CN1037086C - 一种制取磷酸二氢钾的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制取磷酸二氢钾的新方法，采用磷酸与氯化钾在中温150～250℃下的复分解反应，再经硝酸进行氧化还原反应，再经沉析、分离而制得结晶的磷酸二氢钾、单程回收率达90%，其磷酸二氢钾含氯量符合无氯化肥标准，肥效高，本方法的副产品为盐酸和氯气，原料成本低，辅助原料均可循环使用，能量利用合理，该方法工艺简单，便于工业上推广应用。

Description

一种制取磷酸二氢钾的方法
本发明涉及一种采取中温复分解氧化沉析法制取磷酸二氢钾的方法，属于化肥生产技术领域。
目前，磷酸二氢钾的生产方法较多，主要有：中和法、离子交换法、盐溶液复分解结晶法、高温复分解水解法等，以上各种方法制造磷酸二氢钾各有其优缺点，现分述于后：1.中和法：是一种传统的生产方法，它系采用热法磷酸中和氢氧化押或者碳酸钾，经蒸发冷却结晶、离心分离可制得磷酸二氢钾成品，工艺虽不复杂，但此方法所使用的原料氢氧化钾或碳酸钾，一般价格昂贵，成本太高，用作肥料难以推广，参见《无机盐工业》杂志1990第6期第30页刊载的“阴离子交换法生产磷酸二氢钾的研究”一文的前序部分；又可参考《无机化工工艺学》(三)第四节，P62的最后一段。2.离子交换法：系采用阴阳离子交换树脂法，这种方法生产磷酸二氢钾较普遍，工作稳定，原料利用率高，收率也较高，但其缺点是工艺流程长，操作较复杂，且副产品浓度低，回收困难，尤其是使用交换树脂价格昂贵，且折旧率较高，故一次投资大、成本高。参阅《无机盐工业》1990年第6期，P30页。3.盐溶液复分解结晶法：此方法系采用无机盐复分解结晶法制取磷酸二氢钾，流程并不复杂，但流程中可加有机胺，产生废液排放，造成公害，或冷析结晶，动力消耗较大，致使成本较高。可参阅专利EP248257、EP248256、DD235384。4.高温复分解水解法：此方法使用原料价枸低廉，但必须高温操作条件，能量不容易利用，致使热能损失大且操作不方便，参见专利：WO09115424。
本发明的目的在于克服上述诸方法的缺点，而设计的一种采用中温复分解氧化沉析法制取磷酸二氢钾的新方法，从而达到使用低价原料，简化工艺流程，使能量利用率高，连续生产及在工业上普遍推广应用的目的。
中温复分解氧化沉析法制取磷酸二氢钾的原理，主要根据磷酸与氯化钾反应可生成磷酸二氢钾，即： 。本发明主要采取以下技术手段来生产磷酸二氢钾：以磷酸与氯化钾的摩尔比为1.2～3∶1，在中温150℃～250℃下反应0.5～1.5小时，然后将反应混合物再与硝酸进行氧化还原反应，其混合物加1∶1的水和浓硝酸搅拌均匀，纯硝酸用量为原料氯化钾量摩尔数的1/10～5/10，加热至170℃～180℃，同时收集逸出的气体，1小时后，将混合物移至反应瓶中冷却；即：
上式反应所生成亚硝酰氯、氯和水等混合物，通过以上两个反应逐步生成磷酸二氢钾，再用该反应混合物的体积的6-8倍的95％的乙醇(或丙醇，或丙酮)把该反应混合物沉析结晶，然后离心分离，即制得磷酸二氢钾晶体。
附图1是本发明的中温复分解氧化沉析法制取磷酸二氢钾方法的工艺流程示意框图。
现结合本发明生产磷酸二氢钾的工艺流程图将该种生产方法作进一步的描述：该种生产磷酸二氢钾的方法使用的原料磷酸可采用热法磷酸或湿法磷酸或用磷矿石制得的磷酸，其规格如下：外观呈无色透明液
