专利名称：一种复分解法生产磷酸二氢钾的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种磷酸二氢钾的装置及方法，特别是以复分解法由氯化钾(或碳酸钾)和湿法磷酸或湿法磷酸精制过程中副产物洗余液反应生产磷酸二氢钾的方法。
背景技术：
在我国，传统生产磷酸二氢钾的方法主要有中和法和复分解法，其中中和法工艺简单，但由于原料氢氧化钾或碳酸钾成本高，无法在农用肥料和工业用磷酸二氢钾的生产中推广；复分解法主要利用氯化钾与工业磷酸(热法磷酸)在加热条件下进行复分解反应，通过移出反应产生的氯化氢气体使得反应正向进行，但因存在工业磷酸价格高、能耗高及产品中氯离子含量超标等问题，未能得到大规模推广。采用复分解法生产磷酸二氢钾的相关专利有 CN101343052、CN101343053A、201010223536. I 和 CN1324760A，此类工艺同样采用 工业磷酸与氯化钾在高温200 300°C下反应，反应时间多在2 3h，先得到焦磷酸钾，再进行水解得到磷酸二氢钾。因高温下反应，不仅需消耗大量能量，对设备腐蚀严重，而且反应中得到的产品成份多，有焦磷酸钾、聚磷酸钾和偏磷酸钾，因此这类方法也未得到大规模推广。另外磷酸二氢钾的生产方法还有氯化钾与磷酸一铵复分解反应、沉淀法和萃取法等等，但都因为产品质量不合格、生产成本高或工艺复杂而难以控制等原因未形成大规模产业化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种直接利用湿法磷酸或湿法磷酸精制过程中副产物洗余液与氯化钾(或碳酸钾)反应生产磷酸二氢钾的装置及生产方法。本发明是通过以下技术方案实现的一种复分解法生产磷酸二氢钾的装置，生产装置的磷酸二氢钾反应槽，与溶解槽及磷酸储槽相连，磷酸二氢钾反应槽、中和槽、箱式压滤机、中转槽、蒸发浓缩装置、真空冷却槽、冷却结晶槽、活塞推料离心过滤机以及振动流化床干燥机依次相连，反应槽上部通过引风机与HCl吸收装置连接，HCl吸收装置、蒸发浓缩装置和真空冷却槽顶部均与大气冷凝器连接，冷凝器底部连有液封槽，液封槽通过泵与冷却塔、循环水池、大气冷凝器组成循环系统。所述的磷酸二氢钾反应槽为圆柱状带锥底，且带外循环及抽真空。所述的磷酸二氢钾反应槽其容积以确保料浆在当前工艺流量下能在槽内停留3h以上。所述的蒸发浓缩装置为一效、二效或三效系统。利用上述的装置生产磷酸二氢钾的方法，将氯化钾或碳酸钾用热水溶解后泵入磷酸二氢钾反应槽中，在反应槽下部鼓入饱和蒸汽的条件下与湿法磷酸或湿法磷酸精制过程中副产物洗余液进行复分解反应，将反应生成的氯化氢气体或二氧化碳气体通过吸收装置吸收或移除，反应生成的料浆泵至中和槽与加入的氢氧化钾进行中和反应，中和合格后的料浆经全自动箱式压滤机过滤，滤渣送去渣场堆放，滤液泵至浓缩系统进行浓缩，浓缩后的过饱和溶液进入冷却结晶槽进行冷却结晶，结晶后的悬浮液再经活塞推料离心过滤机过滤，过滤母液返回磷酸二氢钾反应槽循环使用，过滤得到的结晶体经振动流化床干燥后，即可得到磷酸二氢钾成品。所述的酸磷为酸浓为20% 48%湿法磷酸或湿法磷酸精制过程中副产物洗余液，洗余液主要成份为40%磷酸。复分解反应中磷酸和氯化钾摩尔比为1.0 I. 1:1 ;磷酸和碳酸钾的摩尔比为
2.O 2. 1:1。
所述的饱和蒸汽为硫磺制酸装置系统的O. 5 O. SMPa副产蒸汽。所述的中和槽中溶液pH控制为4. 2 4. 6。离心过滤后的母液返回磷酸二氢钾反应槽中循环利用。本发明采用氯化钾(或碳酸钾)和湿法磷酸或湿法磷酸精制过程中的副产物洗余液为生产原料，因副产物洗余液质量好，氯化钾价格低来源广泛，因此，生产的磷酸二氢钾产品质量好、生产成本低，有利于产品在饲料行业和农业领域推广，同时解决了湿法磷酸精制的副产物洗余液的综合利用问题。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图I是本发明的设备布置示意图。
具体实施例方式下面通过具体实施例进一步介绍本发明，但是实施例不会构成对本发明的限制。本发明的复分解法生产磷酸二氢钾的装置如图I所示生产装置的磷酸二氢钾反应槽3，与溶解槽I及磷酸储槽2相连，磷酸二氢钾反应槽3、中和槽4、全自动箱式压滤机
