CN105271153A - 一种湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磷酸二氢钾制作技术领域，尤其是一种湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法，将湿法磷酸经过两步反应，制备磷酸二氢钾，首先将湿法磷酸与氨水反应，调节料浆的pH值在3.0-7.0之间，使得湿法磷酸中的Fe、Al等阳离子以及F、Si等阴离子杂质得到去除，达到了净化湿法磷酸的目的，然后利用净化后的磷铵料浆与氢氧化钾、碳酸钾或者碳酸氢钾进行反应，在真空度为0-0.01MPa，85-95℃的温度进行蒸发结晶制备高品质的磷酸二氢钾，磷酸二氢钾产品的纯度可达98.3-98.8％。

Description

一种湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法

技术领域

本发明涉及磷酸二氢钾制作技术领域，尤其是一种湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法。

背景技术

磷酸二氢钾属磷酸盐的精细产品类，可广泛应用于化工、医药、食品、农牧业、石油、造纸、洗涤剂等行业，在精细磷酸盐产品系列中占着重要的地位。目前，国内精细磷酸二氢钾的生产多采用热法磷酸或湿法磷酸工艺制备的磷酸进行净化处理后获得的净化磷酸与相应的钾原料进行中和反应制备，但因净化后的磷酸原料生产成本高，净化难度较大，导致整个高品质的磷酸二氢钾产品生产成本较高。为了降低生产成本，部分研究机构和企业开展了利用湿法磷酸直接进行磷酸二氢钾制备的研究，而在现有技术中采用湿法磷酸制备磷酸二氢钾的方法有电解法、离子交换法、复分解法及多步法。

电解法是在外界电场作用下，借助离子交换膜电解湿法磷酸和硫酸钾的混合溶液，H₂PO₄ ^2ˉ或K⁺分别选择性地穿过阴离子和阳离子交换膜，在中和室中形成磷酸二氢钾。该方法工艺流程短，环境污染小，但受限于离子交换膜成本高、生产效率低、能耗较高。

离子交换法是以离子交换树脂为媒介，进行离子交换制取KH₂PO₄。据报导，该法与热法磷酸或湿法磷酸净化酸中和法相比，成本降低三分之一，且产品质量可达GB1963-1980《磷酸二氢钾》工业一级品标准，P₂O₅和K₂O的收率分别能达到89.6％和93.3％。但离子交换树脂本身存在交换容量小的缺点，且交换溶液浓度较低，对后续蒸发造成较大压力，同时设备及成本投资大。

复分解法就是氯化钾与磷酸或其酸式盐进行化学反应生成磷酸二氢钾，该法用廉价的氯化钾代替苟性钾可以降低成本，具有反应条件平和，生产设备比较简单，操作方便，没有三废排放，质量稳定，与中和法相比成本更低等优点；但所得产品KH₂PO₄的质量不如中和法，基本只能用在农业领域，且该方法能耗大，对设备腐蚀严重，所得产品中含有氯化物，副产品盐酸或氯盐附加值低。

由上述现有技术来看，采用湿法磷酸作为原料直接制备磷酸二氢钾成为该行业发展已经成为了一种趋势，但是采用现有技术中的方法以湿法磷酸作为原料直接制备磷酸二氢钾的工艺路线还存在着较多的问题，使得制备的磷酸二氢钾的工艺路线的节能降排与磷酸二氢钾的纯度难以得到共同保障，进而造成直接采用湿法磷酸直接制备磷酸二氢钾的成本较高，能耗较大；同时，我国磷矿资源丰富，但多数属于中低品位，进而使得湿法磷酸的五氧化二磷的含量较低，进而杂质含量较高，并且各杂质的特殊性较强，净化难度较大，进而使得采用湿法磷酸工艺制备的磷酸直接制备磷酸二氢钾产品的难度较高，产品的纯度较低，品质较差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

一种湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法，将湿法磷酸与氨水反应，过滤，得滤渣和滤液，滤液为磷铵料浆；再向磷铵料浆中按照磷元素与钾元素的摩尔比为1:1加入钾成分，投料完成后，将其置于真空度为0-0.01MPa，温度为85-95℃进行蒸发结晶处理，待溶液中出现大量晶体，停止蒸发，冷却至室温，过滤、得滤饼和母液，将滤饼洗涤、干燥，即可。

所述的方法，具体是将五氧化二磷的浓度为15-35％的湿法磷酸与氨水进行混合，并且氨水的加入量为调整溶液的pH值为3.0-7.0，待其反应处理至无沉淀产生时，将其进行过滤处理，获得滤液和滤渣，滤液为磷铵料浆；再将钾成分加入到料浆中，钾成分中的钾元素与磷铵料浆中的磷元素的摩尔比为1:1，待钾成份加入完成后，再将其置于压力为-0.01-0MPa、温度为85-95℃的环境下进行蒸发结晶处理，蒸发出来的氨气和水蒸气用稀磷酸吸收后，排空，待溶液中出现大量的晶体后，停止蒸发，将其冷却到室温，过滤，得滤饼和母液，将滤饼洗涤，干燥，得到成品。

