一种用湿法磷酸制备磷酸钾盐的方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于磷酸钾盐的制备领域，具体涉及一种用湿法磷酸制备磷酸钾盐的方法 及设备。
【背景技术】
[0002] 磷酸钾盐（KH2P04，K2HP04或K3P04)是一种重要的无机化工品，在工农业、食品行 业等多个领域具有广泛的用途。目前工业生产磷酸钾盐有中和法、复分解等多种途径，不同 生产途径各有优缺点。相对其它方法，中和法行业应用普遍、技术成熟，工艺流程短，产品质 量高，设备投资少等众多优势。但对这种传统工艺目前一些企业仍采用成本较高的热法磷 酸作反应原料，有些企业虽然采用湿法磷酸，但工艺过程中不能较好地排除杂质，一方面使 得生成的磷酸盐的纯度不高，产品无竞争力，另一方面使得滤液含大量的杂质组分。由于这 种滤液处理起来工艺复杂，处理成本较高，大多数情况下直接排入环境中造成较大的污染 危害。由于中和法在我国磷酸钾盐生产过程中仍占有较大，特别是K 3PO4采用其它工艺生产 效果并不理想，因而对该工艺进行改进与优化，提高产品纯度，降低能耗，减轻副产物排放 污染具有重要意义。
【发明内容】
[0003] 本发明主要提供了一种用湿法磷酸制备磷酸钾盐的方法及设备，对磷酸钾盐制取 及纯化工艺进行优化设计，确保在得到高品质磷酸钾盐的同时，回收杂质组分形成副产品， 简化工艺流程、减少能耗，从而降低生产成本。其技术方案如下：一种用湿法磷酸制备磷酸 钾盐的方法，包括如下步骤：
[0004] (1)湿法磷酸的萃取与净化：将P2O5的质量浓度为20~30 %的湿法磷酸加入 体积比为2~2. 2 :3. 5~4. 0 :1~1. 2的环已胺、2, 4一二甲基环已烧和环已醇制成的 萃取剂中，湿法磷酸与萃取剂的体积比为1 :1~1. 2,混合并振荡20~40min，静置分层 30~50min，进行分液，得到第一有机相和第一水相，第一有机相备用，在第一水相中加入 NH 3 ? H20、KN03、KCl和K2CO3中的一种或几种制成农用复合肥料；
[0005] (2)磷酸钾盐的反应制取：在步骤⑴所得的第一有机相中加入K2CO3粉末或K 2CO3 的溶液，若制备的磷酸钾盐为磷酸一氢钾,K2CO3与第一有机相中H3PO 4的摩尔数比为0. 9~ 1. 1:1 ;若制备的磷酸钾盐为磷酸二氢钾，K2CO3与第一有机相中11孑04的摩尔数比为0.49~ 0. 51:1 ;若制备的磷酸钾盐为磷酸钾，K2CO3与第一有机相中H3PO 4的摩尔数比为1.4~ 1. 6:1，混合并振荡20~30min，静置分层25~30min，进行分液，得到第二有机相和第二水 相；其中在第一有机相中加入的是K 2CO3的溶液，所述K2CO3的溶液由步骤（3)中的滤液制 备而成；
[0006] (3)磷酸钾盐的结晶分离：在步骤（2)制得的第二水相中加AK2CO3粉末并搅拌， 静置40~60min，待析出磷酸钾盐晶体后，对晶体进行过滤、干燥，即得高纯度磷酸钾盐，滤 液为K 2CO3溶液，可回收用于步骤（2)中；
[0007] (4)萃取剂的净化与回收：将步骤（2)制得的第二有机相先用质量分数为0.5%的 稀KOH溶液洗涤，其中第二有机相与稀KOH溶液的体积比为1:0. 25，对洗涤后的混合液静置 分层，所得有机相再加入等体积去离子水洗涤，得到的有机相即为净化的萃取剂；将上述两 次洗涤后的水相合并，加入K 2SiO3与澄清石灰水混合，得沉淀，从沉淀中回收湿法磷酸中的 氣兀素。
[0008] 对于上述湿法磷酸的萃取与净化，其通过萃取相平衡使磷酸选择性地转移至有机 层中，从而除去水相中Ca'Mg 2+和Fe2YFe3+等金属阳离子以及H2SiF 6等酸性杂质，利用磷 酸钾盐的溶解度特征能有效实现磷酸钾的有效分离。
[0009] 对于上述磷酸钾盐的反应制取，即经过净化后，有机相中的磷酸与碳酸钾反应生 成磷酸钾盐。
