CN112607717A - 一种酸式磷酸钾制备方法及其应用 - Google Patents

一种酸式磷酸钾制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化工技术领域，具体公开了一种酸式磷酸钾制备方法及其应用，所述酸式磷酸钾制备方法是通过以磷酸以及氢氧化钾和/或碳酸钾为原料，可以制备得到结晶体酸式磷酸钾或粉状酸式磷酸钾，具有工艺简单和低成本的优点，解决了现有酸式磷酸钾生产工艺存在不适用于工业化生产的问题，是酸式磷酸钾产业化发展的方向。而且，本发明生产成本低，生产出的结晶体酸式磷酸钾或粉状酸式磷酸钾填补了国内市场的空白，具有广阔的市场前景。

Description

一种酸式磷酸钾制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体是一种酸式磷酸钾制备方法及其应用。
背景技术
农业生产和种植业的发展都离不开肥料。肥料作为一种可以供给作物生长发育所需养分，并改善土壤性质、提高土壤肥力水平的产品，对于农业生产具有重要意义。其中，肥料一般分为有机肥料、无机肥料、生物性肥料。而钾肥作为肥料的一种，其是以钾为主要养分的肥料，钾肥能使作物茎秆长得坚强，防止倒伏，促进开花结实，增强抗旱、抗寒、抗病虫害能力。
目前市场上，酸式磷酸钾(也叫多磷酸钾)作为一种强酸性全水溶钾肥，pH值在1.9左右，因此具有强酸性，并且其水溶性非常好，特别适用于节水滴灌的碱性土壤。在使用过程中，可以将酸式磷酸钾肥料溶于水中，然后通过滴灌水管送到需要施肥的地方，在使用上非常方便。
但是，以上技术方案中的方法存在以下缺点：由于酸式磷酸钾的热稳定性差，吸湿性极强，为了保证产品性能，现有的酸式磷酸钾生产工艺大多成本较高，存在不适用于工业化生产的问题。因此，设计一种酸式磷酸钾制备方法，是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种酸式磷酸钾制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有酸式磷酸钾生产工艺存在不适用于工业化生产的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种酸式磷酸钾制备方法，包括以下步骤：
将磷酸加热并加入氢氧化钾和/或碳酸钾，升温至100℃-150℃，保温至氢氧化钾和/或碳酸钾完全溶解，干燥，得到酸式磷酸钾。
作为本发明进一步的方案：所述酸式磷酸钾是结晶体酸式磷酸钾或粉状酸式磷酸钾。
作为本发明再进一步的方案：当所述酸式磷酸钾是结晶体酸式磷酸钾时，所述干燥的具体方法是在保温至氢氧化钾和/或碳酸钾完全溶解于磷酸中后，进行持续加热浓缩得到澄清的粘稠状溶液，然后将澄清的粘稠状溶液进行冷却并结晶，然后经分离、烘干得结晶体酸式磷酸钾。
作为本发明再进一步的方案：当所述酸式磷酸钾是粉状酸式磷酸钾时，所述干燥的具体方法是在保温至氢氧化钾和/或碳酸钾完全溶解于磷酸中后，进行喷雾干燥得到粉状酸式磷酸钾。
本发明实施例的另一目的在于提供一种所述的酸式磷酸钾制备方法在肥料生产中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实施例提供了一种酸式磷酸钾制备方法，通过以磷酸以及氢氧化钾和/或碳酸钾为原料，可以制备得到结晶体酸式磷酸钾或粉状酸式磷酸钾，具有工艺简单和低成本的优点，解决了现有酸式磷酸钾生产工艺存在不适用于工业化生产的问题，是酸式磷酸钾产业化发展的方向。本发明采用常用的化工设备、化工原料均可以采用现有产品，生产成本低，生产出的结晶体酸式磷酸钾或粉状酸式磷酸钾，填补了国内市场的空白，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为一实施例提供的酸式磷酸钾制备方法的工艺流程图。
图2为另一实施例提供的结晶体酸式磷酸钾的制备方法的工艺流程图。
图3为另一实施例提供的粉状酸式磷酸钾的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1所示，本发明实施例中，提供一种酸式磷酸钾制备方法，具体包括以下步骤：
将磷酸加热并加入氢氧化钾和/或碳酸钾，升温至100℃-150℃，保温至氢氧化钾和/或碳酸钾完全溶解，干燥，得到酸式磷酸钾。
本发明的生产原理如下：
磷酸与氢氧化钾和/或碳酸钾制备酸式磷酸钾：
KOH+2H3PO4→KH2PO4·H3PO4+H2O
K2CO3+4H3PO4→2KH2PO4·H3PO4+CO2↑
其中，本发明中投放氢氧化钾和/或碳酸钾的速度不宜过快，投放过程中搅拌不能停止。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，所述酸式磷酸钾是结晶体酸式磷酸钾或粉状酸式磷酸钾。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，所述磷酸中的磷原子与氢氧化钾和/或碳酸钾中的钾原子的摩尔比为1-3:1。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，所述磷酸中的磷原子与氢氧化钾和/或碳酸钾中的钾原子的摩尔比为2:1。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，所述将磷酸加热是加热至50℃-95℃。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，所述升温是升温至110℃-140℃。
需要说明的是，本发明采用常用的化工设备、化工原料均可以采用现有产品，具体根据需求进行确定，这里并不作赘述，生产出的结晶体酸式磷酸钾或粉状酸式磷酸钾，由于酸式磷酸钾具有特殊功能性，所以本方法填补了国内市场的空白。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，当所述酸式磷酸钾是结晶体酸式磷酸钾时，所述干燥的具体方法是在保温至氢氧化钾和/或碳酸钾完全溶解于磷酸中后，进行持续加热浓缩得到澄清的粘稠状溶液，然后将澄清的粘稠状溶液进行冷却并结晶，然后经分离、烘干得结晶体酸式磷酸钾。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，还包括将进行冷却、结晶、分离后产生的母液进行回收并再利用的步骤，具体是将澄清的粘稠状溶液进行冷却并结晶，然后将经分离后产生的母液进行回收，加入反应釜中浓缩后利用。
