專利名稱：一種低濃度濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低濃度濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法。屬于化工產(chǎn)品的制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磷酸二氫鉀[KH2PO4]屬于高濃度磷鉀復(fù)合肥，是一種優(yōu)良的無氯鉀肥，且鹽指數(shù)比較低，不會增加土壤的鹽指數(shù)。適用于各種作物，還可用于催化、環(huán)保等工業(yè)中。近年來，磷酸二氫鉀制成液體肥料的市場正逐漸擴大。隨著農(nóng)業(yè)的技術(shù)進步，磷酸二氫鉀以其可以葉面噴施和根部滴灌的優(yōu)勢，在無土栽培、大棚蔬菜、園藝花卉和節(jié)水農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域里得到廣泛的應(yīng)用，純度較高的磷酸二氫鉀 亦可用作細菌培養(yǎng)基、發(fā)酵劑、營養(yǎng)劑和調(diào)味品。正因為磷酸二氫鉀用途廣泛而且性能優(yōu)越，近些年來，越來越多的企業(yè)和研究單位競相開發(fā)磷酸二氫鉀的生產(chǎn)方法。目前，生產(chǎn)磷酸二氫鉀的主要方法及其弊病有以下:1.中和法:用氫氧化鉀(或碳酸鉀)中和熱法磷酸，工藝過程簡單、設(shè)備投資少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，但最大的弊病是熱法憐酸能耗聞，污染聞，廣品成本聞。2.復(fù)分解法:常規(guī)復(fù)分解法以熱法磷酸和氯化鉀為原料進行反應(yīng)，通過移除氯化氫來生產(chǎn)磷酸二氫鉀，副產(chǎn)氯化銨、鹽酸。這種方法的弊病是分解率低，收率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生偏磷酸鉀。3.結(jié)晶法:美國Allied化學(xué)公司，將氯化鉀與熱法磷酸連續(xù)不斷地加到磷酸鹽反應(yīng)器中，溫度維持在170°C左右，并不斷將結(jié)晶母液返回到反應(yīng)器中將熱蒸汽通入反應(yīng)物，反應(yīng)生成的HCl由過熱蒸汽從上部帶出，逸出的蒸汽中含有3%HC1，反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)不斷地由反應(yīng)器流到帶有攪拌的冷卻結(jié)晶器，在60°C下進行結(jié)晶分離，所得產(chǎn)品含有0.5%H3P04,0.05%KC1和4.5% H2O0這種工藝多采用熱法磷酸，產(chǎn)品成本下降的幅度有限，且對設(shè)備防腐蝕要求高。4.離子交換法:離子交換法是利用一種陽離子或陰離子樹脂分別對& 04—或K +離子的吸附和再生過程進行KH2PO4合成，這種生產(chǎn)方法的缺點是較蒸發(fā)的水量太大，能耗太聞。5.有機溶劑萃取法:先將氯化鉀溶解在磷酸中，然后以有機試劑作萃取劑，可制得純度較高的磷酸二氫鉀。這種生產(chǎn)方法主要有以下問題:一是萃取劑價格昂貴；二是萃取劑中毒不好解決；二是副廣品加工難度大。6.直接用磷礦粉、硫酸和氯化鉀生產(chǎn)磷酸二氫鉀，是七十年代初由愛爾蘭哥爾丁公司和美國本族依爾公司聯(lián)合開發(fā)的。這種方法的最大問題是磷礦粉含氟量高，反應(yīng)過程中生成難溶的氟硅酸鉀，加上生成一部分鉀石膏，鉀的損失達20%以上，經(jīng)濟上無法過關(guān)。還由于磷礦粉雜質(zhì)多，導(dǎo)致磷酸二氫鉀質(zhì)量差。由于上述方法各自的弊端，均不適應(yīng)于工業(yè)化生產(chǎn)。另外，現(xiàn)有工業(yè)級磷酸鹽都是使用價格昂貴的熱法磷酸為原料生產(chǎn)，產(chǎn)品成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種低濃度濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特點是利用我國豐富的中低品位磷礦，選擇濕法磷酸工藝路線，采用低濃度濕法磷酸直接制造磷酸二氫鉀，達到由中低品位磷礦，無需精選，直接制造高品質(zhì)高附加值的精細磷化工產(chǎn)品的目的。具有工藝路線短、能耗低、成本低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。