一种利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法，以萃余酸为原料用过氧化氢、活性炭和水除去有机杂质后，用三乙胺调节PH为6.5～7.5,然后添加适量的氯化钾饱和溶液经过滤、浓缩和干燥得到磷酸二氢钾，或者在去除有机杂质后，用重量含量为45%～50%的氢氧化钾溶液将萃余酸的PH调节为6.5～7.5，过滤后再用重量含量为45%～50%的氢氧化钾溶液将萃余酸的PH调节为8.5～10.5，过滤后用重量含量为80%～85%的磷酸溶液将萃余酸的PH调节为3.8～4.1，过滤所得滤液经过滤、浓缩和干燥得到磷酸二氢钾。本发明采用磷酸萃余酸制取磷酸二氢钾，使磷酸萃余酸的利用率在85%以上，提高了磷酸萃余酸的利用率，制得的磷酸二氢钾纯度在98%左右，提高了其经济效益。
【专利说明】一种利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及化工领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法。
【背景技术】
[0002]净化磷酸的生产方法是用萃取剂从湿法磷酸中萃取磷酸，制得工业级和食品级的进化磷酸，生产中，萃取后余下的磷酸成为萃余酸，在净化磷酸生产的过程中，湿法磷酸中大量的杂质进入了萃余酸中，因此，磷酸萃余酸除了含有P20540%~50%外，还含有多种杂质:Mg、Fe、Al及其他金属离子，通常情况下，各金属离子的含量在O~3%之间不等，磷酸萃余酸还含有6%以下的固体颗粒，长期以来，磷酸萃余酸的利用率低，其回收利用都是一个技术难题。
[0003]磷酸二氢钾的生产方法很多，大致概括为中和法、萃取法、离子交换法、复分解法、直接法、结晶法和电解法等。在中国，生产工艺多采用中和法，其次还有有机萃取法、复分解法、尚子交换法。
[0004]中和法，是将苛性钾或碳酸钾配成30%的溶液后送至中和器，在搅拌下与50%的磷酸溶液中和，控制温度在80-100°C，pH为4-5，中和产物经过滤、浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥后即得成品。当前，全国中和法磷酸二氢钾的生产能力占总生产能力的90%以上。该法以热法磷酸和钾碱为 原料，生产成本高，难以在农业上应用，主要用于生产食品、医药和工业级的磷酸二氢钾。
[0005]中国专利(专利号201110159163.0)公开了一种食品级磷酸为原料，生产磷酸二氢钾的方法，该方法的优点是生产磷酸二氢钾工艺流程简单、产品质量高且便于工业化应用，但是，该方法需要昂贵的氢氧化钾和食品级磷酸，生产成本较高，限制了规模化生产，且母液循环5次就弃用增加了对环境的污染。
[0006]由于高品质磷酸短缺且现有的方法是利用磷酸萃余酸制备磷酸氢一铵和磷酸氢二铵，产品质量不高，大大降低了萃余酸的利用率，急需一种方法来提高萃余酸的利用率。
【发明内容】
[0007]本发明克服了现有技术的不足，提供一种利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的实施方式，该方法以磷酸萃余酸作为原材料制备磷酸二氢钾，提高了磷酸萃余酸的利用率。
[0008]为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案:
[0009]一种利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法，包括如下步骤:
[0010](I)以磷酸萃余酸为原料，添加过氧化氢、活性炭和水中的任意两种去除磷酸萃余酸中的有机杂质；
[0011](2)向步骤(1)所得磷酸萃余酸中添加三乙胺调节磷酸萃余酸的PH为6.5~7.5，过滤得到滤液A ;或向步骤(1)所得磷酸萃余酸中添加重量含量为45%~50%的氢氧化钾溶液，调节磷酸萃余酸的PH为6.5~7.5，过滤得到滤液B ；[0012](3)向滤液A中加入足量氯化钾饱和溶液使其析出晶体后再加入足量的水使晶体全部溶解，过滤得到滤液C ;或向滤液B中加入重量含量为45%~50%的氢氧化钾溶液调节PH为8.5~10.5，过滤后再向滤液中加入重量含量为80%~85%的磷酸溶液调节PH为
3.8~4.1，过滤得到滤液D ;
[0013](4)将滤液C或滤液D浓缩、干燥得到固体磷酸二氢钾。
[0014]根据本发明的一个实施例:步骤(1)去除磷酸萃余酸中的有机杂质选用过氧化氢和活性炭，磷酸萃余酸、过氧化氢、活性炭的重量之比为100: (5~10): (I~5)。