作为本发明的另一优选实施例，所述结晶体酸式磷酸钾的制备方法见图2所示，具体包括以下步骤：
1)将磷酸在反应釜内加热至50℃-95℃；
2)将氢氧化钾和/或碳酸钾缓慢加入反应釜内，并在加入的过程中继续加热至100℃-150℃；其中，上述加入的磷酸中的磷原子与氢氧化钾和/或碳酸钾中的钾原子的摩尔比为2:1；
3)持续加热浓缩至澄清的粘稠状溶液；
4)将澄清的粘稠状溶液置入结晶器内，进行冷却并结晶，然后经分离、烘干得结晶体酸式磷酸钾。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，当所述酸式磷酸钾是粉状酸式磷酸钾时，所述干燥的具体方法是在保温至氢氧化钾和/或碳酸钾完全溶解于磷酸中后，进行喷雾干燥得到粉状酸式磷酸钾。
作为本发明的另一优选实施例，所述粉状酸式磷酸钾的制备方法见图3所示，具体包括以下步骤：
1)将磷酸在反应釜内加热至50℃-95℃；
2)将碳酸钾缓慢加入反应釜内，并在加入的过程中继续加热至100℃-150℃；其中，上述加入的磷酸中的磷原子与碳酸钾中的钾原子的摩尔比为2:1；
3)持续加热至充分反应后，得中和液；
4)将中和液经喷雾干燥制得粉状酸式磷酸钾。
在本发明实施例中，本发明实施例通过以磷酸以及氢氧化钾和/或碳酸钾为原料，可以制备得到结晶体酸式磷酸钾或粉状酸式磷酸钾，具有工艺简单和低成本的优点，解决了现有酸式磷酸钾生产工艺存在不适用于工业化生产的问题，是酸式磷酸钾产业化发展的方向。本发明采用常用的化工设备、化工原料均可以采用现有产品，生产成本低，生产出的结晶体酸式磷酸钾或粉状酸式磷酸钾，填补了国内市场的空白。
本发明实施例的另一目的在于提供一种所述的酸式磷酸钾制备方法在肥料生产中的应用。
作为本发明的另一优选实施例，所述肥料具体是农业肥料，可以是磷酸铵类肥料、大量元素水溶性肥料、中量元素肥料、生物肥料、有机肥料、多维场能浓缩有机肥等等，具体根据需求进行选择，这里并不作限定。尤其是适用于酸式磷酸钾的生产，由于酸式磷酸钾呈强酸性，并且其水溶性非常好，所以在农业上作为一种新型肥料，特别适用于节水滴灌的碱性土壤。在使用过程中，可以将酸式磷酸钾肥料溶于水中，然后通过滴灌水管送到需要施肥的地方，在使用上非常方便。
以下通过列举具体实施例对本发明的酸式磷酸钾制备方法的技术效果做进一步的说明。在以下实施例中，本发明中使用的反应釜为搪瓷反应釜或不锈钢制作，在使用不锈钢制作的反应釜时，在加入磷酸结束后，反应釜的加热温度不能超过95℃。在向装有加热后的磷酸反应釜中投放氢氧化钾和/或碳酸钾的速度不宜过快，投放过程中搅拌不能停止，加热浓缩温度不能超过140℃。烘干采用烘干机，烘干机为振动流化床干燥器，并有冷却段，烘干过程中温度控制在60℃-75℃。喷雾干燥采用喷雾干燥器，喷雾干燥器用不锈钢制作，热风进口温度控制在250℃-380℃，尾气温度控制在110℃-150℃。
实施例1
一种酸式磷酸钾制备方法，包括以下步骤：
在反应釜内加入磷酸3000kg，加热到50℃，缓慢加入氢氧化钾730kg，在加入的过程中边搅拌，经过1小时后温度升到130℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4小时的冷却、结晶、离心分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1742kg，酸式磷酸钾含量99.58wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第一次回收率57.23％，磷酸第一次回收率57.24％。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表1所示。
表1成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.32％ 0.18％ 20.31％ 0.02％ 0.07％ 1.95
根据表1可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例2
将实施例1中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3小时后，加入磷酸3000kg，加热到80℃，缓慢加入氢氧化钾486kg，在加入的过程中边搅拌，经过1.5小时后温度升到140℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品3200kg，酸式磷酸钾含量99.56wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第二次回收率105.38％，磷酸第二次回收率105.13％(即实施例1中离心分离出母液中的酸式磷酸钾部分进入产品)。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表2所示。
表2成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.42％ 0.17％ 20.47％ 0.06％ 0.1％ 1.90
根据表2可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例3
