CN107739026A - 一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法 - Google Patents

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项双龙
吴有丽
陈彬
廖吉星
张伟
蒋学华
张文
唐丽君
韩朝应
何花
王采艳
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Abstract

本发明属于磷酸二氢铵制备领域，特别涉及一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法；包括以下步骤：(1)磷酸微萃取、(2)制备磷酸二氢钾；利用微化工技术将萃取法净化湿法磷酸技术与磷酸二氢铵的制备技术进行耦合，达到降低装置投入，同时提升磷酸二氢铵的品质，同时提高二水磷酸的高效利用率。有机溶剂萃取净化后的磷酸有机相直接与氨水溶液反应，制得合格的工业级磷酸二氢铵。该技术的优势，流程短，投资小，磷酸的利用高，整个过程不会因为中和过程中PH值升高而导致渣的沉淀，造成磷损失！通过技术耦合创新，实现产业化装置效益最大化。

Description

一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法
技术领域
本发明属于磷酸二氢铵制备领域，特别涉及一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法。
背景技术
磷酸一铵又称磷酸二氢铵，其分子式为NH4H2PO4。由于湿法磷酸中杂质较多，一般只用来生产农用化肥，故又称农业级湿法磷酸或肥料级湿法磷酸(以下湿法磷酸均指肥料级湿法磷酸)。工业级磷酸一铵主要用于滴灌肥、木材、纸张和织物的防火剂；工业磷酸一铵生产工艺分为热法磷酸工艺、湿法磷酸净化法工艺、萃余酸工艺及半水法湿法磷酸工艺。其中，热法磷酸工艺生产成本较高；湿法磷酸净化法工艺净化装置复杂，工艺路线冗长，生产成本高；萃余酸工艺中原料酸杂质较多，制约产品质量；半水法湿法磷酸工艺技术反应温度高，操作难度大，制约该技术的全面推广应用。
微化工技术是20世纪90年代初兴起的多学科交叉科技前沿领域。微反应技术是微化工技术的核心，是一种全新的过程强化技术，许多反应过程在微反应器中变的更经济、更快速、更安全、更环保，这是一种颠覆传统生产形式的新技术，因此，在微化工技术的基础上，研发用低廉、易得的肥料级二水法湿法磷酸直接生产高附加值、市场紧俏的工业磷酸二氢铵新工艺对于磷资源深加工，提高资源附加值具有重要意义。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法。
具体是通过以下技术方案来实现的：
一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，包括以下步骤：
(1)磷酸微萃取：将磷酸经脱硫、脱氟、脱砷处理后，过滤杂质后得预处理磷酸，再将萃取剂和稀释剂混合后，再与预处理磷酸分别通过计量泵泵入微反应器中进行微萃取，得含磷油相和萃余相；
(2)制备磷酸二氢钾：将步骤(1)中的含磷油相与氨水分别泵入微反应器中，得磷酸二氢铵和空载油相。
所述的预处理磷酸，其P2O5含量(ω/％)为40％，硫酸盐(ω/％)≤1.2％，砷含量(ω/％)≤0.8％。
所述的萃取剂，是磷酸三丁酯。
所述的磷酸三丁酯，其浓度为20～50％。
所述的稀释剂，是煤油。
所述的计量泵，通过计量泵出来的物质的流速为30～100ml/min。
所述的微萃取，反应温度为20～70℃，相比(O/W)为1:1～1:5。
所述氨水，其浓度为20～30％。
反应原理
利用微反应器萃取净化湿法磷酸具有诸多优势。微反应器可实现萃取剂和湿法磷酸油水两相的快速均匀混合，强化传质过程；快速的均匀混合可避免乳化、实现快速分相；微反应器设备小，占地空间小，减少维护成本。
传统的萃取法净化湿法磷酸是将湿法磷酸先经预处理(脱硫、脱氟、脱砷)，再由有机溶剂将磷萃取到有机相，再经洗涤、反萃和后处理得到净化酸。得到的净化酸与氨水溶液反应制得磷酸二氢铵。该工艺步骤多、工艺复杂，且磷利用率不高。本实验拟采用微反应器将磷萃取到有机相，省去后续反萃、洗涤后处理等步骤，直接将含磷有机相与氨水溶液在微反应器内混合反应，分相得到磷铵盐水溶液，磷铵盐溶液经浓缩、干燥得到磷酸二氢铵成品。
本工艺分为三个阶段进行：湿法磷酸微萃取试验，获得较佳的工艺和萃取效率；由磷酸萃取负载油相制备磷酸二氢铵，获得达到国标Ⅱ类的磷酸二氢铵产品。
综上所述，本发明的有益效果在于：(1)利用微反应技术，解决湿法磷酸快速高效净化技术难题。
(2)利用湿法磷酸微反应净化技术，解决传统湿法磷酸萃取净化装置庞大、一次性投资较大、运行维护困难等技术难题。
(3)利用湿法磷酸微反应净化直接联产工业级磷酸二氢铵技术，解决传统工艺中湿法磷酸净化与工业级磷酸二氢铵生产分段进行，工艺路线冗长，装置复杂，中间消耗过大等技术难题。
利用微化工技术将萃取法净化湿法磷酸技术与磷酸二氢铵的制备技术进行耦合，达到降低装置投入，同时提升磷酸二氢铵的品质，同时提高二水磷酸的高效利用率。有机溶剂萃取净化后的磷酸有机相直接与氨水溶液反应，制得合格的工业级磷酸二氢铵。该技术的优势，流程短，投资小，磷酸的利用高，整个过程不会因为中和过程中PH值升高而导致渣的沉淀，造成磷损失！通过技术耦合创新，实现产业化装置效益最大化。
附图说明
图1：一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的工艺流程图
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，包括以下步骤：
