專利名稱：用萃?。摧徒惶娣ㄉa(chǎn)磷酸鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用萃取-反萃交替法生產(chǎn)磷酸鹽的方法，屬于化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)域。
磷酸鹽在國民經(jīng)濟各部門中占有重要的地位，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和人民生活中得到廣泛使用，除在農(nóng)業(yè)中大量作為肥料、飼料和農(nóng)藥外，在顏料、涂料、醫(yī)藥、陶瓷、玻璃、日用化工、造紙、洗滌劑、化妝品、電子等各方面都發(fā)揮著重要的作用，并且不斷向更多的產(chǎn)業(yè)部門滲透，特別是在尖端科學(xué)和新興產(chǎn)業(yè)部門，目前它與16個科學(xué)領(lǐng)域有著密切的關(guān)系，涉及的部門多達60多個。
磷酸鹽的生產(chǎn)始于二、三十年代，主要是正磷酸鹽，如磷胺、磷酸鈉等，此后各種磷酸鹽的生產(chǎn)工藝也逐步得到開發(fā)。我國在五十年代初只能生產(chǎn)磷酸氫二鈉、磷酸銨和馬而夫鹽三個產(chǎn)品，六十年代后可生產(chǎn)磷酸鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽等26個品種，到八十年代以可生產(chǎn)正磷酸鋁、磷酸三聚二氫鋁等53個品種，76個規(guī)格，磷酸鹽工業(yè)得到了很大的發(fā)展。
根據(jù)磷酸鹽品種的不同，生產(chǎn)方法也不相同，但大部分磷酸鹽的生產(chǎn)方法有相似之處，主要是中和法和復(fù)分解法。中和法是采用堿與磷酸中和，反應(yīng)后結(jié)晶、干燥得到最終產(chǎn)品，如磷酸鉀鹽的生產(chǎn)是將氫氧化鉀或碳酸鉀溶解、稀釋，定量反應(yīng)后結(jié)晶，即可得到磷酸的一鉀鹽或二、三鉀鹽。復(fù)分解法是利用廉價的鹽類同磷酸反應(yīng)，生成磷酸鹽，以降低生成成本。以鉀鹽的生產(chǎn)為例，在高溫作用下，磷酸使氯化鉀分解，并與磷酸進行第一取代生成磷酸二氫鉀，并逸出氣體氯化氫，實際生產(chǎn)是將接近于飽和的70～80℃氯化鉀溶液與75％以上濃度的磷酸定量配比在120～130℃下進行復(fù)分解反應(yīng)，用水吸收產(chǎn)生的氯化氫氣體，生產(chǎn)磷酸二氫鐘和副產(chǎn)品鹽酸。
如前所述，磷酸鹽的生產(chǎn)一般都以磷酸作為原料，且以熱法酸為主，這是因為熱法酸雜質(zhì)離子濃度較低，雖有一些工藝上的改進以降低成本，但本身熱法酸成本就較高，且磷酸鹽的應(yīng)用量很大，因此效益有待進一步提高。國外雖有些技術(shù)以濕法酸生產(chǎn)磷酸，但其先由磷礦生產(chǎn)磷酸，再生產(chǎn)磷酸鹽，經(jīng)過了濃縮-稀釋-再濃縮干燥等幾個階段，效益也不是很好。
我國磷酸鹽工業(yè)雖然取得了很大的進展，但我國磷礦品位低，雜質(zhì)含量高，生產(chǎn)技術(shù)難度大，我國磷酸鹽的生產(chǎn)有以下幾個特點1)生產(chǎn)規(guī)模小，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)能力多在萬噸/年以下2)產(chǎn)品品種少，我國一般生產(chǎn)40個品種左右，而美國在1980年即達120個，日本70個，差距較大。
3)工藝水平低，技術(shù)落后，技術(shù)除少數(shù)大廠外，技術(shù)大多是國外40～60年代水平，手工操作，勞動條件和經(jīng)濟效益差。
本發(fā)明的目的是提出一種用萃取-反萃交替法生產(chǎn)磷酸鹽的方法，基于我國磷礦品位低，磷的收率低，堿耗、能耗大，勞動強度大，效益差等問題，提出直接由濕法磷酸生產(chǎn)磷酸鹽的方法，將磷酸凈化和磷酸鹽的生產(chǎn)有機結(jié)合起來，降低勞動強度，提高磷的收率，使物耗和能耗大為降低，生產(chǎn)效益大大提高，且適用范圍廣，可生產(chǎn)不同品種、不同要求的磷酸鹽。
本發(fā)明的用萃取-反萃交替法生產(chǎn)磷酸鹽的方法，包括以下步驟(1)以粗磷酸為原料，該粗磷酸中五氧化二磷質(zhì)量濃度范圍為10％-45％；采用C4～C10的醇類的混合溶劑(如正丁醇、正辛醇、異戊醇等)作為萃取劑對粗磷酸進行萃取，萃取劑的加入量體積比為萃取劑∶粗磷酸＝1～5∶1；萃取溫度為20～40℃；(2)對上述萃有磷酸的有機相進行反萃，采用質(zhì)量百分濃度為5～25％的堿液作為反萃相，反萃相的加入量體積比為有機相∶反萃相＝1～5∶1；反萃溫度為20～40℃；(3)用上述第二步再生的全部有機相作為萃取劑，對上述第一步的全部萃余相進行萃取，萃取溫度為20～40℃(4)將上述第二步的全部反萃相與第三步的全部有機相混合，進行反萃過程，反萃溫度為20～40℃(5)將上述第3步和第4步重復(fù)2～10次，反萃相得到的為磷酸鹽溶液，加熱至80～150℃，使其中溶解的有機相蒸發(fā)回收，反萃相再加入堿液或純磷酸精調(diào)，即得到本發(fā)明的磷酸鹽。