5、中转槽6、蒸发浓缩装置7、真空冷却槽8、冷却结晶槽9、活塞推料离心过滤机10以及振动流化床干燥机11依次相连，反应槽3上部通过引风机12与HCl吸收装置13连接，HCl吸收装置13、蒸发浓缩装置7和真空冷却槽8顶部均与大气冷凝器15连接，冷凝器15底部连有液封槽16，液封槽16通过泵与冷却塔17、循环水池18、大气冷凝器15组成循环系统。所述的磷酸二氢钾反应槽3为圆柱状带锥底，且带外循环及抽真空。所述的磷酸二氢钾反应槽3其容积以确保料浆在当前工艺流量下能在槽内停留3h以上。所述的蒸发浓缩装置7为一效、二效或三效系统。本发明涉及的主要反应方程式如下
H3PO4+KCI 气 KH2IO4+HCI 个
或 2H3P04+K2CQb 气 2EH2PO4+H2O+CO2 t
以下生产磷酸二氢钾的实施例中，酸磷为酸浓为20% 48%湿法磷酸或湿法磷酸精制过程中副产物洗余液，洗余液主要成份为40%磷酸。复分解反应中磷酸和氯化钾摩尔比为1.0 I. 1:1 ;磷酸和碳酸钾的摩尔比为2· O 2· 1:1。饱和蒸汽为硫磺制酸装置系统的O. 5 O. 8MPa副产蒸汽。实施例一
先将氯化钾在氯化钾溶解槽中用80 100°C热水进行溶解，再将氯化钾溶液和精制湿法磷酸过程中副产物洗余液按工艺流量计量泵至磷酸二氢钾反应槽中，保证槽中料浆能进行复分解反应达3h，同时向槽中直接通蒸汽加热，槽中料浆采用强制循环泵进行闭路循环，控制槽中温度130 140°C，开启氯化氢吸收装置并控制好反应槽中工艺要求的真空度。充分反应的料浆从磷酸二氢钾反应槽侧壁溢流口流至液封槽，再从液封槽中溢流至中和槽中，在中和槽用氢氧化钾将未反应完全的洗余液中和反应完全，控制槽中溶液终点pH值为
4.2 4. 6。中和反应完全的料浆泵至全自动箱式过滤机中进行过滤，滤渣送到渣场堆存，滤液泵至二效蒸发浓缩系统，控制好二效蒸发浓缩系统的两个蒸发温室内度、 真空度及料浆的比重；经浓缩的过饱和溶液直接溢流至冷却结晶槽中结晶，结晶后的悬浮液放至活塞推料离心过滤机中过滤，滤液返回至反应槽中，结晶体送去振动流化床干燥机中进行干燥，经干燥后得到的磷酸二氢钾成品用自动包装机包装。实施例二
先将碳酸钾在碳酸钾溶解槽中用80 90°C热水进行溶解，再将碳酸钾溶液和精制湿法磷酸过程中副产物洗余液按工艺流量计量泵至磷酸二氢钾反应槽中，保证槽中料浆能进行复分解反应3h，同时向槽中直接通蒸汽加热，槽中料浆采用强制循环泵进行闭路循环，控制槽中温度130 140°C，开启氯化氢吸收装置并控制好反应槽中工艺要求的真空度。充分反应的料浆从磷酸二氢钾反应槽侧壁溢流口流至液封槽，再从液封槽中溢流至中和槽中，在中和槽用氢氧化钾将未反应完全的洗余液中和反应完全，控制槽中溶液终点pH值为
4.2 4. 6。中和反应完全的料浆泵至全自动箱式过滤机中进行过滤，滤渣送到渣场堆存，滤液泵至二效蒸发浓缩系统，控制好二效蒸发浓缩系统的两个蒸发室内温度、真空度及料浆的比重；经浓缩的过饱和溶液直接溢流至冷却结晶槽中结晶，结晶后的悬浮液放至活塞推料离心过滤机中过滤，滤液返回至反应槽中，结晶体送去振动流化床干燥机中进行干燥，经干燥后得到的磷酸二氢钾成品用自动包装机包装。实施例三
先将氯化钾在氯化钾溶解槽中用80 100°C热水进行溶解，再将氯化钾溶液和湿法磷酸按工艺流量计量泵至磷酸二氢钾反应槽中，保证槽中料浆能进行复分解反应达3h，同时向槽中直接通蒸汽加热，槽中料浆采用强制循环泵进行闭路循环，控制槽中温度130 140°C，开启氯化氢吸收装置并控制好反应槽中工艺要求的真空度。充分反应的料浆从磷酸二氢钾反应槽侧壁溢流口流至液封槽，再从液封槽中溢流至中和槽中，在中和槽用氢氧化钾将未反应完全的洗余液中和反应完全，控制槽中溶液终点PH值为4. 2 4. 6。中和反应完全的料浆泵至全自动箱式过滤机中进行过滤，滤渣送到渣场堆存，滤液泵至二效蒸发浓缩系统，控制好二效蒸发浓缩系统的两个蒸发室内温度、真空度及料浆的比重；经浓缩的过饱和溶液直接溢流至冷却结晶槽中结晶，结晶后的悬浮液放至活塞推料离心过滤机中过滤，滤液返回至反应槽中，结晶体送去振动流化床干燥机中进行干燥，经干燥后得到的磷酸二氢钾成品用自动包装机包装。
