂O

H₂SiF₆ ใช้เป็นสารละลายในการเติมฟลูออไรด์ให้กับน้ำดื่ม หรือนำมาทำปฏิกิริยากับ MgO ได้แมกนีเซียมซิลิโกฟลูออไรด์  ซึ่งใช้เป็นสารกำจัดแมลง ดังสมการ

H₂SiF₆ + MgO " MgSiF₆ + H₂O

อาจกำจัดแก๊ส HF โดยการผ่านลงในน้ำได้สารละลายกรด HF แล้วนำมาสะเทินด้วยโซดาแอช(Na₂CO₃)  หรือหินปูน ดังสมการ

2HF + Na₂CO₃ " 2NaF + H₂O + CO₂

2HF + CaCO₃ " CaF₂ + H₂O + CO₂

การผลิตปุ๋ยฟอสเฟตนั้นอาจนำหินฟอสเฟตผสมกับทรายและโซดาแอช แล้วเผาที่อุณหภูมิ 1000-1200 อาศาเซลเซียส ประมาณ 2 ชั่วโมง จะเกิดปฏิกิริยา ดังสมการ

2CaF₂.3Ca₃(PO₄)₂ + 5SiO₂ + 6Na₂CO₃ " 12CaNaPO₄ + 4Ca₂SiO₄ + SiF₄ + 6CO₂

นำสารผสมที่ได้จากการเผาเทลงในน้ำแล้วทำให้เย็นลงทันทีจะได้สารที่มีลักษณะพรุน เปราะ และบดให้ละเอียดได้ง่าย สามารถใช้เป็นปุ๋ยฟอสเฟตที่ให้ P₂O₅ ได้ถึงร้อยละ 27.5 โดยมวล จึงเป็นวิธีหนึ่งที่นำหินฟอสเฟตมาใช้อย่างคุ้มค่า

หน้าแรก

ปุ๋ยไนโตรเจน

ปุ๋ยไนโตรเจน

ปุ๋ยไนโตรเจนที่ใช้อาจจัดเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ ปุ๋ยไนโตรเจนประเภทอินทรีย์ และปุ๋ยไนโตรเจนประเภทอนินทรีย์หรือปุ๋ยเคมี

ปุ๋ยไนโตรเจนประเภทอนินทรีย์หรือปุ๋ยเคมี ส่วนใหญ่ได้จากการสังเคราะห์ทางเคมี ปัจจุบันนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร แบ่งเป็นหลายประเภท เช่นปุ๋ยแอมโมเนีย (NH3)ปุ๋ยโซเดียมไนเตรต (NaNO3)ปุ๋ยแคลเซียมไซยาไนด์ (CaCN2)ปุ๋ยแอมโมเนียมไนเตรตซัลเฟต (NH4 NO3 .(NH4)2SO4)เป็นต้น

กรรมวิธีการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน  โรงงานอุตสาหกรรมผลิตปุ๋ยสามารถใช้ไนโตรเจนจากอากาศมาผลิตเป็นปุ๋ยไนโตรเจน  ในที่นี้จะเน้นการผลิตปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต ((NH4)2SO4) และปุ๋ยยูเรีย (NH2CONH2)

1.การผลิตปุ๋ยยูเรีย (NH₂CONH₂)
เตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่างแก๊ส NH₃ กับแก๊สCO₂ โดยใช้อุณหภูมิประมาณ  180-210 องศาเซลเซียส และความดัน 140-250 บรรยากาศ จะได้แอมโมเนียมคาร์บาเมต (NH₂CONH₄) กับน้ำ ดังสมการ
2NH_{3 (g)} + CO_{2 (g)} → NH₂CONH_{4 (aq)}
NH₂CONH_{4 (aq)  →} NH₂CONH_{2 (aq)} + H₂O _(l)
NH₃ กับCO₂ เตรียมได้จากก๊าซธรรมชาติ
NH₃ เตรียมจาก N₂ และ H₂ ในอากาศ โดยนำอากาศมากลั่นลำดับส่วน  คือ ลดอุณหภูมิลงมากๆ พร้อมกับเพิ่มความดันจนอากาศกลายเป็นของเหลว
เริ่มต้นเตรียม N₂ จากอากาศโดยกระบวนการ liquefaction คือ ทำให้อากาศกลายเป็นของเหลวทั้งหมดก่อนโดยการลดอุณหภูมิลงมากๆ และเพิ่มความดันสูงๆ จากนั้นนำอากาศเหลวซึ่งมี N₂ และ O₂ เป็นส่วนใหญ่มากลั่นลำดับส่วนแยกออกจากกัน N₂ ซึ่งมีจุดเดือดต่ำกว่า O₂ จะแยกออกมาก่อนแล้ว O₂ จึงกลั่นออกมา ภายหลัง
การเตรียม H₂ ในกรณีที่มีก๊าซปิโตรเลียมหรือก๊าซธรรมชาติ โดยนำ O₂ ที่ได้จากการกลั่นลำดับส่วนอากาศมาทำปฏิกิริยาดังสมการ  โดยใช้ภาวะที่เหมาะสมและใช้ Niเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จะได้ H₂ และCO₂ ซึ่งเรียกรวมกันว่า water gas
2CH_{4 (g)} + O_{2 (g)} →        2CO _(g) + 4H_{2 (g)}
หรืออาจใช้ไอน้ำทำปฏิกิริยากับก๊าซ CH₄ โดยตรง จะได้ก๊าซ CO และH₂ เช่นเดียวกัน
CH_{4 (g)} + H₂O _(g) →      CO _(g) + 3H_{2 (g)}
เมื่อแยกก๊าซ H₂ ออกจากก๊าซผสมแล้ว จึงนำก๊าซ COที่เหลือไปทำปฏิกิริยากับก๊าซ CH₄ อีกภายใต้อุณหภูมิสูง และมีตัวเร่งปฏิกิริยาเหมาะสม จะได้ก๊าซ CO₂ และH₂


