CN104386664A

CN104386664A - 肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的方法

Info

Publication number: CN104386664A
Application number: CN201410604033.7A
Authority: CN
Inventors: 钟林; 钟国林; 韩科
Original assignee: CHENGDU CHEMICAL Co Ltd
Current assignee: Shanghai new tripod Data Technology Co., Ltd.
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: CN104386664B

Abstract

本发明公开了一种肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的方法，该方法的步骤如下：将肥料级磷酸二氢铵溶解后获得肥料级磷酸二氢铵溶液，将肥料级磷酸二氢铵溶液与氯化钾进行复分解反应，然后离心分离获得磷酸二氢钾铵晶体。本方法采用肥料级磷酸二氢铵作为原料，该原料的成本比工业级磷酸二氢铵低45％左右，使得最终产品生产的成本显著降低。本方法采用两次复分解反应，使得复分解反应更加完全，提高了产品的收率，产品的收率达到理论值的90％以上，产品中磷酸二氢钾铵的有效含量≥99％，总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥75％，完全达到工业级的要求。本发明中的母液循环使用，在整个反应过程中无废水产生，对环境的污染较小。

Description

肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的方法

【技术领域】

本发明涉及一种磷酸盐的生产方法，具体涉及一种肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的方法。

【背景技术】

磷酸二氢钾铵是氮、磷、钾含量均高的磷酸盐，在工业、农业、卫生、食品等行业得到广泛的利用，市场需求很大。具有类似于磷酸二氢钾的盐指数及肥料特性。产品中不含氯离子和铜离子，砷含量低于10ppm。工业上主要用于医药业和发酵工业，微生物，菌类培养基，pH缓冲剂，制取焦磷酸钾的原料；农工业上主要用作高浓度的高效磷钾复合肥、优质无氯钾肥。尤其适合在发酵工业中用于配制缓冲液及培养液，及高浓度全水溶喷施肥的配制。磷酸二氢钾铵具有营养成分高(氮、磷、钾有效成分＞90％)，化学性质稳定，无嗅，无味，无毒，易溶于水，不结块，因而适用于各种土壤和作物；磷酸二氢钾铵能提高农作物品质可以提高作物抗盐碱、抗旱、抗寒、抗倒伏的能力；与农药或生长调节剂合理混用能起到施肥、防病治虫及刺激作物生长的效果。以传统工艺的产品成本较高，行业目前的发展动向是采用新的原料和新工艺技术，进一步降低生产成本，提高产品质量。磷酸二氢钾铵的生产方法主要有：中和共结晶法、离子交换法、复分解法等。我国主要采用直接中和共结晶法，工艺简单，但需消耗昂贵的氢氧化钾，生产成本较高，限制了生产规模的扩大。离子交换法的生产成本略低，但工艺较复杂，对环境的污染较重。

日本特许公报昭49-40560(1974)公开了一种磷酸二氢铵和氯化钾制造磷酸二氢钾的方法，该方法的优点是生产磷酸二氢钾对工艺条件要求不高、产品收率高，但对原料的要求很高，价格相对高昂。

公开号为CN85104779的专利公开了一种以泥磷酸为原料，用碳酸氢铵中和到PH＝5，除去杂质后与氯化钾复分解反应生产磷酸二氢钾铵的方法，该方法的优点是对原料的要求不高，生产磷酸二氢钾铵工艺流程简单、生产过程中能耗不高，但钾元素利用率不高，产品品质不高，磷酸盐主含量仅75％。

公开号为CN92108206.1的专利公开了一种以湿法粗磷酸用氯化钾脱氟硅酸，再与氨气中和到PH值3～5，二次过滤除去杂质后与氯化钾复分解反应生产磷酸二氢钾铵的生产方法，该方法的优点是对磷酸原料的要求不高，较传统方法降低成本20～30％，但总收率仅60～80％，磷酸盐主含量不高，氯含量2％，产品品质不高。

