CN102815685A - 一种湿法磷酸分步萃取净化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种湿法磷酸分步萃取净化工艺，属于化工分离技术领域。该工艺使用甲基异丁基酮萃取P2O5浓度为50~65wt%的湿法磷酸，分相后得到的一级萃余酸再用另一种溶剂A萃取，负载了磷酸的甲基异丁基酮和负载了磷酸的溶剂A分别经反萃生产磷酸和磷酸盐产品并再生；所述的溶剂A为磷酸三丁酯和稀释剂的混合溶剂，所述的稀释剂选自正丁醇、煤油、正己烷或环己烷。本发明的工艺分步使用不同种类的溶剂，使它们在各自适合的P2O5浓度范围内萃取，发挥在分离容量或净化能力方面的优势，实现不同质量等级磷酸和磷酸盐产品的联产，降低磷资源高值化的代价，提高湿法磷酸综合净化率，为根据资源状况和市场需求灵活安排生产提供了条件。

Description

一种湿法磷酸分步萃取净化工艺
技术领域
本发明属于化工分离技术领域，特别涉及一种湿法磷酸分步萃取净化工艺。
背景技术
磷酸和磷酸盐在化工、农业、日化、电子、食品等行业有广泛的应用。磷酸的生产方法主要有热法和湿法两种，磷酸和相应的碱反应是制备磷酸盐的主要方法。与使用电炉还原的热法磷酸相比，湿法磷酸因能耗低具有明显的成本优势和更小的环境影响。但由于湿法磷酸来自无机酸（主要是硫酸）分解磷矿石得到的粗磷酸，其中的杂质含量高而且复杂（包括硫酸根、氟离子、钙、铁、镁、砷等），必须通过净化，才可能用于磷肥生产以外的领域。发展湿法磷酸净化工艺对于减少中高端磷酸和磷酸盐产品对高能耗的热法工艺的依赖、拓展产品应用领域、提高附加值等均具有重要意义。例如，随着精馏提浓和化学沉淀等分离技术的采用，一部分湿法磷酸开始被初步净化用于生产三聚磷酸钠等工业磷酸盐；随着溶剂萃取法的出现，湿法磷酸经过净化可以得到高质量的工业级磷酸直至食品级磷酸。目前，溶剂萃取是湿法磷酸净化制备高端磷酸和磷酸盐产品的主流技术，使用的萃取剂包括醇类、醚类、磷酸脂类、酮类等。现有的多种湿法磷酸萃取净化工艺均针对特定品位的湿法磷酸原料，使用某一种萃取剂生产特定规格的磷酸产品，这种情况造成净化酸收率和净化成本间的矛盾比较突出，对湿法磷酸原料多样性的适应能力也比较差，给进一步优化产品结构、降低磷资源转化综合成本造成了困难。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种湿法磷酸分步萃取净化工艺。
所述的湿法磷酸分步萃取净化工艺包括如下步骤：
（1）使用甲基异丁基酮萃取湿法磷酸，分相后得到负载了磷酸的甲基异丁基酮和一级萃余酸；
（2）使用溶剂A萃取步骤（1）得到的一级萃余酸，分相后得到负载了磷酸的溶剂A和二级萃余酸；所述的溶剂A为磷酸三丁酯和稀释剂的混合溶剂；
（3）负载了磷酸的甲基异丁基酮经过进一步净化后，再用水或碱反萃制备食品级磷酸或磷酸盐产品；
（4）负载了磷酸的溶剂A经过碱反萃制备工业级磷酸盐产品；
（5）经过反萃再生的甲基异丁基酮返回步骤（1）使用；
（6）经过反萃再生的溶剂A返回步骤（2）使用。
步骤（1）中所述的湿法磷酸的P2O5浓度为50~65wt%；所述的甲基异丁基酮和湿法磷酸的质量比为3~8:1；萃取温度为30~50℃；
步骤（2）所述的稀释剂为正丁醇、煤油、正己烷或环己烷；所述的溶剂A中磷酸三丁酯和稀释剂的体积比为3~10:1；所述的溶剂A和一级萃余酸的质量比为2~10:1，萃取温度为30~50℃。
本发明的有益效果为：
本发明的优点在于通过分步使用不同种类的溶剂，使它们在各自适合的P2O5浓度范围内工作，发挥在分离容量或净化能力方面的优势，实现不同质量等级磷酸和磷酸盐产品的联产，降低磷资源高值化的代价，提高湿法磷酸综合净化率，为根据资源状况和市场需求灵活安排生产提供了条件。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步说明：
实施例1：
（1）在温度为50℃的条件下，按照甲基异丁基酮和P2O5浓度为50wt%的湿法磷酸的质量比为8:1的比例萃取湿法磷酸，分相后得到负载甲基异丁基酮和一级萃余酸；
（2）在温度为50℃的条件下，使用磷酸三丁酯与正丁醇体积比为3:1的混合溶剂萃取步骤（1）得到的一级萃余酸，所述的混合溶剂和一级萃余酸的体积比为10:1；
（3）负载了磷酸的甲基异丁基酮通过加入碳酸钡水溶液进一步脱除硫酸根杂质，再经过洗涤和用水反萃进一步脱除金属杂质，从而得到磷酸水溶液；将得到的磷酸水溶液经吸附进一步脱除氟、砷等杂质，再经过精馏脱水制备食品级磷酸产品；
（4）负载了磷酸的磷酸三丁酯与正丁醇混合溶剂用20wt%的氢氧化钠水溶液按化学计量比（氢氧化钠和磷酸的摩尔比为5:3）反萃制备三聚磷酸钠；
（5）经过反萃再生的甲基异丁基酮返回步骤（1）使用；
（6）经过反萃再生的磷酸三丁酯和正丁醇返回步骤（2）使用。
实施例2：
（1）在温度为40℃的条件下，按照甲基异丁基酮和P2O5浓度为55wt%的湿法磷酸的质量比为6:1的比例萃取湿法磷酸，分相后得到负载甲基异丁基酮和一级萃余酸；
（2）在温度为40℃的条件下，使用磷酸三丁酯与正己烷体积比为5:1的混合溶剂萃取步骤（1）得到的一级萃余酸，所述的混合溶剂和一级萃余酸的体积比为5:1；
（3）负载了磷酸的甲基异丁基酮通过加入碳酸钡水溶液进一步脱除硫酸根杂质，再经过洗涤和用水反萃进一步脱除金属杂质，从而得到磷酸水溶液；将得到的磷酸水溶液经吸附进一步脱除氟、砷等杂质，再经过精馏脱水制备食品级磷酸产品；
（4）负载了磷酸的磷酸三丁酯与正己烷混合溶剂用固含量20wt%的石灰乳按化学计量比（氢氧化钙和磷酸的摩尔比为5:3）反萃制备羟基磷灰石；
（5）经过反萃再生的甲基异丁基酮返回步骤（1）使用；
（6）经过反萃再生的磷酸三丁酯和正己返回步骤（2）使用。
实施例3：
（1）在温度为30℃的条件下，按照甲基异丁基酮和P2O5浓度为60wt%的湿法磷酸的质量比为3:1的比例萃取湿法磷酸，分相后得到负载甲基异丁基酮和一级萃余酸；
（2）在温度为30℃的条件下，使用磷酸三丁酯与环己烷体积比为10:1的混合溶剂萃取步骤（1）得到的一级萃余酸，所述的混合溶剂和一级萃余酸的体积比为2:1；
（3）负载了磷酸的甲基异丁基酮通过加入碳酸钡水溶液进一步脱除硫酸根杂质，再经过洗涤和用水反萃进一步脱除金属杂质，从而得到磷酸水溶液；将得到的磷酸水溶液经吸附进一步脱除氟、砷等杂质，再经过精馏脱水制备食品级磷酸产品；
（4）负载了磷酸的磷酸三丁酯与环己烷混合溶剂用25wt%的氨水按化学计量比（氨和磷酸的摩尔比为3:1）反萃制备磷酸铵；
（5）经过反萃再生的甲基异丁基酮返回步骤（1）使用；
（6）经过反萃再生的磷酸三丁酯和环己烷返回步骤（2）使用。
实施例4：
（1）在温度为40℃的条件下，按照甲基异丁基酮和P2O5浓度为65wt%的湿法磷酸的质量比为4:1的比例萃取湿法磷酸，分相后得到负载甲基异丁基酮和一级萃余酸；
（2）在温度为40℃的条件下，使用磷酸三丁酯与煤油体积比为8:1的混合溶剂萃取步骤（1）得到的一级萃余酸，所述的混合溶剂和一级萃余酸的体积比为4:1；
（3）负载了磷酸的甲基异丁基酮通过加入碳酸钡水溶液进一步脱除硫酸根杂质，再经过洗涤和用水反萃进一步脱除金属杂质，从而得到磷酸水溶液；将得到的磷酸水溶液经吸附进一步脱除氟、砷等杂质，再经过精馏脱水制备食品级磷酸产品；
（4）负载磷酸三丁酯与煤油混合溶剂用20wt%的氢氧化钠水溶液按化学计量比（氢氧化钠和磷酸的摩尔比为5:3）反萃制备三聚磷酸钠；
（5）经过反萃再生的甲基异丁基酮返回步骤（1）使用；
（6）经过反萃再生的磷酸三丁酯和煤油返回步骤（2）使用。

Claims (6)

1.一种湿法磷酸分步萃取净化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）使用甲基异丁基酮萃取湿法磷酸，分相后得到负载了磷酸的甲基异丁基酮和一级萃余酸；
（2）使用溶剂A萃取步骤（1）得到的一级萃余酸，分相后得到负载了磷酸的溶剂A和二级萃余酸；所述的溶剂A为磷酸三丁酯和稀释剂的混合溶剂；
（3）负载了磷酸的甲基异丁基酮经过进一步净化后，再用水或碱反萃制备食品级磷酸或磷酸盐产品；
（4）负载了磷酸的溶剂A经过碱反萃制备工业级磷酸盐产品；
（5）经过反萃再生的甲基异丁基酮返回步骤（1）使用；
（6）经过反萃再生的溶剂A返回步骤（2）使用。
2.根据权利要求1所述的湿法磷酸分步萃取净化工艺，其特征在于，步骤（1）中所述的湿法磷酸的P2O5浓度为50~65wt%。
3.根据权利要求1所述的湿法磷酸分步萃取净化工艺，其特征在于，步骤（1）中所述的甲基异丁基酮和湿法磷酸的质量比为3~8:1；萃取温度为30~50℃。
4.根据权利要求1所述的湿法磷酸分步萃取净化工艺，其特征在于，步骤（2）所述的溶剂A和一级萃余酸的质量比为2~10:1，萃取温度为30~50℃。
5.根据权利要求1或4所述的湿法磷酸分步萃取净化工艺，其特征在于，步骤（2）所述的溶剂A中磷酸三丁酯和稀释剂的体积比为3~10:1。
6.根据权利要求1所述的湿法磷酸分步萃取净化工艺，其特征在于，步骤（2）所述的稀释剂为正丁醇、煤油、正己烷或环己烷。
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