ก๊าซผสมทั้งหมด (CO+H₂) สามารถแยกออกจากกันได้โดยผ่านเข้าไปในหอคอยที่มีน้ำพ่นลงมา ก๊าซ CO₂ ละลายน้ำได้ เกิดเป็นกรด H₂CO₃ไหลออกทางส่วนล่างของหอคอยพร้อมกับน้ำ
CO_{2 (g)} + H₂O _(l) → H₂CO_{3 (aq)}
สำหรับก๊าซ H₂ ซึ่งไม่ละลายน้ำจะผ่านขึ้นไปออกทางส่วนบนของหอคอย เก็บไว้ทำปฏิกิริยากับ N₂ เพื่อเตรียมก๊าซ NH₃ ต่อไป
สำหรับกรด H₂CO₃ นำไปแยกสลายให้กลับมาเป็นก๊าซ CO₂ได้ โดยนำ H₂CO₃ ไปลดความดันและเพิ่มอุณหภูมิ


ก๊าซ N₂ ที่เตรียมจากอากาศ และ H₂ ที่ได้จากก๊าซธรรมชาตินำมาทำปฏิกิริยากันจะได้ NH₃ เนื่องจากเป็นปฏิกิริยาที่มีภาวะสมดุลจึงต้องเลือกภาวะที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ก๊าซ มากที่สุด โดยทั่วๆไปใช้อุณหภูมิประมาณ 300 องศาเซลเซียส 350 บรรยากาศ และใช้ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
เมื่อนำก๊าซ NH₃ไปทำปฏิกิริยากับก๊าซ CO₂ จะได้ปุ๋ยยูเรีย
CH_{3 (g)} + CO_{2 (g)  →} NH₂CONH_{2 (s)} + H₂O _(l)
นอกจากนี้ ถ้าใช้ถ่านหินลิกไนต์เป็นวัตถุดิบแทนก๊าซธรรมชาติ จะเตรียม CO₂ และ H₂ ได้โดยการเผารวมกับ O₂ จะได้ CO₂9.4%,CO 59.9%, H₂ 28.6% และก๊าซอื่นๆ 2.1%
เมื่อแยกก๊าซอื่นๆที่ไม่ต้องการ เช่น H₂S และNO ออกไปแล้วจึงทำให้ CO กลายเป็นCO₂ โดยนำก๊าซผสมไปทำปฏิกิริยากับไอน้ำที่ความดันสูงๆ และมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม CO จะรวมตัวกับ H₂O ได้เป็น
CO₂ และ H₂
หลังจากได้ก๊าซผสม CO₂ และ H₂ แล้ว กระบวนการต่อๆไป สำหรับเตรียมปุ๋ยยูเรีย จะเหมือนกับกรณีที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นวัตถุดิบ

2.การผลิตปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต (NH₄)₂SO₄
เตรียมก๊าซ NH₃ และกรด H₂SO₄ ก่อนแล้วจึงนำมาทำปฏิกิริยากันเป็นปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต
ก๊าซ NH₃ เตรียมได้โดยวิธีการเดียวกับการผลิตปุ๋ยยูเรีย
กรด H₂SO₄ เตรียมได้โดยใช้ S เป็นสารตั้งต้นซึ่งส่วนใหญ่จะได้จากถ่านลิกไนต์ โดยนำ S มาหลอมเหลวแล้วเผารวมกับก๊าซ O₂ จะได้ก๊าซ SO₂
S _(l) + O_{2 (g)  →} SO_{2 (g)}
เมื่อนำก๊าซ SO₂ทำปฏิกิริยาต่อกับ O₂ จะได้ก๊าซ SO₃แต่เนื่องจากเป็นปฏิกิริยาที่มีสมดุลจึงต้องเลือกภาวะของอุณหภูมิและความดันที่เหมาะสม คือ 330 องศาเซลเซียส  และใช้ V₂O₅ หรือ Pt เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะเหมาะสมได้ก๊าซ มากที่สุด
เมื่อผ่านก๊าซ SO₃ ลงในสารละลายกรด H₂SO₄ เข้มข้น(เกือบบริสุทธิ์) จะเกิดปฏิกิริยาได้เป็น H₂S₂O₇ หรือ H₂SO₄ ^. SO₃ เรียกว่า โอเลียม(oleum) หรือ fuming sulfuric acid
H₂SO_{4 (aq)} + SO_{3 (g)  →} H₂S₂O_7 (aq)
เมื่อต้องการกรด H₂SO₄ กลับคืน ให้นำ H₂S₂O₇ ไปทำปฏิกิริยากับน้ำ
เมื่อนำก๊าซ NH₃ และกรด H₂SO₄ มาทำปฏิกิริยากันจะได้ปุ๋ย (NH₄)₂SO₄ ตามต้องการ
2NH_{3 (g)} + H₂SO_{4 (aq)  →} (NH₄)₂SO_4(s)
หมายเหตุ
การเตรียมกรด H₂SO₄ จะไม่เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่าง SO_{3 (g)} กับ H₂O _(l) โดยตรง  ตามสมการ
H₂O _(l) + SO_{3 (g)  →} H₂SO_4(aq)

เนื่องจาก เกิดปฏิกิริยายาก และมีการคายความร้อนสูงมาก รวมทั้งยังมีก๊าซบางอย่างระเหยออกมาตลอดเวลา ซึ่งอาจทำให้เกิดอันตรายได้ง่าย

หน้าแรก