CN112607718A - 一种肥料级磷酸二氢钾的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种肥料级磷酸二氢钾的生产方法，属于化工反应和分离技术领域。该方法在原料净化、分离单元，中和反应、结晶单元，结晶分离、干燥单元组成的装置内实施，包括如下过程:以黄磷厂副产泥磷酸为原料，使用除杂材料去除原料酸中砷、铁元素，分离除杂材料和原料酸，材料在除杂后根据饱和情况回用或新材料补充、替换，除杂后的原料酸与氢氧化钾溶液在控制反应终点pH值、反应温度、反应结晶搅拌速度、时间等条件进行反应、结晶，将反应完成的含晶体溶液经分离所得清液作为母液返回系统循环使用，结晶经干燥即得到符合肥料级磷酸二氢钾优等品产品。本发明工艺简单，原料来源广泛，成本较低，具有广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明公开了一种生产高质量磷酸二氢钾，但成本相对较低的新工艺，属于化工反应和分离技术领域。
背景技术
磷酸二氢钾是最具肥效的磷钾复肥，利用率可达到100%，兼具钾、磷肥双重作用，增产效果喜人，施用磷酸二氢钾不仅可减少投入多产出，且经济效益优。我国虽然是磷酸二氢钾生产和消费大国，但是多采用净化磷酸与苛性钾中和法生产工艺，成本较高。由于产品生产成本高，导致销售价格较高，在推广应用上存在一定的难度。而黄磷厂副产泥磷酸成本较净化磷酸有较大价格优势，但受生产工艺、设备影响，其砷、铁含量高，黄磷厂副产泥磷酸直接用于生产所得磷酸二氢钾产品，其砷、铁含量严重超过行业标准。因此，研究具有低成本、符合行业标准的肥料级磷酸二氢钾产品的生产工艺路线，具有重大的科研意义和经济价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，寻求一种生产高质量的磷酸二氢钾，但成本相对较低的新工艺，其特点是利用低成本的黄磷厂副产泥磷酸与氢氧化钾溶液进行中和反应，反应后溶液经一次浓缩结晶后分离、干燥，直接得到高质量肥料级磷酸二氢钾产品。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
该方法在原料净化、分离单元，中和反应、结晶单元，结晶分离、干燥单元组成的装置内实施。原料净化、分离单元用于去除原料酸中砷、铁元素，使原料酸的砷、铁元素含量符合生产要求，并根据材料在除杂后饱和情况回用或新材料补充、替换。中和反应、结晶单元，用于控制反应温度、终点pH值、反应结晶搅拌速度、时间等条件。结晶分离、干燥单元，用于产品的结晶、分离、干燥操作。
该方法的工艺流程为：以黄磷厂副产泥磷酸为原料，使用除杂材料去除原料酸中砷、铁元素，分离除杂材料和原料酸，材料在除杂后根据饱和情况回用或新材料补充、替换，除杂后的原料酸与氢氧化钾溶液在控制反应终点pH值、反应结晶温度、反应结晶搅拌速度、时间等条件进行反应，将反应完成的溶液经浓缩、分离所得清液作为母液返回系统循环使用，结晶经干燥即得到高质量肥料级磷酸二氢钾产品。
所述黄磷厂副产泥磷酸五氧化二磷含量45~62%。
所述除杂材料是包含螯合As、Fe离子基团的树脂。
所述氢氧化钾溶液为30wt%工业级氢氧化钾溶液。
所述原料净化、分离单元包括原料酸与除杂材料混合搅拌转速0-1000rpm，除杂材料过滤、分离，新材料加料元件。
所述中和反应、结晶单元包含搅拌转速0-1000rpm、测温0-200℃元件。
所述结晶分离、干燥单元包含过滤、烘干0-150℃元件。
黄磷厂副产泥磷酸原料，使用除杂材料去除原料酸中砷、铁元素，分离除杂材料和原料酸，材料在除杂后根据饱和情况回用或新材料补充、替换。
磷酸二氢钾配制是按除杂后泥磷酸与氢氧化钾溶液反应终点pH值为4.20~4.70配制。
黄磷厂副产泥磷酸与氢氧化钾溶液的反应结晶搅拌速度为400~600rpm；
黄磷厂副产泥磷酸与氢氧化钾溶液的反应结晶时间为0.5~2.5小时。
结晶温度控制在30~75℃；优选结晶温度控制在50~75℃。
过滤后得到的磷酸二氢钾清液进行浓缩，浓缩后的过饱和溶液进入冷却结晶槽，经过离心分离清液作为母液返回系统循环使用，结晶经干燥即得肥料级磷酸二氢钾产品。
本发明采用中和法制取肥料级磷酸二氢钾，工艺简单，原料来源广泛，成本较低，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明，但并不用来限制本发明的范围。
实施例1
称取一定量黄磷厂副产泥磷酸（五氧化二磷含量52%左右，砷含量80ppm左右，铁含量250ppm左右）与除杂材料（1/10泥磷酸质量）在常温条件下混合搅拌5小时后过滤，过滤后的泥磷酸（五氧化二磷含量52%左右，砷含量低于50ppm，铁含量低于60ppm）作为原料磷酸。称取38g片状工业级氢氧化钾，按氢氧化钾浓度为30%加水搅拌配制氢氧化钾溶液。将配好的氢氧化钾溶液按一定的流速缓慢加入经除杂的原料磷酸中，控制反应终点pH值为4.3，结晶温度在70℃，反应、结晶搅拌速度为500rpm，时间为2h，完成后过滤，过滤后的晶体即为磷酸二氢钾，再进行干燥即可得到磷酸二氢钾产品，主要指标KH2PO4（%）：99.72，K2O（%）：35.78，pH：4.56，Fe（%）：0.0239，As（%）：0.0036，符合HG/T 2321-2016标准优等品指标要求。
实施例2
称取一定量黄磷厂副产泥磷酸（五氧化二磷含量52%左右，砷含量80ppm左右，铁含量250ppm左右）与除杂材料（1/10泥磷酸质量）在常温条件下混合搅拌6小时后过滤，过滤后的泥磷酸（五氧化二磷含量51%左右，砷含量低于50ppm，铁含量低于60ppm）作为原料磷酸。称取片状工业级氢氧化钾，按氢氧化钾浓度为30%加水搅拌配制氢氧化钾溶液。将配好的氢氧化钾溶液按一定的流速缓慢加入经除杂的原料磷酸中，控制反应终点pH值为4.28，结晶温度在60℃，反应、结晶搅拌速度为600rpm，时间为1.5h，过滤后的晶体即为磷酸二氢钾，再进行干燥即可得到磷酸二氢钾产品，主要指标KH2PO4（%）：99.60，K2O（%）：35.21，pH：4.44，Fe（%）：0.0253，As（%）：0.0028，符合HG/T 2321-2016标准优等品指标要求。
Claims (10)
1.一种肥料级磷酸二氢钾的生产方法，其特征在于：该方法在原料净化、分离单元，中和反应、结晶单元，结晶分离、干燥单元组成的装置内实施，包括如下过程：
以黄磷厂副产泥磷酸为原料，使用除杂材料去除原料酸中砷、铁元素，分离除杂材料和原料酸，除杂材料在除杂后根据饱和情况回用或新材料补充、替换，除杂后的原料酸与氢氧化钾溶液在控制反应终点pH值、反应温度、反应结晶搅拌速度、时间条件进行反应、结晶，将反应完成的含晶体溶液经分离所得清液作为母液返回系统循环使用，结晶经干燥即得到高质量肥料级磷酸二氢钾产品。
2.根据权利要求1所述的磷酸二氢钾的生产方法，其特征在于：使用除杂材料去除黄磷厂副产泥磷酸中砷和铁，控制原料酸砷含量≤50ppm，铁含量在≤60ppm。
3.根据权利要求1所述的磷酸二氢钾的生产方法，其特征在于：黄磷厂副产泥磷酸与氢氧化钾的反应终点pH值在4.20~4.70。
4.根据权利要求1所述的磷酸二氢钾的生产方法，其特征在于：结晶温度为30~75℃。
5.根据权利要求1所述的磷酸二氢钾的生产方法，其特征在于：反应、结晶搅拌速度为400~600rpm。
6.根据权利要求1所述的磷酸二氢钾的生产方法，其特征在于：反应、结晶时间为0.5~2.5h。
7.根据权利要求1所述的磷酸二氢钾的生产方法，其特征在于：所得磷酸二氢钾产品为符合HG/T 2321-2016标准优等品的产品。
8.根据权利要求1所述的磷酸二氢钾的生产方法，其特征在于：所述除杂材料是包含螯合As、Fe离子基团的树脂。
9.根据权利要求1所述的磷酸二氢钾的生产方法，其特征在于：所述黄磷厂副产泥磷酸五氧化二磷含量45~62%。
10.根据权利要求1所述的磷酸二氢钾的生产方法，其特征在于：所述氢氧化钾溶液为30wt%工业级氢氧化钾溶液。
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