低濃度濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法包括以下步驟:步驟1、濕法磷酸的制備利用酸分解中低品位磷礦制得的濕法磷酸，磷酸中P2O5濃度為14% 20% ；步驟2、氯化鉀溶液的制備:將農(nóng)用級氯化鉀I 2份加入5份濃度為14% 20%濕法磷酸中，加熱使氯化鉀溶解；步驟3、向步驟2所制得溶液中通入液氨溶液，調(diào)節(jié)pH值3.0 4.5，于溫度70 110°c反應(yīng)10 60min，得到反應(yīng)液；步驟4、將上述反應(yīng)液趁熱進行分離I，得到濾渣和一次母液，一次母液冷卻結(jié)晶后進行再分離II，得到初級產(chǎn)品和二次母液；步驟5、將上述初級產(chǎn)品經(jīng)過步驟2、3、4再次復(fù)分解反應(yīng)后，干燥、制備得到工業(yè)級磷酸二氫鉀產(chǎn)品；步驟6、將上述濾渣用水洗滌，其洗滌水進入原料液再生產(chǎn)，固體用于生產(chǎn)復(fù)合肥；二次母液則補加濕法磷酸使之產(chǎn)生沉淀、分離III，固體返回進行一轉(zhuǎn)反應(yīng)；濾液經(jīng)過分離IV和分離V處理后用于生產(chǎn)復(fù)合肥；反應(yīng)液經(jīng)過一轉(zhuǎn)、分離操作后去除濕法磷酸中的絕大部分雜質(zhì)。低濃度濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法制備得到磷酸二氫鉀。磷酸二氫鉀用于細菌培養(yǎng)基、發(fā)酵劑、營養(yǎng)劑和調(diào)味品。性能測試采用化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG2321-1992對以下指標(biāo)進行表征:1.無色四方晶體或白色結(jié)晶性粉末，熔點252.6°C，相對密度2.338 ；2.pH 值 4.3 4.7 ;3.水不溶物含0.05% ；4.磷酸二氫鉀(KH2PO4以酐基計)含量蘭98.00% ；5.氯化物(Cl)含量含0.02% ；

6.其它符合工業(yè)級一等品標(biāo)準(zhǔn)本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1、對原料濕法磷酸濃度要求低，針對于我國豐富的中低品位磷礦，無需經(jīng)過富集，精選。2、濕法磷酸無須經(jīng)過特殊處理，直接用于生產(chǎn)，其產(chǎn)品質(zhì)量達到國家工業(yè)級一等品標(biāo)準(zhǔn)。3、水溶性五氧化二磷收率為71.2%以上，鉀收率為76.84%。
4、原料來源廣、廉價易得，能耗低，生產(chǎn)成本低。5、原料利用率高，無三廢排出，環(huán)境友好。


圖1是本發(fā)明生產(chǎn)磷酸二氫鉀的方法的整體工藝流程圖。1.一轉(zhuǎn)，2.分離I，3.水洗，4.分離II，5.二轉(zhuǎn)，6.干燥，7.產(chǎn)品，8.二次母液的處理9.分離III，10.分離IV，11.分離V，13.復(fù)合肥。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，但不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。實施例1:步驟1、濕法磷酸的制備利用酸分解中低品位磷礦制得的濕法磷酸，磷酸中P2O5濃度為20% ；步驟2、氯化鉀溶液的制備:將農(nóng)用級氯化鉀1.3份，加入濃度為20%濕法磷酸5份中，加熱使氯化鉀溶解；步驟3、向步驟2所制得溶液中通入液氨溶液，調(diào)節(jié)pH值4.4，于溫度95 100°C反應(yīng)30min,得到反應(yīng)液；步驟4、將上述反應(yīng)液趁熱進行分離I，得到濾渣和一次母液，一次母液冷卻結(jié)晶后進行再分離II，得到初級產(chǎn)品和二次母液；步驟5、取上述制備所得的初級產(chǎn)品，再經(jīng)過上述步驟2、3、4再次復(fù)分解反應(yīng)后，干燥、制備得到工業(yè)級磷酸二氫鉀產(chǎn)品；其中P2O5含量為52.63%，K2O含量為34.47%，N含量0.10%, Cl含量0.02%,不溶物含量0.18%。步驟6、濾渣用水洗滌，其洗滌水進入原料液再生產(chǎn)，固體用于生產(chǎn)復(fù)合肥；二次母液則補加濕法磷酸使二次母液產(chǎn)生沉淀，分離III，固體返回進行一轉(zhuǎn)反應(yīng)；濾液經(jīng)過分離IV和分離V處理后用于生產(chǎn)復(fù)合肥。實施例2:步驟1、濕法磷酸的制備利用酸分解中低品位磷礦制得的濕法磷酸，磷酸中P2O5濃度為17% ；步驟2、氯化鉀溶液的制備:將農(nóng)用級氯化鉀1.4份，加入濃度為17%濕法磷酸5份中，加熱使氯化鉀溶解；步驟3、向步驟2所制得溶液中通入液氨溶液，調(diào)節(jié)pH值4.1，于溫度95 100°C反應(yīng)30min,得到反應(yīng)液；步驟4、將上述反應(yīng)液趁熱進行分離I，得到濾渣和一次母液，一次母液冷卻結(jié)晶后進行再分離II，得到初級產(chǎn)品和二次母液；步驟5、取上述制備所得的初級產(chǎn)品經(jīng)過上述步驟2、3、4再次復(fù)分解反應(yīng)后，干燥、制備得到工業(yè)級磷酸二氫鉀產(chǎn)品；其中P2O5含量為52.42%，K2O含量為34.30%, N含量
0.39%, Cl含量0.02%,不溶物含量0.05%。
步驟6、濾渣用水洗滌，其洗滌水進入原料液再生產(chǎn)，固體用于生產(chǎn)復(fù)合肥；二次母液則補加濕法磷酸使二次母液產(chǎn)生沉淀，分離III，固體返回進行一轉(zhuǎn)反應(yīng)；濾液經(jīng)過分離IV和分離V處理后用于生產(chǎn)復(fù)合肥。實施例3:步驟1、濕法磷酸的制備利用酸分解中低品位磷礦制得的濕法磷酸，磷酸中P2O5濃度為14% ；步驟2、氯化鉀溶液的制備:將農(nóng)用級氯化鉀1.1份，加入濃度為14%濕法磷酸5份中，加熱使氯化鉀溶解；步驟3、向步驟2所制得溶液中通入液氨溶液，調(diào)節(jié)pH值3.5，于溫度70 110°C反應(yīng)25min,得到反應(yīng)液；步驟4、將上述反應(yīng)液趁熱進行分離I，得到濾渣和一次母液，一次母液冷卻結(jié)晶后進行再分離II，得到初級產(chǎn)品和二次母液；步驟5、取上述制備所得的初級產(chǎn)品經(jīng)過上述步驟2、3、4再次復(fù)分解反應(yīng)后，干燥、制備得到工業(yè)級磷酸二氫鉀產(chǎn)品；其中P2O5含量為51.77%，K2O含量為34.38%，N含量
0.24%, Cl含量0.02%,不溶物含量0.14%。步驟6、濾渣用水洗滌，其洗滌水進入原料液再生產(chǎn)，固體用于生產(chǎn)復(fù)合肥；二次母液則補加濕法磷酸使二次母液產(chǎn)生沉淀，分離III，固體返回進行一轉(zhuǎn)反應(yīng)；濾液經(jīng)過分離IV和分離V處理后用于 生產(chǎn)復(fù)合肥。
權(quán)利要求
1.一種低濃度濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟1、濕法磷酸的制備 利用酸分解中低品位磷礦制得的濕法磷酸，磷酸中P2O5濃度為14% 20% ； 步驟2、氯化鉀溶液的制備: 將農(nóng)用級氯化鉀I 2份，加入濃度為14% 20%濕法磷酸5份中，加熱使氯化鉀溶解； 步驟3、向步驟2所制得溶液中通入液氨溶液，調(diào)節(jié)pH值3.0 4.5，于溫度70 110°C反應(yīng)10 60min,得到反應(yīng)液； 步驟4、將上述反應(yīng)液趁熱進行分離I，得到濾渣和一次母液，一次母液冷卻結(jié)晶后進行再分離II，得到初級產(chǎn)品和二次母液； 步驟5、將初級產(chǎn)品經(jīng)過上述步驟2、3、4再次復(fù)分解反應(yīng)后，干燥、制備得到工業(yè)級磷酸二氫鉀產(chǎn)品； 步驟6、濾渣用水洗滌， 其洗滌水進入原料液再生產(chǎn)，固體用于生產(chǎn)復(fù)合肥；二次母液則補加濕法磷酸使二次母液產(chǎn)生沉淀，分離III，固體返回進行一轉(zhuǎn)反應(yīng)；濾液經(jīng)過分離IV、分離V處理后用于生產(chǎn)復(fù)合肥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低濃度濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法，其特征在于反應(yīng)液經(jīng)過一轉(zhuǎn)、分離操作后去除濕法磷酸中的絕大部分雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述低濃度濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法制備得到磷酸二氫鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述磷酸二氫鉀可用于細菌培養(yǎng)基、發(fā)酵劑、營養(yǎng)劑和調(diào)味品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低濃度濕法磷酸制備磷酸二氫鉀的方法。其特點是利用我國豐富的中低品位磷礦，選擇濕法磷酸工藝路線，采用低濃度(P2O5 14～20%)濕法磷酸直接制造磷酸二氫鉀，達到由中低品位磷礦，無需精選，直接制造高品質(zhì)高附加值的精細磷化工產(chǎn)品的目的。具有工藝路線短、能耗低、成本低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C12N1/20GK103159195SQ201310125939
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者唐建華, 馬剛, 彭亮, 楊山虎, 冷錫成, 張海 申請人:成都川科化工有限公司