申请号为CN200810058885.5的专利公开了一种磷酸二氢钾铵的制备方法，以磷矿、硫酸、氯化钾为原料，中和、浓缩、过滤得到磷酸二氢钾铵，该方法的原料成本较低，但废气、废渣排放较多，对环境的污染较重。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种成本低、品质高、便于规模化生产的磷酸二氢钾铵的生产方法，该方法采用价格低廉的肥料级磷酸二氢铵与氯化钾复分解反应生产磷酸二氢钾铵及副产物氯化铵。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明提供了一种肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的方法，该方法的步骤如下：

A、将肥料级磷酸二氢铵与水按固液比1:2～1:3于温度60～100℃下搅拌溶解，然后用板框过滤机过滤收集第一滤液，向第一滤液中加入25％氨水调节pH至4～5，接着用板框式过滤机过滤收集第二滤液，向第二滤液中加入25％氨水调节pH至7～8，再用板框式过滤机过滤收集第三滤液；

B、向第三滤液中加入固体氯化钾并搅拌溶解，再加入85％的磷酸调节料液pH至4.0～4.5于温度≥80℃下反应2～4h，待料液冷却至45～50℃离心分离得到第一母液和所述的磷酸二氢钾铵晶体；

C、向第一母液中继续加入氯化钾并搅拌溶解，再加入85％的磷酸调节料液pH至3.8～4.2，继续降温至18～25℃离心分离得到第二母液和所述的磷酸二氢钾铵晶体；

D、将第二母液与肥料级磷酸二氢铵和水于温度60～100℃下搅拌溶解，其中肥料级磷酸二氢铵与第二母液和水的固液比为1：2～1:3，重复上述的步骤A～C。

根据本发明的另一个实施方式，该方法的步骤如下：

D、将第二母液与肥料级磷酸二氢铵和水于温度60～100℃下搅拌溶解，其中肥料级磷酸二氢铵与第二母液和水的固液比为1：2～1:3，然后用板框过滤机过滤收集第四滤液，向第四滤液中加入25％氨水调节pH至4～5，接着用板框式过滤机过滤收集第五滤液，向第五滤液中加入25％氨水调节pH至7～8，再用板框式过滤机过滤收集第六滤液；

E、将第六滤液冷却至18～20℃，离心分离得到第七滤液和固体副产物氯化铵；

F、向第七滤液中加入氯化钾并搅拌溶解，重复上述的步骤B～E。

根据本发明的一个实施方式，所述的磷酸二氢钾铵晶体用饱和的磷酸二氢钾铵溶液洗涤至少两次，然后离心脱水后在温度80～100℃下干燥，洗涤后母液与步骤A的肥料级磷酸二氢铵和水混合。

根据本发明的一个实施方式，所述的步骤B中固体氯化钾与肥料级磷酸二氢铵的摩尔比为0.5～0.8:1。

根据本发明的一个实施方式，所述的步骤C中氯化钾与步骤B中固体氯化钾质量比为1～2:10。

下面对本发明作进一步的说明。

在上述的步骤中，向第一滤液中加入25％氨水调节pH至4～5的作用是使弱酸条件下沉淀的这部分杂质析出，若pH小于4或大于5则这部分杂质会溶解到滤液中。向第二滤液中加入25％氨水调节pH至7～8的作用是使中性条件下沉淀的杂质析出，若pH小于7或大于8则部分杂质会溶解到滤液中。

在上述的步骤中，25％氨水为质量分数25％的氨水，即总质量100g的氨水溶液中，含有25g的NH₃。

在上述的步骤中，加入的固体氯化钾与磷酸二氢铵溶液发生下述的反应：NH₄H₂PO₄+KCl→KH₂PO₄+NH₄Cl。该反应是在pH至4.0～4.5于温度≥80℃下进行反应，当反应温度＜80℃时，则反应速度显著降低。