[0015]更进一步的技术方案是:将所述过氧化氢、活性炭添加到磷酸萃余酸中后需静置2~3小时，再加入适量水稀释后过滤去除活性炭和杂质。
[0016]根据本发明的一个实施例:步骤(1)去除磷酸萃余酸中的有机杂质选用过氧化氢和水,磷酸萃余酸、过氧化氢、水的重量之比为100: (5~10): (30~50)。
[0017]更进一步的技术方案是:将所述过氧化氢、水添加到磷酸萃余酸中后需加热搅拌，使磷酸萃余酸温度升至60~90°C后停止加热。 [0018]根据本发明的一个实施例:步骤(1)去除磷酸萃余酸中的有机杂质选用活性炭和水，磷酸萃余酸、活性炭、水的重量之比为100: (I~5):(30~50)。
[0019]更进一步的技术方案是:将所述水、活性炭添加到磷酸萃余酸中后需静置2~3小时后过滤去除活性炭和杂质。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果之一是:本发明采用磷酸萃余酸制取磷酸二氢钾，使磷酸萃余酸的利用率在85%以上，大大提高了磷酸萃余酸的利用率，此工艺简单易行，无需大量投资，工艺流程短，生产费用低，无废水污染，无需洗涤，耗水量少，可实现清洁生产，制得的磷酸二氢钾纯度在98%左右，大大提高了其经济效益。
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]本发明可以通过对磷酸萃余酸添加不同的物质与磷酸反应调节PH值至6.5~
7.5，所述不同的物质包括三乙胺和重量含量为45%~50%的氢氧化钾溶液。根据该步骤中添加的物质的不同，其所得滤液的处理方式也不同。
[0023]方式一、添加三乙胺调节磷酸萃余酸PH为6.5~7.5后过滤得到滤液，然后向滤液中加入足量氯化钾饱和溶液使其析出晶体，然后再加入足量的水使晶体全部溶解，过滤得到滤液，将滤液浓缩干燥得到固体磷酸二氢钾；
[0024]方式二、添加45%~50%的氢氧化钾溶液调节磷酸萃余酸的PH为6.5~7.5后过滤得到滤液，然后再用45%~50%的氢氧化钾溶液调节磷酸萃余酸的PH为8.5~10.5,过滤后再用重量含量为80%~85%的磷酸溶液调节PH为3.8~4.1，过滤得到滤液，将滤液浓缩干燥得到固体磷酸二氢钾。本方式中采用两段氢氧化钾溶液调节PH是因为在其两段之间添加了一次过滤，是除杂效果更好。
[0025]实施例1~4为方式一的实施例，实施例5~10为方式二的实施例。
[0026]实施例1[0027]以500kg磷酸萃余酸为原料，向其加入45kg过氧化氢和220kg水，加热搅拌，使温度升至90°C，停止加热，开始缓慢加入306kg三乙胺调节磷酸萃余酸的PH为7，过滤得到滤渣和滤液，过氧化氢能够除去磷酸萃余酸中的有机杂质。向滤渣中加入氢氧化钾可回收三乙胺，三乙胺的回收率达到92%，向滤液中加入156kg氯化钾饱和溶液，使滤液析出晶体，然后再向其加入150kg水将析出的晶体完全溶解，再进行过滤，将滤液浓缩、干燥得到成品磷酸二氢钾331.5kg，其产率为87%，磷酸二氢钾的含量为98.7%。本实施例中使用的氯化钾饱和溶液与滤液发生化学反应，氯化钾饱和溶液的量能够使滤液尽可能多的析出晶体，本实施例使用的156kg氯化钾饱和溶液足够使滤液析出晶体,过多的添加氯化钾饱和溶液只会使滤液反应过后的剩余液增加氯化钾，对晶体析出没有有效作用，添加过少的氯化钾饱和溶液，不能使晶体全部析出，因此，添加足量使滤液中晶体全部析出的氯化钾饱和溶液即可。
[0028]实施例2
[0029]以500kg磷酸萃余酸为原料，向其加入35kg过氧化氢和15kg活性炭，静置2小时，加入200kg水稀释后过滤，向滤液中滴加350kg三乙胺调节磷酸萃余酸的PH为7.5，过滤得到滤渣和滤液，过氧化氢能够除去磷酸萃余酸中的有机杂质。向滤渣中加入氢氧化钾可回收三乙胺，三乙胺的回收率达到92%，向滤液中加入175kg氯化钾饱和溶液，使滤液析出晶体，然后再向其加入150kg水将析出的晶体完全溶解，然后再进行过滤，将滤液浓缩、干燥得到成品磷酸二氢钾339kg，其产率为88.9%，磷酸二氢钾的含量为98.8%。
[0030]实施例3
[0031]以500kg磷酸萃余酸为原料，向其加入50kg过氧化氢和250kg水，加热搅拌，使温度升至60°C，停止加热 ，开始缓慢加入310kg三乙胺调节磷酸萃余酸的PH为6.5，过滤得到滤渣和滤液，过氧化氢能够除去磷酸萃余酸中的有机杂质。向滤渣中加入氢氧化钾可回收三乙胺，三乙胺的回收率达到91%，向滤液中加入160kg氯化钾饱和溶液，使滤液析出晶体，然后再向其加入150kg水将析出的晶体完全溶解，然后再进行过滤，将滤液浓缩、干燥得到成品磷酸二氢钾330kg，其产率为87%，磷酸二氢钾的含量为97.7%。
