CN105948011A

CN105948011A - 一种磷酸二氢钾的制备方法

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Publication number: CN105948011A
Application number: CN201610297406.XA
Authority: CN
Inventors: 向朝安; 曾祥君; 郑东升
Original assignee: Shifang Anda Chemicals Co Ltd
Current assignee: Shifang Anda Chemicals Co Ltd
Priority date: 2016-05-06
Filing date: 2016-05-06
Publication date: 2016-09-21

Abstract

本发明涉及化工合成领域，特别涉及一种磷酸二氢钾的制备方法。该方法为取磷酸加热后，与氢氧化钾溶液混合，制得反应溶液，冷却结晶，分离，干燥。本发明生产磷酸二氢钾的纯度在99.24‑99.56之间；能耗低，结晶时间短，结晶时间在86‑94min之间，比传统方法缩短30min；产品收率高，本发明生产磷酸二氢钾的最高收率可达到99.98％，而传统方法生产磷酸二氢钾的收率低于99.92％。磷酸二氢钾的检测方法参照HG/T 2321‑1992执行，检测结果符合该标准。

Description

一种磷酸二氢钾的制备方法

技术领域

本发明涉及化工合成领域，特别涉及一种磷酸二氢钾的制备方法。

背景技术

磷酸二氢钾(化学式：KH2PO4)密封保存，空气中稳定，在400℃时失去水，变成偏磷酸盐，用于配制缓冲液，测定砷、锑、磷、铝和铁，配制磷标准液，配制培养基，测定血清中无机磷、碱性磷酸酶活力。其上游原料主要有磷酸、磷酸二氢钠、氯化钾、氢氧化钾、烧碱、碳酸钾、碳酸氢铵。下游产品包括植宝素、赤霉素、苏云金杆菌、硫酸链霉素。

工业上用作缓冲剂、培养剂；也用作细菌培养剂合成清洒的调味剂[3]，制偏磷酸钾的原料，酿造酵母的培养剂、强化剂、膨松剂、发酵助剂。农业上用作高效磷钾复合肥；磷酸二氢钾产品广泛适用于各类型经济作物、粮食、瓜果、蔬菜等几乎全部类型的作物，各省均由当地的农科院所、土肥站等专家机构针对磷酸二氢钾适用于各类典型作物进行了很多的相关应用实验，通过各地对各类型作物的实际施用效果证明磷酸二氢钾具有显著增产增收、改量优化品质、抗倒伏、抗病虫害、防治早衰等许多优良作用，并且具有克服作物生长后期根系老化吸收能力下降而导致的营养不足的作用。磷酸二氢钾属新型高浓度磷钾二元素复合肥料，其中含五氧化二磷52％左右，含氧化二钾34％左右。烤烟需磷、钾量大，特别是需钾量大。磷酸二氢钾是用于烤烟的一种较为理想的新型肥料。为了探索磷酸二氢钾在烤烟上的使用价值和施用方法，以提高烟叶品质。磷酸二氢钾用在棉花上能够控制棉花徒长，增加植株花苞数量。磷酸二氢钾广泛运用于滴管喷灌系统中。

磷酸二氢钾的制备方法主要包括以下几种：一、中和法。黄磷与氧气在燃烧室内燃烧；以氢氢化钾溶液和/或生产磷酸二氢钾的母液在水合塔中负压下吸收五氧化二磷、浓缩并生成磷酸和磷酸二氢钾的混合物；将上述混合物送入反应结晶器，在反应结晶器内加氢氧化钾溶液调整pH值，冷却、结晶、分离出磷酸二氢，经分离后的母液返回作五氧化二磷的吸收剂；传统中和法生产磷酸二氢钾，能耗高、结晶时间长、生产效率低，生产成本高；二、复分解法。复分解法工艺流程比较复杂，并且在生产过程中存在较大的环境污染、原料对生产设备的腐蚀严重，磷回收率偏低，而且产品磷酸二氢钾中含氯量相对较高，导致产品质量不高；萃取法磷酸回收率低，有机溶剂价格昂贵，对环境有污染，环保压力大；离子交换法现还不能实现工业化大规模生产，离子交换法生产磷酸二氢钾与中和法相比生产成本有较大下降，但该法的蒸发量太大(1t成品需要蒸发水15m3)，能耗过高，且树脂价格昂贵，一次性投资较大。另外，每生产1t磷酸二氢钾要副产4t多6％的氯化铵稀溶液，产量大时后处理很麻烦；生产过程中，树脂还容易中毒而需全部更换，这就给生产带来麻烦和增大成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种磷酸二氢钾的制备方法。本发明通过多效浓缩减少加热过程中蒸汽消耗量，提高纯蒸汽利用率，节约能耗2/3。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种磷酸二氢钾的制备方法，包括如下步骤：取磷酸加热后，与氢氧化钾溶液混合，制得反应溶液，冷却结晶，分离，干燥。