(1)磷酸微萃取：将磷酸经脱硫、脱氟、脱砷处理后，过滤杂质后，得P2O5 含量(ω/％)为40％，硫酸盐(ω/％)为1.2％，砷含量(ω/％)为0.8％的预处理磷酸，再将浓度为20％的磷酸三丁酯和煤油混合后，再与预处理磷酸，分别以30ml/min的流速通过计量泵泵入微反应器中，在20℃下进行微萃取，得相比 (O/W)为1:1的含磷油相；
(2)制备磷酸二氢钾：将步骤(1)中的含磷油相与浓度为20％的氨水分别泵入微反应器中，得磷酸二氢铵和空载油相。
实施例2
一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，包括以下步骤：
(1)磷酸微萃取：将磷酸经脱硫、脱氟、脱砷处理后，过滤杂质后，得P2O5 含量(ω/％)为40％，硫酸盐(ω/％)为1.1％，砷含量(ω/％)为0.75％的预处理磷酸，再将浓度为50％的磷酸三丁酯和煤油混合后，再与预处理磷酸，分别以 100ml/min的流速通过计量泵泵入微反应器中，在70℃下进行微萃取，得相比 (O/W)为1:5的含磷油相；
(2)制备磷酸二氢钾：将步骤(1)中的含磷油相与浓度为30％的氨水分别泵入微反应器中，得磷酸二氢铵和空载油相。
实施例3
一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，包括以下步骤：
(1)磷酸微萃取：将磷酸经脱硫、脱氟、脱砷处理后，过滤杂质后，得P2O5 含量(ω/％)为40％，硫酸盐(ω/％)为1％，砷含量(ω/％)为0.7％的预处理磷酸，再将浓度为30％的磷酸三丁酯和煤油混合后，再与预处理磷酸，分别以 60ml/min的流速通过计量泵泵入微反应器中，在20～70℃下进行微萃取，得相比 (O/W)为1:2的含磷油相；
(2)制备磷酸二氢钾：将步骤(1)中的含磷油相与浓度为25％的氨水分别泵入微反应器中，得磷酸二氢铵和空载油相。
实施例4
一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，包括以下步骤：
(1)磷酸微萃取：将磷酸经脱硫、脱氟、脱砷处理后，过滤杂质后，得P2O5 含量(ω/％)为40％，硫酸盐(ω/％)为0.9％，砷含量(ω/％)为0.65％的预处理磷酸，再将浓度为50％的磷酸三丁酯和煤油混合后，再与预处理磷酸，分别以 30ml/min的流速通过计量泵泵入微反应器中，在70℃下进行微萃取，得相比 (O/W)为1:3的含磷油相；
(2)制备磷酸二氢钾：将步骤(1)中的含磷油相与浓度为25％的氨水分别泵入微反应器中，得磷酸二氢铵和空载油相。
实施例5
一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，包括以下步骤：
(1)磷酸微萃取：将磷酸经脱硫、脱氟、脱砷处理后，过滤杂质后，得P2O5 含量(ω/％)为40％，硫酸盐(ω/％)为0.8％，砷含量(ω/％)为0.6％的预处理磷酸，再将浓度为50％的磷酸三丁酯和煤油混合后，再与预处理磷酸，分别以 75ml/min的流速通过计量泵泵入微反应器中，在55℃下进行微萃取，得相比 (O/W)为1:4的含磷油相；
(2)制备磷酸二氢钾：将步骤(1)中的含磷油相与浓度为30％的氨水分别泵入微反应器中，得磷酸二氢铵和空载油相。
通过对本发明中相比(O/W)、停留时间、流速等因素的影响，控制中和度在1～1.2，调节油水两相流速，停留时间可增设微反应器或加延时管的形式调节，对反应液分相后检测油相磷含量判断磷的转化率，水相经浓缩结晶干燥处理后得到磷酸二氢铵产品，分析指标满足HG/T4133-2010中Ⅱ类品的指标要求：
表1：HG/T4133-2010中磷酸二氢钾的标准要求

Claims (8)

1.一种湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)磷酸微萃取：将磷酸经脱硫、脱氟、脱砷处理后，过滤杂质后得预处理磷酸，再将萃取剂和稀释剂混合后，再与预处理磷酸分别通过计量泵泵入微反应器中进行微萃取，得含磷油相和萃余相；
(2)制备磷酸二氢钾：将步骤(1)中的含磷油相与氨水分别泵入微反应器中，得磷酸二氢铵和空载油相。
2.如权利要求1所述的湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述的预处理磷酸，其P2O5含量(ω/％)为40％，硫酸盐(ω/％)≤1.2％，砷含量(ω/％)≤0.8％。
3.如权利要求1所述的湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述的萃取剂，是磷酸三丁酯。
4.如权利要求3所述的湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述的磷酸三丁酯，其浓度为20～50％。
5.如权利要求1所述的湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述的稀释剂，是煤油。
6.如权利要求1所述的湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述的计量泵，通过计量泵出来的物质的流速为30～100ml/min。
7.如权利要求1所述的湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述的微萃取，反应温度为20～70℃，相比(O/W)为1:1～1:5。
8.如权利要求1所述的湿法磷酸微反应生产工业级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述氨水，其浓度为20～30％。
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