在上述的步骤中，加入85％的磷酸调节料液pH至4.0～4.5，若pH小于4.0或大于4.5时，则影响最终产品的纯度。

根据本发明的优选实施方式，加入85％的磷酸调节料液pH至4.0～4.5于温度80～120℃下反应2～4h；更优选的实施方式是，于温度80～100℃下反应2～4h；更优选的实施方式是，于温度80℃下反应2～4h。

在上述的步骤中，料液冷却至45～50℃离心分离得到第一母液和所述的磷酸二氢钾铵晶体之所以在温度45～50℃下进行离心分离是因为产品在此温度下易于析出。

上述的步骤C是固体氯化钾与磷酸二氢铵溶液进一步发生复分解反应，该步骤的目的是使母液中的磷酸根和钾离子过量。

上述步骤的反应温度为45～50℃(步骤B获得的第一母液的温度为45～50℃)。在上述的步骤中，于18～25℃离心分离得到第二母液和所述的磷酸二氢钾铵晶体之所以在温度18～25℃下进行离心分离目的是析出更多的磷酸二氢钾铵晶体。

根据本发明的另一个实施方式，该方法的步骤如下：

根据本发明的一个实施方式，该生产方法的工艺流程有两种方式：第一种方式，工艺流程步骤包括上述的步骤A～F，该方式中包括了副产物氯化铵的获取步骤；第二种方式，工艺流程步骤包括步骤A～D和F，循环上述的步骤，该方式中步骤D中收集的第六滤液加入氯化钾并搅拌溶解获得所述的磷酸二氢钾铵晶体，不包括副产物氯化铵的获取步骤。根据本发明的一个具体实施例中，第二种方式每循环3～5次后进行1～2次第一种方式，以使得副产物氯化铵积累至一定量时结晶析出。

根据本发明的一个实施方式，所述的步骤B中固体氯化钾:磷酸二氢铵的摩尔比为0.5～0.8:1。

根据本发明的一个实施方式，所述的步骤C中氯化钾是步骤B中氯化钾用量的10～20％。本步骤C中仅需加入少量的氯化钾是为了使母液中钾离子过量。

[有益效果]

本方法采用肥料级磷酸二氢铵作为原料，该原料的成本比使用工业级磷酸二氢铵低45％左右，使得最终产品的成本显著降低。

本方法采用两次复分解反应，使得复分解反应更加完全，提高了产品的收率，产品的收率达到理论值的90％以上，产品中磷酸二氢钾铵的有效含量≥99％，总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥75％，完全达到工业级的要求。

本发明中的母液循环使用，在整个反应过程中无废水产生，对环境的污染较小。

【附图说明】

图1为本发明一种实施方式生产磷酸二氢钾铵的工艺流程图；

图2为本发明另一种实施方式生产磷酸二氢钾铵的工艺流程图。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：

肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的步骤如下：

A、将1000kg肥料级磷酸二氢铵与3000kg水于温度60℃下在溶解槽中搅拌溶解，溶解搅拌时间为0.5h，然后用板框过滤机过滤收集第一滤液，将第一滤液置于沉淀槽中，向第一滤液中加入25％氨水200～300kg调节pH至4～5，接着用板框式过滤机过滤收集第二滤液，将第二滤液置于沉淀槽中，向第二滤液中加入25％氨水调节pH至7～8，再用板框式过滤机过滤收集第三滤液；

B、将第三滤液放入结晶罐中，向第三滤液中加入固体氯化钾500kg并搅拌溶解，再加入85％的工业磷酸700～750kg调节料液pH至4.0～4.5于温度80℃下反应2h，待料液冷却至50℃离心分离得到第一母液和所述的磷酸二氢钾铵晶体680kg；

C、将第一母液放入结晶罐中，向第一母液中继续加入氯化钾100kg并搅拌溶解，再加入85％的工业磷酸150kg调节料液pH至3.8～4.2于温度50℃反应1～2h，继续降温至20℃离心分离得到第二母液和所述的磷酸二氢钾铵晶体1120kg；