[0010] 对于上述磷酸钾盐的结晶分离，该水相中加入适量K2CO3粉末，搅拌使1( 20)3充分溶 解并与磷酸钾盐作用，静置40~60min。由于生成的磷酸钾盐在水相中有较大的浓度，而 K 2CO3的加入进一步降低了磷酸钾盐的溶解度，故此时会析出磷酸钾盐晶体。充分析出晶体 后，将该含晶体的固-液混合物过滤、干燥即得到高纯度的磷酸钾盐产品。过滤后溶液中的 磷酸钾盐浓度降低，将该溶液与第一有机相混合后第一有机相中的磷酸与1( 20)3反应又重 新生成磷酸钾盐，使水相中的磷酸钾盐浓度重新恢复至析出晶体前的浓度。
[0011] 对于上述萃取剂的净化与回收，萃取反应后有机层所含有的H2SiF6等酸性杂质， 先后用稀KOH和水冼涤后，一方面使萃取剂得以净化，另一方面所得水相经处理可回收具 有经济价值的氟元素。
[0012] 一种用湿法磷酸制备磷酸钾盐的设备，包括混合反应器、分液活塞、容器、混合结 晶器、分流活塞和过滤器，分液活塞连通混合反应器和容器，第一有机相与1( 2〇)3在混合反 应器中混合反应，容器与混合结晶器连通，混合结晶器的顶部设有用于K 2CO3粉末加入的入 口，分流活塞和过滤器的数量均为两个，其中一个过滤器通过一个分流活塞与混合结晶器 连通，另一个过滤器通过另一个分流活塞与混合结晶器连通，混合反应器、容器、混合结晶 器和过滤器沿竖直方向由上到下依次设置。
[0013] 采用上述用湿法磷酸制备磷酸钾盐的方法及设备，本发明具有以下优点：
[0014] (1)本发明充分考虑湿法磷酸萃取相平衡和磷酸钾盐溶解度特征，对磷酸钾盐制 取及纯化工艺进行优化设计，本发明工艺流程包括湿法磷酸的萃取、净化、副产品回收过 程，磷酸钾盐的反应制取过程及结晶分离过程，萃取剂的萃取反应、净化、洗涤回收，都实现 了局部循环操作，整体上也能稳定运行，整个工艺循环使得杂质不会积累，因而生成的磷酸 钟的广品稳定；
[0015] (2)这种工艺操作方式一方面使得整个结晶过程在常温范围内进行，无需加热到 更高的温度，只需利用反应过程的热量使得磷酸钾盐分离过程自发的处于某一温度即可； 另一方面，整个结晶过程无需通过高温蒸发水份来实现，节省了大量由于水份蒸发所消耗 的能量；
[0016] (3)本发明工艺流程短、涉及的反应分离过程简单，所使用设备成本低，工艺流程 无废弃物排放，清洁无污染。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的磷酸钾盐的结晶分离循环过程流程图；
[0018] 图2为本发明的萃取剂的萃取、净化与回收过程流程图；
[0019] 图3为本发明的用湿法磷酸制取磷酸钾盐晶体的整体制取过程流程图；
[0020] 图4为本发明的用湿法磷酸制备磷酸钾盐的设备的主视图；
[0021] 图5为图4所示用湿法磷酸制备磷酸钾盐的设备的侧视图。
[0022] 其中：1、混合反应器，2、分液活塞，3、容器，4、混合结晶器，5、分流活塞，6、过滤器。
【具体实施方式】
[0023] -种用湿法磷酸制备磷酸钾盐的方法，包括如下步骤：
[0024] (1)湿法磷酸的萃取与净化：将P2O5的质量浓度为20~30% (密度在L 16~ I. 26g/cm3之间）的湿法磷酸加入体积比为2~2. 2 :3. 5~4. 0 :1~1. 2的环已胺、2, 4一 二甲基环已烷和环已醇制成的萃取剂中，湿法磷酸与萃取剂的体积比为1 :1~1. 2,混合并 振荡20~40min，静置分层30~50min，进行分液，得到第一有机相和第一水相，第一有机 相备用，在第一水相中加入NH 3 ?HWINOyKCl和1(20)3中的一种或几种制成农用复合肥料；
[0025] (2)磷酸钾盐的反应制取：在步骤⑴所得的第一有机相中加入K2CO3粉末或K 2CO3 的溶液，若制备的磷酸钾盐为磷酸一氢钾,K2CO3与第一有机相中H3PO 4的摩尔数比为0. 9~ 1. 1:1 ;若制备的磷酸钾盐为磷酸二氢钾，K2CO3与第一有机相中11孑04的摩尔数比为0.49~ 0. 51:1 ;若制备的磷酸钾盐为磷酸钾，K2CO3与第一有机相中H3PO 4的摩尔数比为1.4~ 1. 6: