一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，是利用碳酰胺與濕法磷酸反應(yīng)得到中間體，再將該中間體與氫氧化鉀反應(yīng)制備磷酸二氫鉀產(chǎn)品。本發(fā)明工藝路線短、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低，操作方便、生產(chǎn)安全，副產(chǎn)物料漿還可完全回收循環(huán)利用，整個生產(chǎn)過程中環(huán)保清潔無污染，無廢氣、廢水和廢渣排放，響應(yīng)了節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的政策號召，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的工藝復(fù)雜、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、能耗高、環(huán)境污染等問題，得到的磷酸二氫鉀產(chǎn)品純度≥98%。
【專利說明】一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]磷酸二氫鉀是一種新型高濃度磷鉀二元素復(fù)合肥料，其中含五氧化二磷52%左右，含氧化二鉀34%左右，廣泛應(yīng)用于葉面噴施、根部滴灌、在無土栽培、大棚蔬菜、園藝花卉和節(jié)水農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。純度較高的磷酸二氫鉀還可用作細菌培養(yǎng)基、發(fā)酵劑、營養(yǎng)劑和調(diào)味品。由于磷酸二氫鉀的用途廣泛，需求量日益加大，生產(chǎn)方法也多種多樣，但各生產(chǎn)方法仍存在不同缺點。離子交換法使用了離子交換樹脂，價格高，一次性投資成本大，在生產(chǎn)中磷酸二氫鉀溶液濃度低，蒸發(fā)濃縮時需要大量能耗，經(jīng)濟性不好。磷酸鹽復(fù)分解法的原料基本都采用KC1，生產(chǎn)成本相對較低，但工藝路線長，且生產(chǎn)出的磷酸二氫鉀和反應(yīng)生成的氯化鹽分離難度大，造成產(chǎn)品質(zhì)量不高，收率低。溶劑萃取法生產(chǎn)磷酸二氫鉀的工藝也有多種，終因溶劑價格高，回收率低，或由于溶劑的選擇不合理，而造成產(chǎn)品質(zhì)量差，反應(yīng)生成的鹽酸對設(shè)備的腐蝕嚴重，因而無法得以推廣。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的磷酸二氫鉀生產(chǎn)方法普遍存在著能耗高、副產(chǎn)物難以處理、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定和經(jīng)濟效益不好、不利于環(huán)保等問題。
[0003]CN103265000A公開了磷酸二氫鉀生產(chǎn)方法，是制備硫酸鉀的常溫飽和溶液；攪拌緩慢加入磷酸二氫鈣，控制局部溫度低于35攝氏度，反應(yīng)時間6小時，得到待用溶液；將待用溶液進行壓濾，濾液待用；濾液減壓濃縮，濃縮至體積為濾液體積的40% -50%，趁熱抽濾，得到濾液；將濾液冷卻至室溫，析出結(jié)晶為磷酸二氫鉀。該方案利用硫酸鉀飽和溶液與磷酸二氫鈣反應(yīng)，不能保證磷酸二氫鉀的品質(zhì)；減壓濃縮和抽濾、結(jié)晶的處理增加了設(shè)備投資，同時使得工藝路線加長。
[0004]CN103072963A公開了一種濕法磷酸生產(chǎn)磷酸二氫鉀的方法，是向濕法磷酸中加入磷礦粉，在溫度30~70°C反應(yīng)I~`3小時，固液分離，取濾液，制得脫硫磷酸；濃縮后，加入氯化鉀，制得混合液，在溫度60~10(TC反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，得混合物；加入pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值至4.7~7.0，固液分離，取濾液；加入磷酸，調(diào)pH值為3.0~4.7，制得混合溶液；經(jīng)冷卻結(jié)晶后，固液分離，取晶體，干燥，制得磷酸二氫鉀。該方案利用濕法磷酸和磷礦粉得到脫硫磷酸，再與氯化鉀反應(yīng)，所得物經(jīng)PH調(diào)節(jié)、過濾、結(jié)晶、干燥得到磷酸二氫鉀，其工藝環(huán)節(jié)較多，步驟較為復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素也較多，最終副產(chǎn)物的排放也不利于環(huán)境保護。