所述的湿法磷酸制备磷酸二氢钾，其纯度达到98.3-98.8％。

所述的氨水采用氨气来替代。

所述的钾成分为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种。

所述的滤渣用去制备复合肥。

所述的滤饼洗涤产生的洗涤液返回磷酸与氨水进行混合反应的步骤中。

所述的母液用去制备复合肥。

上述通过浓缩蒸发出来的氨气通过返回磷酸与氨水反应的步骤中。

与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：

湿法磷酸经过两步反应后制备高纯度的磷酸二氢钾，首先将湿法磷酸与氨水进行反应，调整磷酸的pH值为3.0-7.0之间，进而使得湿法磷酸中的Fe、Al等阳离子以及F、Si等阴离子杂质得到去除，进而提高了湿法磷酸的品质，达到了净化湿法磷酸，进而再用净化后的湿法磷酸与氢氧化钾、碳酸钾或者碳酸氢钾进行反应，再将其控制压力为-0.01-0MPa下，采用85-95℃的温度进行蒸发结晶制备高品质的磷酸二氢钾，使得磷酸二氢钾产品的纯度达到了98.3-98.8％。

本发明制备工艺中的废液、废渣、废气均能够得到综合的利用，洗涤过程中产生的洗涤液返回磷酸与氨气的反应中，进而达到调整磷酸浓度的目的，产生的氨气返回磷酸与氨气或者氨水的反应步骤中，进而达到回收氨气的目的，使得氨气能够被循环利用，降低成本，降低能耗，产生的母液、滤渣等通过送入复合肥生产系统，提高了资源的综合利用率，并且本发明，无废水、废气、废渣的排放，且制备工艺中不存在高能耗，是一种磷酸二氢钾清洁生产的方法。

本发明制备工艺流程短，制备成本低，并且工艺简单，拓宽了湿法磷酸的用途，降低了高纯度磷酸二氢钾产品制备的成本。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

本发明利用的原理是：湿法磷酸与氨水或者氨气反应后，生成磷铵料浆，并通过控制料浆的pH值，使得湿法磷酸中的其他杂质形成沉淀，再将其进行过滤处理后，获得净化后的磷铵料浆，再将净化后的磷铵料浆与钾成份进行反应，通过控制压力和温度，来控制溶液的过饱和度，溶液中的铵根离子以氨气的形式挥发掉，逐渐析出磷酸二氢钾晶体。具体的反应方程式为：

NH₄H₂PO₄+KOH→KH₂PO₄+NH₃↑+H₂O

NH₄H₂PO₄+KHCO₃→KH₂PO₄+NH₃↑+CO₂↑+H₂O

NH₄H₂PO₄+K₂CO₃→KH₂PO₄+NH₃↑+CO₂↑+H₂O

实施例1

取五氧化二磷浓度为15％的湿法磷酸，将其置于中和槽中，再向其中加入氨水调节pH值到3.8后，待其无沉淀产生为止，再将其进行过滤，得到滤渣和滤液。滤渣去复合肥生产工艺，滤液为磷铵料浆，再将氢氧化钾加入到磷铵料浆中，其中氢氧化钾的加入量为使得磷铵料浆中的磷元素与钾元素的摩尔比为1:1，待钾元素加入完成后，再将其置于真空度为0MPa、温度为85℃的环境下进行蒸发结晶处理，待出现大量的晶体后，停止蒸发，将其冷却到室温，过滤，得滤饼和母液，将滤饼洗涤，干燥，得到成品。

上述尾气洗涤及滤饼洗涤洗涤产生的洗涤液返回到中和槽中，母液用去复合肥生产工艺。

上述工艺中，采用压力的大小控制来控制溶液的过饱和度，进而控制磷酸二氢钾的结晶速率。

在制得磷酸二氢钾产品后，在对其进行纯度分析，进而得出其纯度为98.5％。

上述的压力条件是将钾元素投入完成后，再将其倒入三口瓶中，将三口瓶置于油浴锅中，在三口瓶后连接一个含有一定量磷酸的洗涤瓶，洗涤瓶后连接一个真空抽滤机，通过控制真空抽滤机的真空度来控制蒸发时的压力，通过控制油浴锅的温度来控制蒸发结晶的温度。