本發(fā)明的有機相蒸發(fā)回收率，以回收溶劑正丁醇為例進行說明，正丁醇在水中的溶解度為7％(質(zhì)量濃度)，當(dāng)有鹽存在時溶解度變小，92℃時正丁醇-水形成共沸，共沸物中含正丁醇約60％(質(zhì)量)，所以蒸發(fā)約10％的料液就可回收95％以上溶解的正丁醇。
上述步驟的第5步提出的加入堿液或純磷酸精調(diào)的方法如下，以生產(chǎn)磷酸氫二鈉為例，磷酸根離子和鈉離子的比例為1∶2，首先分析溶液中磷酸根離子和鈉離子的含量，如果比例大于1∶2，就定量地加入純磷酸調(diào)到比例；如果比例小于1∶2，就定量地加入堿液調(diào)到比例。
上述第5步產(chǎn)生的萃殘液經(jīng)蒸發(fā)回收萃取劑后，加生石灰調(diào)pH值至中性，過濾后分別處理殘渣和廢水，以避免污染環(huán)境。
本發(fā)明的效果是，利用本發(fā)明可以生產(chǎn)多種磷酸鹽，如磷酸的鈉鹽∶磷酸二氫鈉、磷酸一氫鈉、三聚磷酸鈉，磷酸的鉀鹽和鈣鹽等。此方法將濕法磷酸凈化和制備磷酸鹽的反應(yīng)有機地結(jié)合在一起，簡化了工藝流程，降低了勞動強度，可以提高磷的收率，減少物料和能量的消耗，有很強的經(jīng)濟效益和社會效益。在江西合成洗滌劑廠進行的工藝完善和中試實驗表明，與原有的工藝相比，可以提高收率至少5％，節(jié)約堿耗20％左右，能耗和勞動強度也有所降低。
下面介紹本發(fā)明的實施例。
實施例1(1)采用20％(質(zhì)量)P2O5的實際工廠的粗磷酸，萃取劑為97％正丁醇+3％正辛醇，采用15％(質(zhì)量)的NaOH溶液反萃。
(2)萃取溫度為30℃，相比為萃取劑∶粗磷酸∶反萃液＝3∶1∶1，萃取時間為3分鐘，理論級數(shù)為8級。
(3)每一級收率與級數(shù)的關(guān)系見下表<
>(4)萃殘液濃度為7.2％(質(zhì)量)，體積為進料量的60％。
(5)采用蒸餾法回收溶解在水中的萃取劑，當(dāng)蒸餾量超過10％(體積)時，再沒有溶劑蒸出，蒸出的液體中含正丁醇約60％(體積)。
權(quán)利要求
1.一種用萃取-反萃交替法生產(chǎn)磷酸鹽的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)以粗磷酸為原料，該粗磷酸中五氧化二磷質(zhì)量濃度范圍為10％-45％；采用C4～C10的醇類的混合溶劑(如正丁醇、正辛醇、異戊醇等)作為萃取劑對粗磷酸進行萃取，萃取劑的加入量體積比為萃取劑∶粗磷酸＝1～5∶1；萃取溫度為20～40℃(2)對上述萃有磷酸的有機相進行反萃，采用質(zhì)量百分濃度為5～25％的堿液作為反萃相，反萃相的加入量體積比為有機相∶反萃相＝1～5∶1；反萃溫度為20～40℃；(3)用上述第二步再生的全部有機相作為萃取劑，對上述第一步的全部萃余相進行萃取，萃取溫度為20～40℃(4)將上述第二步的全部反萃相與第三步的全部有機相混合，進行反萃過程，反萃溫度為20～40℃(5)將上述第3步和第4步重復(fù)2～10次，反萃相得到的為磷酸鹽溶液，加熱至80～150℃，使其中溶解的有機相蒸發(fā)回收，反萃相再加入堿液或純磷酸精調(diào)，即得到本發(fā)明的磷酸鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)磷酸鹽的方法，其特征在于，其中所述的醇類的混合溶劑為正丁醇、正辛醇、異戊醇的混合溶劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用萃取—反萃交替法生產(chǎn)磷酸鹽的方法,首先以粗磷酸為原料,采用醇類的混合溶劑作為萃取劑對粗磷酸進行萃取,對萃有磷酸的有機相進行反萃,堿液作為反萃相,用再生的全部有機相作為萃取劑,對全部萃余相進行萃取,重復(fù)數(shù)次,加熱,回收有機相,反萃相再加入堿液或純磷酸精調(diào),即得到本發(fā)明的磷酸鹽。本發(fā)明簡化了工藝流程,降低了勞動強度,可以提高磷的收率,減少物料和能量的消耗,有很強的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號C01B25/46GK1258636SQ9912718
公開日2000年7月5日 申請日期1999年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月30日
發(fā)明者駱廣生, 戴猷元, 蘇家璜, 孫永, 劉舜華, 黃華榧, 黨廣悅, 莫若成 申請人:清華大學(xué)