[0005]CN101357755B公開了一種磷酸二氫鉀的生產(chǎn)方法，它主要包括A.黃磷與氧氣在燃燒室內(nèi)燃燒以氫氧化鉀溶液和/或生產(chǎn)磷酸二氫鉀的母液在水合塔中負壓下吸收五氧化二磷，濃縮并生成磷酸和磷酸二氫鉀的混合物；C.將上述混合物送入反應(yīng)結(jié)晶器，在反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)加氫氧化鉀溶液調(diào)整PH值，冷卻、結(jié)晶、分離出磷酸二氫鉀，經(jīng)分離后的母液返回B作五氧化二磷的吸收劑。該方案中的黃磷與氧氣的燃燒的需氧量較大，因氧氣不夠而不能完全燃燒將導(dǎo)致廢氣污染，同時影響五氧化二磷的生成，進而影響磷酸二氫鉀的產(chǎn)率和質(zhì)量。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，解決現(xiàn)有的磷酸二氫鉀生產(chǎn)技術(shù)中工藝線路較長，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，能耗高，副產(chǎn)物難處理而不利于環(huán)保的問題。
[0007]—種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，是利用碳酰胺與濕法磷酸反應(yīng)得到中間體，再將該中間體與氫氧化鉀反應(yīng)制備磷酸二氫鉀產(chǎn)品。
[0008]本發(fā)明所述的用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法包括以下步驟:
[0009]( I)濕法磷酸的除雜:
[0010]采用離心或者壓濾的方法除去濕法磷酸中含有的固體雜質(zhì)，得到磷酸，備用；
[0011](2)中間體的合成反應(yīng):
[0012]將步驟(1)所得磷酸放入中間體合成槽內(nèi)，調(diào)節(jié)磷酸濃度，加熱升溫至400C -90°C，在攪拌條件下，加入碳酰胺與磷酸進行合成反應(yīng)，碳酰胺的加入量按其與磷酸的摩爾比為(0.9-1.10):1確定，反應(yīng)時間為40min-120min ；
[0013](3)冷卻結(jié)晶得到中間體:
[0014]合成反應(yīng)結(jié)束后，將得到的中間體料漿放入冷卻結(jié)晶槽內(nèi)冷卻至溫度< 50°C，離心分離，保留濾餅，濾餅為中間體，放入中間體儲倉，備用；
[0015](4)磷酸二氫鉀的制備: [0016]將中間體送入合成槽內(nèi)，加入計量的氫氧化鉀混合反應(yīng)，所述中間體與氫氧化鉀的摩爾比為(1-1.2):1，控制氫氧化鉀的加入速度以調(diào)節(jié)合成槽內(nèi)的溫度在40°C -90°c范圍內(nèi)，攪拌反應(yīng)10min-60min ;反應(yīng)結(jié)束后，將磷酸二氫鉀料漿降溫至溫度≤50°C，冷卻結(jié)晶，晶體析出后放入離心機內(nèi)離心分離，濾液為含有碳酰胺的料漿，回收其中的碳酰胺，返回步驟(2)的中間體合成槽用于中間體的生產(chǎn)，濾餅為磷酸二氫鉀產(chǎn)品，干燥后包裝。
[0017]所述步驟(2 )中的中間體為CO (NH2) 2.H3PO4。
[0018]所述步驟(1)中濕法磷酸濃度為15%_75%。
[0019]所述步驟(2)中將碳酰胺配制為碳酰胺溶液后再與磷酸進行合成反應(yīng)。
[0020]所述步驟(3)中離心分離所得濾液為含有雜質(zhì)的中間體料漿，送至復(fù)合肥生產(chǎn)線生產(chǎn)復(fù)合肥。
[0021]所述步驟(4)中將氫氧化鉀溶解得到氫氧化鉀溶液后與中間體固體進行反應(yīng)。
[0022]所述步驟(4)中將氫氧化鉀溶解得到氫氧化鉀溶液后與中間體溶解得到的溶液進行反應(yīng)。
[0023]所述步驟(4)中將中間體溶解得到的溶液與氫氧化鉀固體進行反應(yīng)。
[0024]所述步驟(4)中原料氫氧化鉀可替換為碳酸鉀，所述中間體與碳酸鉀的摩爾比為(2.0 ~2.05):1。
[0025]本發(fā)明所采用的碳酰胺優(yōu)先選用市場售肥料級的碳酰胺，用量按碳酰胺與濕法磷酸摩爾比(0.9-1.1):1來確定。將碳酰胺與濕法磷酸反應(yīng)后得到的中間體再與氫氧化鉀反應(yīng)，得到的磷酸二氫鉀產(chǎn)品純度> 98%。本發(fā)明所得產(chǎn)品與傳統(tǒng)熱法磷酸中和法的磷酸二氫鉀產(chǎn)品純度相近，而制備工藝復(fù)雜程度和成本投入?yún)s遠遠低于傳統(tǒng)熱法磷酸中和法。 申請人:經(jīng)長期研究發(fā)現(xiàn)，碳酰胺與磷酸生成的中間體，能與氫氧化鉀生成高純度的磷酸二氫鉀產(chǎn)品。[0026]本發(fā)明所述的碳酰胺即尿素(分子式為C0(NH2)2):
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于:是利用碳酰胺與濕法磷酸反應(yīng)得到中間體，再將該中間體與氫氧化鉀反應(yīng)制備磷酸二氫鉀產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)濕法磷酸的除雜: 采用離心或者壓濾的方法除去濕法磷酸中含有的固體雜質(zhì)，得到磷酸，備用； (2)中間體的合成反應(yīng): 將步驟(1)所得磷酸放入中間體合成槽內(nèi)，調(diào)節(jié)磷酸濃度，加熱升溫至40°C -90°C,在攪拌條件下，加入碳酰胺與磷酸進行合成反應(yīng)，碳酰胺的加入量按其與磷酸的摩爾比為(0.9-1.10):1 確定，反應(yīng)時間為 40min-120min ； (3 )冷卻結(jié)晶得到中間體: 合成反應(yīng)結(jié)束后，將得到的中間體料漿放入冷卻結(jié)晶槽內(nèi)冷卻至溫度< 50°C，離心分離，保留濾餅，濾餅為中間體，放入中間體儲倉，備用； (4)磷酸二氫鉀的制備: 將中間體送入合成槽內(nèi)，加入計量的氫氧化鉀混合反應(yīng)，所述中間體與氫氧化鉀的摩爾比為(1-1.2):1，控制氫氧化鉀的加入速度以調(diào)節(jié)合成槽內(nèi)的溫度在40°C -90°C范圍內(nèi)，攪拌反應(yīng)10min-60min ;反應(yīng)結(jié)束后，將磷酸二氫鉀料漿降溫至溫度≤50°C，冷卻結(jié)晶，晶體析出后放入離心機內(nèi)離心分離，濾液為含有碳酰胺的料漿，回收其中的碳酰胺，返回步驟(2)的中間體合成槽用于中間 體的生產(chǎn)，濾餅為磷酸二氫鉀產(chǎn)品，干燥后包裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的中間體為CO(NH2)2.H3PO4。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于:所述步驟(1)中濕法磷酸濃度為15%-75%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于:所述步驟(2)中將碳酰胺配制為碳酰胺溶液后再與磷酸進行合成反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于:所述步驟(3)中離心分離所得濾液為含有雜質(zhì)的中間體料漿，送至復(fù)合肥生產(chǎn)線生產(chǎn)復(fù)合肥。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于:所述步驟(4)中將氫氧化鉀溶解得到氫氧化鉀溶液后與中間體固體進行反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于:所述步驟(4)中將氫氧化鉀溶解得到氫氧化鉀溶液后與中間體溶解得到的溶液進行反應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于:所述步驟(4 )中將中間體溶解得到的溶液與氫氧化鉀固體進行反應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于:所述步驟(4)中原料氫氧化鉀可替換為碳酸鉀，所述中間體與碳酸鉀的摩爾比為(2.0~2.05):1
【文檔編號】C05G1/00GK103803518SQ201410035091
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】徐魁, 陳肖虎, 廖吉星, 朱飛武, 鄭超, 彭寶林, 韓朝應(yīng), 王先煒, 周勇, 唐嘵寧, 李繼偉, 王睿 申請人:貴陽中化開磷化肥有限公司, 貴州科鑫化冶有限公司