将实施例2中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩2.5小时后，加入磷酸3000kg，加热到80℃，缓慢加入氢氧化钾486kg，在加入的过程中边搅拌，经过1小时后温度升到132℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品3085kg，酸式磷酸钾含量99.48wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第三次回收率101.12％，磷酸第三次回收率101.35％(即实施例2中离心分离出母液中的酸式磷酸钾部分进入产品)。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表3所示。
表3成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.37％ 0.13％ 20.52％ 0.12％ 0.12％ 1.88
根据表3可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例4
将实施例3中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩2小时后，加入磷酸3000kg，加热到87℃，缓慢加入氢氧化钾486kg，在加入的过程中边搅拌，经过1小时后温度升到143℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品3002kg，酸式磷酸钾含量99.55wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第4次回收率98.34％，磷酸第4次回收率98.60％。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表4所示。
表4成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.41％ 0.11％ 20.46％ 0.14％ 0.12％ 1.95
根据表4可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例5
将实施例4中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3.5小时后，加入磷酸1800kg，加热到95℃，缓慢加入氢氧化钾437kg，在加入的过程中边搅拌，经过1小时后温度升到138℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1742kg，酸式磷酸钾含量99.52wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第5次回收率95.41％，磷酸第5次回收率95.39％。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表5所示。
表5成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.39％ 0.14％ 20.42％ 0.14％ 0.12％ 1.91
根据表5可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例6
将实施例5中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3.5小时后，加入磷酸1800kg，加热到89℃，缓慢加入氢氧化钾437kg，在加入的过程中边搅拌，经过1小时后温度升到128℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1774kg，酸式磷酸钾含量99.72wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第6次回收率97.13％，磷酸第6次回收率97.14％。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表6所示。
表6成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.51％ 0.14％ 20.22％ 0.14％ 0.12％ 1.80
根据表6可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例7
将实施例6中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3小时后，加入磷酸1800kg，加热到84℃，缓慢加入氢氧化钾437kg，在加入的过程中边搅拌，经过3.5小时后温度升到132℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1762kg，酸式磷酸钾含量99.64wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第7次回收率96.43％，磷酸第7次回收率96.45％。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表7所示。
表7成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.47％ 0.13％ 20.32％ 0.18％ 0.15％ 1.95
根据表7可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例8
将实施例7中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3.5小时后，加入磷酸1800kg，加热到98℃，缓慢加入氢氧化钾437kg，在加入的过程中边搅拌，经过3小时后温度升到132℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1700kg，酸式磷酸钾含量99.54wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第8次回收率93.56％，磷酸第8次回收率93.57％。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表8所示。