在本发明的一些具体实施方案中，所述加热的温度为80℃～90℃。

在本发明的一些具体实施方案中，所述冷却结晶包括三级冷却，第一级冷却真空度为0.06～0.07MPa，物料温度降至60～65℃；第二级冷却真空度为0.07～0.08MPa，物料温度降至50～55℃；第三级冷却真空度为0.08～0.09MPa，物料温度降至43～48℃。

在本发明的一些具体实施方案中，所述冷却结晶的转速为20rpm～50rpm。

在本发明的一些具体实施方案中，所述氢氧化钾溶液的加入量以所述反应溶液的pH值达到4.2～4.6为准。

在本发明的一些具体实施方案中，所述氢氧化钾溶液与所述磷酸的体积比为1.27:1。

在本发明的一些具体实施方案中，所述氢氧化钾溶液的质量浓度为30％。

在本发明的一些具体实施方案中，所述磷酸的体积浓度为85％。

在本发明的一些具体实施方案中，所述混合的转速为50rpm～60rpm。

在本发明的一些具体实施方案中，所述加热的方式为多效蒸发。

本发明中，运用多效蒸发设备对中和反应釜中的磷酸加热至80～90℃，在中和法传统生产工艺中，酸和碱是不需要加热，只是采用酸碱反应自动升温，而本发明中的加热升温，加速酸碱反应过程水份的蒸发，同时提升反应的系统温度，加快浓缩速度，减少能耗；多效蒸发时，要求后效的操作压强和溶液的沸点均较前效为低，因此可以引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器，如此就相当于仅第一效需要消耗纯蒸汽。多效蒸发装置的末效或后几效是在负压(真空)条件下操作，反应条件温和，对设备腐蚀小，产品磷酸二氢钾肥纯度高。本发明生产磷酸二氢钾的纯度在99.24-99.60之间，传统方法生产磷酸二氢钾的纯度在98.85-99.25之间；能耗低，结晶时间短，本发明生产磷酸二氢钾的结晶时间在85-95min之间，传统方法生产磷酸二氢钾的结晶时间在120-130min之间，本发明生产磷酸二氢钾的结晶时间比传统方法缩短30min左右；产品收率高，本发明生产磷酸二氢钾的最高收率可达到99.98％，而传统方法生产磷酸二氢钾的收率低于99.92％。磷酸二氢钾的检测方法参照HG/T 2321-1992执行，检测结果符合该标准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1示本发明磷酸二氢钾制备方法的工艺流程图；

图2示复分解法生产磷酸二氢钾工艺流程简图。

具体实施方式

本发明公开了一种磷酸二氢钾的制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明提供的磷酸二氢钾肥多效浓缩连续生产方法生产步骤如下：

(1)将纯度为85％的磷酸加入中和反应釜中。

(2)运用多效蒸发设备对中和反应釜中的磷酸加热至80～90℃。

(3)在不断搅拌下缓慢加入30％纯度的氢氧化钾溶液(V_氢氧化钾：V_磷酸＝1.27:1)，当pH达到4.2～4.6之间时，停止加入。

(4)调整反应釜搅拌装置转速，50～60rpm为宜。

(5)通过连续冷却结晶装置，结晶析出粗品。连续冷却结晶装置全称为“三级串联带搅拌蒸发冷却结晶装置”，搅拌转速为20～50rpm，第一级真空度为0.06～0.07MPa，物料温度降至60～65℃；第二级真空度为0.07～0.08MPa，物料温度降至50～55℃；第三级真空度为0.08～0.09MPa，物料温度降至43～48℃。

(6)将结晶粗品与溶液分离、而后干燥，得磷酸二氢钾产品。

(7)分离所得母液返回中和反应釜中用于二次生产磷酸二氢钾。

本发明生产磷酸二氢钾的纯度在99.24-99.56之间，传统方法生产磷酸二氢钾的纯度在98.85-99.25之间；能耗低，结晶时间短，本发明生产磷酸二氢钾的结晶时间在86-94min之间，传统方法生产磷酸二氢钾的结晶时间在120-130min之间，本发明生产磷酸二氢钾的结晶时间比传统方法缩短30min左右；产品收率高，本发明生产磷酸二氢钾的最高收率可达到99.98％，而传统方法生产磷酸二氢钾的收率低于99.92％。磷酸二氢钾的检测方法参照HG/T 2321-1992执行，检测结果符合该标准。