权利要求
1.一种复分解法生产磷酸二氢钾的装置，其特征在于生产装置的磷酸二氢钾反应槽(3)，与溶解槽(I)及磷酸储槽(2)相连，磷酸二氢钾反应槽(3)、中和槽(4)、全自动箱式压滤机(5 )、中转槽(6 )、蒸发浓缩装置(7 )、真空冷却槽(8 )、冷却结晶槽(9 )、活塞推料离心过滤 机(10)以及振动流化床干燥机(11)依次相连，反应槽(3)上部通过引风机(12)与HCl吸收装置(13)连接，HCl吸收装置(13)、蒸发浓缩装置(7)和真空冷却槽(8)顶部均与大气冷凝器(15)连接，冷凝器(15)底部连有液封槽(16)，液封槽(16)通过泵与冷却塔(17)、循环水池(18 )、大气冷凝器(15)组成循环系统。
2.根据权利要求书I所述的复分解法生产磷酸二氢钾的装置，其特征在于所述的磷酸二氢钾反应槽(3)为圆柱状带锥底，且带外循环及抽真空。
3.根据权利要求I或2所述的复分解法生产磷酸二氢钾的装置，其特征在于所述的磷酸二氢钾反应槽(3)其容积以确保料浆在当前工艺流量下能在槽内停留3h以上。
4.根据权利要求I所述的复分解法生产磷酸二氢钾的装置，其特征在于所述的蒸发浓缩装置(7)为一效、二效或三效系统。
5.利用权利要求I所述的装置生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于将氯化钾或碳酸钾用热水溶解后泵入磷酸二氢钾反应槽中，在反应槽下部鼓入饱和蒸汽的条件下与湿法磷酸或湿法磷酸精制过程中副产物洗余液进行复分解反应，将反应生成的氯化氢气体或二氧化碳气体通过吸收装置吸收或移除，反应生成的料浆泵至中和槽与加入的氢氧化钾进行中和反应，中和合格后的料浆经全自动箱式压滤机过滤，滤渣送去渣场堆放，滤液泵至浓缩系统进行浓缩，浓缩后的过饱和溶液进入冷却结晶槽进行冷却结晶，结晶后的悬浮液再经活塞推料离心过滤机过滤，过滤母液返回磷酸二氢钾反应槽循环使用，过滤得到的结晶体经振动流化床干燥后，即可得到磷酸二氢钾成品。
6.根据权利要求5所述的生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于所述的酸磷为酸浓为20% 48%湿法磷酸或湿法磷酸精制过程中副产物洗余液，洗余液主要成份为40%磷酸。
7.根据权利要求5所述的生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于复分解反应中磷酸和氯化钾摩尔比为I. O I. I: I ;磷酸和碳酸钾的摩尔比为2. O 2. I: I。
8.根据权利要求5所述的生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于所述的饱和蒸汽为硫磺 制酸装置系统的O. 5 O. 8MPa副产蒸汽。
9.根据权利要求5所述的生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于所述的中和槽中溶液pH控制为4. 2 4. 6。
10.根据权利要求5所述的生产磷酸二氢钾的方法，其特征在于离心过滤后的母液返回磷酸二氢钾反应槽中循环利用。
全文摘要
一种复分解法生产磷酸二氢钾的装置及方法。本发明是将溶解的氯化钾或碳酸钾溶液和湿法磷酸或湿法磷酸精制过程中副产物洗余液在反应槽进行复分解反应，同时向槽中直接通入0.5～0.8MPa的饱和蒸汽进行加热，排出氯化氢气体由氯化氢吸收装置吸收；移除氯化氢气体后的复分解反应物进行中和、压滤、浓缩、结晶、过滤、干燥得磷酸二氢钾成品。采用本发明方法采用湿法磷酸精制过程中的副产物洗余液和氯化钾或碳酸钾为生产原料，因副产物洗余液质量好，氯化钾价格低来源广泛，因此，生产的磷酸二氢钾产品质量好、生产成本低，有利于产品在饲料行业和农业领域推广。
文档编号C01B25/30GK102862964SQ201210329530
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月8日 优先权日2012年9月8日
发明者李万清, 王光明, 肖林波, 蒋鑫华 申请人:湖北三宁化工股份有限公司