表8成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.40％ 0.15％ 20.36％ 0.16％ 0.14％ 1.92
根据表8可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例9
将实施例8中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3.5小时后，加入磷酸2500kg，加热到98℃，缓慢加入氢氧化钾607kg，在加入的过程中边搅拌，经过3小时后温度升到142℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2697kg，酸式磷酸钾含量99.44wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第9次回收率106.68％，磷酸第9次回收率106.31％(即实施例8中离心分离出母液中的酸式磷酸钾部分进入产品)。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表9所示。
表9成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.34％ 0.18％ 20.46％ 0.14％ 0.12％ 1.90
根据表9可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例10
将实施例9中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3.5小时后，加入磷酸2500kg，加热到92℃，缓慢加入氢氧化钾607kg，在加入的过程中边搅拌，经过3小时后温度升到135℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2589kg，酸式磷酸钾含量99.38wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第10次回收率102.12％，磷酸第10次回收率102.04％(即实施例9中离心分离出母液中的酸式磷酸钾部分进入产品)。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表10所示。
表10成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.31％ 0.13％ 20.52％ 0.12％ 0.16％ 1.87
根据表10可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例11
将实施例10中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3小时后，加入磷酸2500kg，加热到91℃，缓慢加入氢氧化钾607kg，在加入的过程中边搅拌，经过3小时后温度升到135℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2504kg，酸式磷酸钾含量99.56wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第11次回收率98.77％，磷酸第11次回收率98.75％。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表11所示。
表11成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.42％ 0.11％ 20.47％ 0.11％ 0.13％ 1.93
根据表11可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例12
将实施例11中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3小时后，加入磷酸2500kg，加热到87℃，缓慢加入氢氧化钾607kg，在加入的过程中边搅拌，经过3小时后温度升到137℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2488kg，酸式磷酸钾含量99.62wt％。
在本实施例中，离心分离出来得到母液进行回收，氢氧化钾第12次回收率98.08％，磷酸第12次回收率98.07％。
在本实施例中，对得到的产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表12所示。
表12成分分析结果表
项目 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> H<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O 水不溶物 Cl pH
含量 60.45％ 0.08％ 20.37％ 0.10％ 0.16％ 1.90
根据表12可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例13
一种酸式磷酸钾制备方法，是采用碳酸钾与磷酸制备结晶体酸式磷酸钾的方法，具体过程包括：
过程1：
在反应釜内加入磷酸3000kg，加热到50℃，缓慢加入碳酸钾898kg，在加入的过程中边搅拌，经过1小时后温度升到130℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4小时的冷却、结晶、离心分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1989kg。其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第一次回收率65.23％，磷酸第一次回收率65.34％。
过程2：
将过程1中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3小时后，加入磷酸2000kg，加热到80℃，缓慢加入碳酸钾598.5kg，在加入的过程中边搅拌，经过1.5小时后温度升到140℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2199kg。其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第二次回收率108.18％，磷酸第二次回收率108.33％(即过程1中离心分离出母液中的酸式磷酸钾部分进入产品)。
过程3：
将过程2中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩2.5小时后，加入磷酸2000kg，加热到80℃，缓慢加入碳酸钾598.5kg，在加入的过程中边搅拌，经过1.5小时后温度升到132℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2188kg。
其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第三次回收率104.72％，磷酸第三次回收率104.85％(即过程2中离心分离出母液中的酸式磷酸钾部分进入产品)。
过程4：
将过程3中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩2小时后，加入磷酸2000kg，加热到87℃，缓慢加入碳酸钾598.5kg，在加入的过程中边搅拌，经过1.5小时后温度升到133℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1981kg。
其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第4次回收率97.43％，磷酸第4次回收率97.60％。
过程5：
将过程4中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩2小时后，加入磷酸2000kg，加热到95℃，缓慢加入碳酸钾598.5kg，在加入的过程中边搅拌，经过1.5小时后温度升到134℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1996kg。
其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第5次回收率98.48％，磷酸第5次回收率98.35％。
过程6：
将过程5中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩2.5小时后，加入磷酸2000kg，加热到89℃，缓慢加入碳酸钾598.5kg，在加入的过程中边搅拌，经过2小时后温度升到128℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2096kg。
其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第6次回收率103.43％，磷酸第6次回收率103.27％(过程5中离心分离出的母液中的酸式磷酸钾部分进入产品)。
过程7：
将过程6中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩2.5小时后，加入磷酸2000kg，加热到84℃，缓慢加入碳酸钾598.5kg，在加入的过程中边搅拌，经过2小时后温度升到132℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2140kg。
其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第7次回收率104.92％，磷酸第7次回收率105.45％(过程6中离心分离出的母液中的酸式磷酸钾部分进入产品)。
过程8：
将过程7中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩2小时后，加入磷酸2000kg，加热到98℃，缓慢加入碳酸钾598.5kg，在加入的过程中边搅拌，经过1.5小时后温度升到123℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1923kg。
其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第8次回收率94.65％，磷酸第8次回收率94.73％。
过程9：
将过程8中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩2.5小时后，加入磷酸2000kg，加热到98℃，缓慢加入碳酸钾598.5kg，在加入的过程中边搅拌，经过2小时后温度升到137℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1956kg。
其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第9次回收率96.48％，磷酸第9次回收率96.37％。
过程10：
将过程9中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3小时后，加入磷酸2500kg，加热到92℃，缓慢加入碳酸钾748kg，在加入的过程中边搅拌，经过3小时后温度升到135℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2589kg。
其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第10次回收率102.12％，磷酸第10次回收率102.04％(即过程9中离心分离出母液中的酸式磷酸钾部分进入产品)。