D、将第二母液与肥料级磷酸二氢铵和水于温度60℃下搅拌溶解，其中肥料级磷酸二氢铵与第二母液和水的固液比为1：3，重复上述的步骤A～C。

将获得的磷酸二氢钾铵晶体用饱和的磷酸二氢钾铵溶液洗涤至少两次，然后离心脱水后在温度80～100℃下干燥获得磷酸二氢钾铵产品，其中产品中磷酸二氢钾铵的有效含量为99.1％。洗涤后母液与步骤A的肥料级磷酸二氢铵和水混合。

实施例2：

肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的步骤如下：

A、将1000kg肥料级磷酸二氢铵与3000kg水于温度100℃下在溶解槽中搅拌溶解，溶解搅拌的时间为0.5h，然后用板框过滤机过滤收集第一滤液，将第一滤液置于沉淀槽中，向第一滤液中加入25％氨水调节pH至4～5，接着用板框式过滤机过滤收集第二滤液，将第二滤液置于沉淀槽中，向第二滤液中加入25％氨水调节pH至7～8，再用板框式过滤机过滤收集第三滤液；

B、将第三滤液置于结晶罐中，向第三滤液中加入固体氯化钾480kg并搅拌溶解，再加入85％的工业磷酸700～750kg调节料液pH至4.0～4.5于温度80℃下反应2～4h，待料液冷却至45～50℃离心分离得到第一母液和所述的磷酸二氢钾铵晶体675kg；

C、将第一母液置于结晶罐中，向第一母液中继续加入氯化钾100kg并搅拌溶解，再加入85％的磷酸调节料液pH至3.8～4.2于温度45℃反应1～2h，继续降温至20℃离心分离得到第二母液和所述的磷酸二氢钾铵晶体1155kg；

D、将第二母液返回至溶解槽中与1000kg肥料级磷酸二氢铵和水于温度100℃下搅拌溶解，其中第二母液与水的总质量为3000kg，然后用板框过滤机过滤收集第四滤液，将第四滤液置于沉淀槽中，向第四滤液中加入25％氨水调节pH至4～5，接着用板框式过滤机过滤收集第五滤液，向第五滤液中加入25％氨水调节pH至7～8，再用板框式过滤机过滤收集第六滤液；

E、将第六滤液冷却至18～20℃，离心分离得到第七滤液和固体副产物氯化铵190kg；

将获得的磷酸二氢钾铵晶体用饱和的磷酸二氢钾铵溶液洗涤至少两次，然后离心脱水后在温度80～100℃下干燥获得磷酸二氢钾铵产品，其中产品中磷酸二氢钾铵的有效含量为99.2％。洗涤后母液与步骤A的肥料级磷酸二氢铵和水混合。

Claims

1.一种肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的方法，其特征在于该方法的步骤如下：

C、向第一母液中继续加入氯化钾并搅拌溶解，再加入85％的磷酸调节料液pH至3.8～4.2，继续降温至18～25℃，离心分离得到第二母液和所述的磷酸二氢钾铵晶体；

2.根据权利要求1所述的肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的方法，其特征在于该方法的步骤如下：

3.根据权利要求1或2所述的肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的方法，其特征在于所述的磷酸二氢钾铵晶体用饱和的磷酸二氢钾铵溶液洗涤至少两次，然后离心脱水后在温度80～100℃下干燥，洗涤后母液与步骤A的肥料级磷酸二氢铵和水混合。

4.根据权利要求1或2所述的肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的方法，其特征在于所述的步骤B中固体氯化钾与肥料级磷酸二氢铵的摩尔比为0.5～0.8:1。

5.根据权利要求1或2所述的肥料级磷酸二氢铵生产磷酸二氢钾铵的方法，其特征在于所述的步骤C中氯化钾与步骤B中固体氯化钾质量比为1～2:10。