本发明提供的磷酸二氢钾的制备方法中所用原料及试剂均可由市场购得。

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

实施例1

将纯度为85％的磷酸加入中和反应釜中。运用多效蒸发设备对中和反应釜中的磷酸加热至80℃。在不断搅拌下缓慢加入30％纯度的氢氧化钾溶液(V氢氧化钾：V磷酸＝1.27:1)，当pH达到4.6之间时，停止加入。调整反应釜搅拌装置转速，55rpm为宜。通过连续冷却结晶，析出粗品。搅拌转速为20rpm，第一级真空度为0.065MPa，物料温度降至60℃；第二级真空度为0.075MPa，物料温度降至50℃；第三级真空度为0.085MPa，物料温度降至45℃。将结晶粗品与溶液分离、而后干燥，得磷酸二氢钾产品。分离所得母液返回中和反应釜中用于二次生产磷酸二氢钾。

实施例2

将纯度为85％的磷酸加入中和反应釜中。运用多效蒸发设备对中和反应釜中的磷酸加热至90℃。在不断搅拌下缓慢加入30％纯度的氢氧化钾溶液(V氢氧化钾：V磷酸＝1.27:1)，当pH达到4.4之间时，停止加入。调整反应釜搅拌装置转速，60rpm为宜。通过连续冷却结晶，析出粗品。搅拌转速为50rpm，第一级真空度为0.07MPa，物料温度降至65℃；第二级真空度为0.07MPa，物料温度降至55℃；第三级真空度为0.09MPa，物料温度降至48℃。将结晶粗品与溶液分离、而后干燥，得磷酸二氢钾产品。分离所得母液返回中和反应釜中用于二次生产磷酸二氢钾。

实施例3

将纯度为85％的磷酸加入中和反应釜中。运用多效蒸发设备对中和反应釜中的磷酸加热至85℃。在不断搅拌下缓慢加入30％纯度的氢氧化钾溶液(V氢氧化钾：V磷酸＝1.27:1)，当pH达到4.2之间时，停止加入。调整反应釜搅拌装置转速，50rpm为宜。通过连续冷却结晶，析出粗品。搅拌转速为35rpm，第一级真空度为0.06MPa，物料温度降至62℃；第二级真空度为0.08MPa，物料温度降至52℃；第三级真空度为0.08MPa，物料温度降至43℃。将结晶粗品与溶液分离、而后干燥，得磷酸二氢钾产品。分离所得母液返回中和反应釜中用于二次生产磷酸二氢钾。

对比例

将氢氧化钾配成30％的溶液后送至中和器，在搅拌下与50％的磷酸溶液中和，控制温度在80～100℃，pH为4～5，中和产物经过滤、浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥后即得成品，结晶母液返回到浓缩工段进行回用。

实施例4

实验组：实施例1～实施例3；

对照组：对比例；

试验结果数据见表1、表2、表3：

表1蒸汽消耗量

	浓缩水量	消耗蒸汽量
			对照组	1t	1.4-1.65t
实验组	1t	0.4-0.6t

由表1可知，在对照组单效蒸发浓缩法生产磷酸二氢钾过程中，浓缩1t水消耗蒸汽量在1.4-1.65t之间；实验组采用多效蒸发浓缩生产，浓缩1t水消耗的蒸汽量在0.4-0.6t之间；本发明比传统法浓缩1t水节约能耗(蒸汽量)约2/3。

表2磷酸二氢钾收率和纯度

表3结晶时间

本发明生产磷酸二氢钾的纯度在99.24-99.56之间，传统方法生产磷酸二氢钾的纯度在98.85-99.25之间，具有显著差异(P＜0.05)；能耗低，结晶时间短，本发明生产磷酸二氢钾的结晶时间在86-94min之间，传统方法生产磷酸二氢钾的结晶时间在120-130min之间，本发明生产磷酸二氢钾的结晶时间比传统方法缩短30min左右，具有极显著差异(P＜0.01)；产品收率高，本发明生产磷酸二氢钾的最高收率可达到99.98％，而传统方法生产磷酸二氢钾的收率低于99.92％，具有显著差异(P＜0.05)。

磷酸二氢钾的检测方法参照HG/T 2321-1992执行，取实施例1～实施例3进行检测，检测结果符合该标准。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种磷酸二氢钾的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取磷酸加热后，与氢氧化钾溶液混合，制得反应溶液，冷却结晶，分离，干燥。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为80℃～90℃。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述冷却结晶包括三级冷却，第一级冷却真空度为0.06～0.07MPa，物料温度降至60～65℃；第二级冷却真空度为0.07～0.08MPa，物料温度降至50～55℃；第三级冷却真空度为0.08～0.09MPa，物料温度降至43～48℃。

4.根据权利要求1至3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述冷却结晶的转速为20rpm～50rpm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钾溶液的加入量以所述反应溶液的pH值达到4.2～4.6为准。

6.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钾溶液与所述磷酸的体积比为1.27:1。

7.根据权利要求1至6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钾溶液的质量浓度为30％。

8.根据权利要求1至7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸的体积浓度为85％。

9.根据权利要求1至8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合的转速为50rpm～60rpm。

10.根据权利要求1至9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加热的方式为多效蒸发。