过程11：
将过程10中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩2小时后，加入磷酸2500kg，加热到91℃，缓慢加入碳酸钾748kg，在加入的过程中边搅拌，经过3小时后温度升到135℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2504kg。
其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第11次回收率98.77％，磷酸第11次回收率98.75％。
过程12：
将过程11中离心分离出来的母液返回反应釜内加温浓缩3小时后，加入磷酸2500kg，加热到87℃，缓慢加入碳酸钾748kg，在加入的过程中边搅拌，经过3小时后温度升到137℃，反应釜内已是澄清的粘稠状液体，放入结晶器内经过4.5小时的冷却、结晶、分离、烘干，得到结晶体酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2488kg。
上述每一过程也可看作单独的实施例。
其中，离心分离出来得到母液进行回收，碳酸钾第12次回收率98.08％，磷酸第12次回收率98.07％。
在本实施例中，对得到的不同产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表13所示。
表13成分分析结果表
Figure BDA0002845246210000151
根据表13可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例14
一种酸式磷酸钾制备方法，是采用碳酸钾与磷酸制备粉状酸式磷酸钾的方法，具体过程包括：
过程1：
在反应釜内先加入水500kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在200℃-250℃，尾气温度控制在110℃-115℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1586kg。其中，第1次回收率78.12％，该产品成白色粉末状，堆放一星期后有结块现象(喷雾干燥器内壁有结垢现象)。
过程2：
在反应釜内先加入水500kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在200℃-280℃，尾气温度控制在120℃-125℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1886kg。其中，第2次回收率92.95％，该产品成白色粉末状，堆放一星期后有结块现象(喷雾干燥器内壁有结垢现象)。
过程3：
在反应釜内先加入水400kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在200℃-320℃，尾气温度控制在125℃-130℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1917kg。其中，第3次回收率94.34％，该产品成白色粉末状，堆放一星期后有结块现象(喷雾干燥器内壁有结垢现象)，堆积密度比过程1、过程2的产品小。
过程4：
在反应釜内先加入水400kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在200℃-350℃，尾气温度控制在130℃-135℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1957kg。其中，第4次回收率96.31％，该产品成白色粉末状，堆放一星期后有结块现象(喷雾干燥器内壁有结垢现象)，堆积密度比过程3的产品小。
过程5：
在反应釜内先加入水300kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在230℃-350℃，尾气温度控制在135℃-140℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1976kg。其中，第5次回收率97.24％，该产品成白色粉末状，堆放一星期后有结块现象(喷雾干燥器内壁有结垢现象)，堆积密度与过程4的产品差不多。
过程6：
在反应釜内先加入水300kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在260℃-350℃，尾气温度控制在140℃-145℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2045kg。其中，第6次回收率100.64％，该产品成白色粉末状，堆放一星期后有结块现象。
过程7：
在反应釜内先加入水300kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在290℃-380℃，尾气温度控制在130℃-135℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1987kg。其中，第7次回收率97.79％，该产品成白色粉末状，堆放一星期后有结块现象。
过程8：
在反应釜内先加入水300kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在320℃-400℃，尾气温度控制在130℃-135℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2018kg。其中，第8次回收率99.31％，该产品成白色粉末状，堆放一星期后有结块现象。
过程9：