实施例2

取五氧化二磷浓度为35％的湿法磷酸，将其置于中和槽中，向其中加入氨气调节pH值到4.5后，再将其进行过滤，得到滤渣和滤液。滤渣用去复合肥生产工艺，滤液为磷铵料浆，再将碳酸钾加入到磷铵料浆中，其中碳酸钾的加入量为使得磷铵料浆中的磷元素与钾元素的摩尔比为1:1，待钾元素加入完成后，再将其置于真空度为0.01MPa、温度为95℃的环境下进行蒸发结晶处理，待出现大量的晶体后，停止蒸发，将其冷却到室温，过滤，得滤饼和母液，将滤饼洗涤，干燥，得到成品。

上述尾气洗涤和滤饼洗涤产生的洗涤液返回到中和槽中，母液用去复合肥生产工艺。

上述工艺中，采用压力的大小控制来控制溶液的过饱和度，进而控制磷酸二氢钾的结晶速率。

在制得磷酸二氢钾产品后，在对其进行纯度分析，进而得出其纯度为98.8％。

上述的压力条件是将钾元素投入完成后，再将其倒入三口瓶中，将三口瓶置于油浴锅中，在三口瓶后连接一个含有一定量磷酸的洗涤瓶，洗涤瓶后连接一个真空抽滤机，通过控制真空抽滤机的真空度来控制蒸发时的压力，通过控制油浴锅的温度控制蒸发结晶的温度的。

实施例3

取五氧化二磷的浓度为25％的湿法磷酸，将其置于中和槽中，再向其中加入氨水调节pH值达到6.8后，将其过滤，得到滤渣和滤液。滤渣用去复合肥生产工艺，滤液为磷铵料浆，再将碳酸氢钾加入到磷铵料浆中，其中碳酸氢钾的加入量为使得磷铵料浆中的磷元素与钾元素的摩尔比为1:1，待钾元素加入完成后，再将其置于真空度为0.005MPa、温度为90℃的环境下进行蒸发结晶处理，待出现大量晶体后，停止蒸发，将其冷却到室温，过滤，得滤饼和母液，将滤饼洗涤，干燥，得到成品。

上述尾气洗涤和滤饼洗涤产生的洗涤液返回到中和槽中，母液用去复合肥生产工艺。

上述工艺中，采用压力的大小控制来控制溶液的过饱和度，进而控制磷酸二氢钾的结晶速率。

在制得磷酸二氢钾产品后，在对其进行纯度分析，进而得出其纯度为98.3％。

上述的压力条件是将钾元素投入完成后，再将其倒入三口瓶中，将三口瓶置于油浴锅中，在三口瓶后连接一个含有一定量磷酸的洗涤瓶，洗涤瓶后连接一个真空抽滤机，通过控制真空抽滤机的真空度来控制蒸发时的压力，通过控制油浴锅的温度控制蒸发结晶的温度的。

Claims (8)

1.一种湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法，其特征在于，将湿法磷酸与氨水反应，过滤，得滤渣和滤液，滤液为磷铵料浆；再向磷铵料浆中按照磷元素与钾元素的摩尔比为1:1加入钾成分，投料完成后，将其置于真空度为0-0.01MPa，温度为85-95℃进行蒸发结晶处理，待溶液中出现大量晶体时，停止蒸发，冷却至室温，过滤、得滤饼和母液，将滤饼洗涤、干燥，即可得到磷酸二氢钾，母液一部分返回磷酸二氢钾制备工段，一部分去NPK复合肥生产。

2.如权利要求1所述的湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法，其特征在于，所述的方法，具体是将五氧化二磷的浓度为15-35％的湿法磷酸与氨水进行混合，调节溶液的pH值在3.0-7.0之间，待其反应至无沉淀产生时，将料浆过滤，获得滤液和滤渣，滤液为磷铵料浆；再将钾成分加入到料浆中，钾成分中的钾元素与磷铵料浆中的磷元素的摩尔比为1:1，待钾成份加入完成后，将混合溶液置于真空度为0-0.01MPa、温度为85-95℃的环境下进行蒸发结晶处理，待溶液中出现大量的晶体，停止蒸发，将其冷却到室温，过滤，得滤饼和母液，将滤饼洗涤，干燥，得到成品。

3.如权利要求1或2所述的湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法，其特征在于，所述的湿法磷酸制备磷酸二氢钾，其纯度达到98.3-98.8％。

4.如权利要求1或2所述的湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法，其特征在于，所述的氨水采用氨气来替代。

5.如权利要求1或2所述的湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法，其特征在于，所述的钾成分为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种。

6.如权利要求1或2所述的湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法，其特征在于，所述的滤渣用去制备复合肥。

7.如权利要求1或2所述的湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法，其特征在于，所述的滤饼洗涤产生的洗涤液返回磷酸与氨水进行混合反应的步骤中。

8.如权利要求1或2所述的湿法磷酸制备磷酸二氢钾方法，其特征在于，所述的母液用去制备复合肥。