P2O5，％≥57.9重金属，％≤0.03 Cl-，％0.001～0.002砷，％≤0.01  硫酸盐SO4 2-，％，005～0.01 Fe，％0.02～0.05
采用氯化钾的指标如下：K2O，％，61.8 SO4 2-，％≤1.5NaCl，％≤1，所用硝酸≥68％。
以上工业流程中所用硝酸、磷酸、乙醇(或丙醇、丙酮)均都可以回收使用，同时，在反应中产生副产品盐酸和氯气。按照上述制取磷酸二氢钾的方法有以下发明效果：
1.产品磷酸二氢钾的单程回收率可达90％产品可达无氯化肥标，产品磷酸二氢钾的规格如下：KH2PO4，％≥98 H2O，％≤3 Cl，％≤0.2
2.本方法工艺流简单，在工业操作过程中易于实现连续生产。
3.操作温度较低，所需热量较少，故动力消耗少。
4.生产中不需要冷析结晶，节约能耗。
5.原料不仅便宜、且利用率高。
6.该种方法生产的磷酸二氢钾不仅肥效高，推广应用能收取可观的经济效益，尤其是该种方法生产的磷酸二氢钾的磷肥不含氯，可适用于各种作物和含氯的经济作物，用途较广泛。
在实验室制取磷酸二氢钾：
实施例1：将0.4摩尔的氯化钾(KCl)和1.27摩尔的磷酸加入带有温度计和导管的500毫升反应瓶中，加热至150℃，使磷酸与氯化钾在该温度下反应，同时以导管中收集逸出的气体，约1.5小时后，将混合物冷却至室温，所收集的气体用蒸馏水吸收。将以上反应混合物加1∶1的水和硝酸7.3毫升，并搅拌均匀，加热至170℃，使该混合物在该温度下反应，同时收集逸出的气体，约1小时后，将混合物移入1.5升的反应瓶中冷却至室温，所收集的气体通过硝酸所放出的气体通过蒸馏水，收集入集气瓶。将混合物加入95％的乙醇(或丙醇、丙酮)约300毫升，不断搅拌，然后将混合物移入离心机中，离心分离，以适量乙醇洗涤沉析出的结晶，即为成品磷酸二氢钾，收率可达90％，把滤液收集移入1000毫升反应瓶中，加装回流冷凝器，蒸出乙醇(或丙醇、丙酮)磷酸，再进行循环使用。在反应中所用蒸馏水吸收的盐和收集的氯气是反应的副产品。
实施例2：同前一实施例的步骤，将0.61摩尔的氯化钾和0.732摩尔的磷酸加入反应瓶中加热到250℃的温度下反应约0.5小时，混合物冷却至室温后，可将该混合物加1∶1的水和浓硝酸12毫升，搅拌均匀后，加热至180°，并在此温度下反应约1小时后，移至1.5升的反应瓶中冷却，再加入95％的乙醇(或丙醇、丙酮)450毫升，不断搅拌，然后将此混合物移入离心机离心分离，以乙醇洗涤沉析出结晶即为成品磷酸二氢钾，收度仍达90％，逸出气体滤液收集的副产品等同上例。

Claims (1)

1.一种制取磷酸二氢钾的方法，其特征在于该方法包括：采用磷酸与氯化钾进行中温150℃～250℃的复分解反应生成磷酸二氢钾，即：
，其磷酸与氯化钾的摩尔配比为1.2～3∶1，将此中温150℃～250℃下反应延续0.5～1.5小时的混合物再与硝酸进行氧化还原反应，其混合物加1∶1的水和浓硝酸搅拌均匀，纯硝酸用量为原料氯化钾量摩尔数的1/10～5/10，加热至170℃～180℃，则发生如下反应： ，同时收集逸出的气体，1小时后，将混合物移至反应瓶中冷却；然后再用反应混合物体积的6-8倍的95％的乙醇或丙醇或丙酮，把该反应混合物沉析结晶，进而离心分离，即制得磷酸二氢钾晶体。
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