在反应釜内先加入水300kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在350℃-400℃，尾气温度控制在130℃-135℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2065kg。其中，第9次回收率101.62％，该产品成白色粉末颗粒增大、中空，堆积密度小得多，25kg的包装袋只能装15kg，堆放一月后没有结块现象，喷雾干燥器内璧结垢有脱落。
过程10：
在反应釜内先加入水300kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在350℃-420℃，尾气温度控制在130℃-135℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2085kg。其中，第10次回收率102.61％，该产品成白色粉末颗粒增大、中空，堆积密度小得多，25kg的包装袋只能装15kg，堆放一月后没有结块现象，喷雾干燥器内璧结垢有脱落。
过程11：
在反应釜内先加入水300kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在350℃-480℃，尾气温度控制在135℃-140℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品1982kg。其中，第11次回收率97.54％，该产品成白色粉末状，堆放一星期后有结块现象。
过程12：
在反应釜内先加入水300kg，后加入碳酸钾598.5kg，再加入磷酸2000kg，并控制加入速度，使温度保持在85℃左右，待充分反应后得到中和液，用泵将中和液送入高位槽，喷雾干燥器的热风进口温度控制在380℃-450℃，尾气温度控制在135℃-140℃。中和液在喷雾干燥器内蒸发失去水得到酸式磷酸钾(多磷酸钾)产品2017kg。其中，第12次回收率99.26％，该产品成白色粉末状，堆放一星期后有结块现象。
在本实施例中，对得到的不同产品进行成分分析，具体的成分分析结果见表14所示。
表14成分分析结果表
Figure BDA0002845246210000191
根据表14可以看出，采用本方法制备的酸式磷酸钾的产量高，适合工业化生产。
实施例15
与实施例1相比，除了将氢氧化钾替换为氢氧化钾和碳酸钾(氢氧化钾和碳酸钾是等重量称取)外，其他与实施例1相同。
实施例16
与实施例1相比，除了将温度升到130℃替换为温度升到100℃外，其他与实施例1相同。
实施例17
与实施例1相比，除了将温度升到130℃替换为温度升到150℃外，其他与实施例1相同。
实施例18
与实施例1相比，除了将温度升到130℃替换为温度升到110℃外，其他与实施例1相同。
实施例19
与实施例1相比，除了将温度升到130℃替换为温度升到140℃外，其他与实施例1相同。
实施例20
与实施例1相比，除了氢氧化钾的加入量是按照磷酸中的磷原子与氢氧化钾中的钾原子的摩尔比为1:1的比例进行加入外，其他与实施例1相同。
实施例21
与实施例1相比，除了氢氧化钾的加入量是按照磷酸中的磷原子与氢氧化钾中的钾原子的摩尔比为3:1的比例进行加入外，其他与实施例1相同。
实施例22
与实施例1相比，除了氢氧化钾的加入量是按照磷酸中的磷原子与氢氧化钾中的钾原子的摩尔比为2:1的比例进行加入外，其他与实施例1相同。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种酸式磷酸钾制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将磷酸加热并加入氢氧化钾和/或碳酸钾，升温至100℃-150℃，保温至氢氧化钾和/或碳酸钾完全溶解，干燥，得到酸式磷酸钾。
2.根据权利要求1所述的酸式磷酸钾制备方法，其特征在于，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，所述酸式磷酸钾是结晶体酸式磷酸钾或粉状酸式磷酸钾。
3.根据权利要求1所述的酸式磷酸钾制备方法，其特征在于，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，所述升温是升温至110℃-140℃。
4.根据权利要求1所述的酸式磷酸钾制备方法，其特征在于，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，所述磷酸中的磷原子与氢氧化钾和/或碳酸钾中的钾原子的摩尔比为1-3:1。
5.根据权利要求4所述的酸式磷酸钾制备方法，其特征在于，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，所述磷酸中的磷原子与氢氧化钾和/或碳酸钾中的钾原子的摩尔比为2:1。
6.根据权利要求5所述的酸式磷酸钾制备方法，其特征在于，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，所述加热是将磷酸加热至50℃-95℃。
7.根据权利要求2所述的酸式磷酸钾制备方法，其特征在于，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，当所述酸式磷酸钾是结晶体酸式磷酸钾时，所述干燥的具体方法是在保温至氢氧化钾和/或碳酸钾完全溶解于磷酸中后，进行持续加热浓缩得到澄清的粘稠状溶液，然后将澄清的粘稠状溶液进行冷却并结晶，然后经分离、烘干得到结晶体酸式磷酸钾。
8.根据权利要求7所述的酸式磷酸钾制备方法，其特征在于，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，还包括将结晶、分离后产生的母液进行回收并再利用的步骤。
9.根据权利要求2所述的酸式磷酸钾制备方法，其特征在于，在所述的酸式磷酸钾制备方法中，当所述酸式磷酸钾是粉状酸式磷酸钾时，所述干燥的具体方法是在保温至氢氧化钾和/或碳酸钾完全溶解于磷酸中后，进行喷雾干燥得到粉状酸式磷酸钾。
10.一种如权利要求1-9任一所述的酸式磷酸钾制备方法在肥料生产中的应用。
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