[0032]实施例4
[0033]以500kg磷酸萃余酸为原料，向其中加入5kg活性炭和150kg /K，静置3小时，过滤，后续操作步骤与实施例2相同。
[0034]除了上述实施例外，去除磷酸萃余酸中的有机杂质选用过氧化氢和活性炭时，只要磷酸萃余酸、过氧化氢、活性炭的重量之比满足100: (5~10): (I~5)即可，静置时间可以是2~3小时；去除磷酸萃余酸中的有机杂质选用过氧化氢和水，只要磷酸萃余酸、过氧化氢、水的重量之比满足100:(5~10): (30~50)即可，加热时可以使温度上升至60~90°C ;去除磷酸萃余酸中的有机杂质选用活性炭和水，只要磷酸萃余酸、活性炭、水的重量之比满足100:(I~5): (30~50)即可；静置时间可以是2~3小时。
[0035]实施例5
[0036]以500kg磷酸萃余酸为原料，向其中加入45kg过氧化氢和5kg活性炭，静置2小时，加入150kg水稀释后过滤，过氧化氢和活性炭可以去除磷酸萃余酸中的有机杂质，用水稀释后，更便于过滤，稀释所使用的水的量无严格要求，只需要添加适量的水使磷酸萃余酸过滤更容易即可。向滤液中添加697kg重量含量为48%的氢氧化钾溶液，调节PH为10后过滤，向滤液中加入292kg重量含量为85%的磷酸，调节PH为3.8，然后经浓缩、干燥得到固体磷酸二氢钾671.7kg，其产率为86%，磷酸二氢钾的含量为97.6%。
[0037]实施例6
[0038]以500kg磷酸萃余酸为原料，向其中加入5kg活性炭和150kg水，静置2.5小时，过滤，向滤液中添加391kg重量含量为48%的氢氧化钾溶液,调节PH为7,过滤后再向滤液中添加205kg重量含量为48%的氢氧化钾溶液，调节PH为10后过滤，向滤液中加入205kg重量含量为85%的磷酸，调节PH为3.8，然后经浓缩、干燥得到固体磷酸二氢钾575.4kg，其产率为89.9%，磷酸二氢钾的含量为98.4%。
[0039]实施例7
[0040]以500kg磷酸萃余酸为原料，向其中加入25kg过氧化氢和25kg活性炭，静置3小时，过滤，向滤液中添加385kg重量含量为50%的氢氧化钾溶液，调节PH为7.5，过滤后再向滤液中添加200kg重量含量为50%的氢氧化钾溶液,调节PH为10.5后过滤，向滤液中加入201kg重量含量为85%的磷酸，调节PH为4.1，然后经浓缩、干燥得到固体磷酸二氢钾569.8kg，其产率为89.1%，磷酸二氢钾的含量为98.45%。
[0041]实施例8
[0042]以500kg磷酸萃余酸为原料，向其中加入50kg过氧化氢和250kg水,加热搅拌,使温度升至60°C，停止加热，向滤液中添加405kg重量含量为45%的氢氧化钾溶液，调节PH为
6.5,过滤后再向滤液中添加200kg重量含量为45%的氢氧化钾溶液,调节PH为8.5后过滤，向滤液中加入220kg重量含量为80%的磷酸，调节PH为4.1，然后经浓缩、干燥得到固体磷酸二氢钾550kg，其产率为88.1%，磷酸二氢钾`的含量为97.84%。
[0043]实施例9
[0044]以500kg磷酸萃余酸为原料，向其中加入25kg过氧化氢和150kg水,加热搅拌,使温度升至90°C，停止加热，后续操作步骤与实施例8相同。
[0045]实施例10
[0046]以500kg磷酸萃余酸为原料，向其中加入25kg活性炭和250kg水，静置3小时，过滤，后续步骤与实施例6相同。
[0047]方式二使用过氧化氢、活性炭和水中的任意两种去除磷酸萃余酸中的有机杂质的方法和用量与方式一的方法和用量相同，因此，方式二中使用过氧化氢、活性炭和水中的任意两种去除磷酸萃余酸中的有机杂质的方法和用量均可运用到方式一的实施例中。
[0048]尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【权利要求】
1.一种利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)以磷酸萃余酸为原料，添加过氧化氢、活性炭和水中的任意两种去除磷酸萃余酸中的有机杂质； (2)向步骤(1)所得磷酸萃余酸中添加三乙胺调节磷酸萃余酸的PH为6.5~7.5，过滤得到滤液A ;或向步骤(1)所得磷酸萃余酸中添加重量含量为45%~50%的氢氧化钾溶液，调节磷酸萃余酸的PH为6.5~7.5，过滤得到滤液B ； (3)向滤液A中加入足量氯化钾饱和溶液使其析出晶体后再加入足量的水使晶体全部溶解，过滤得到滤液C ;或向滤液B中加入重量含量为45%~50%的氢氧化钾溶液调节PH为8.5~10.5，过滤后再向滤液中加入重量含量为80%~85%的磷酸溶液调节PH为3.8~4.1，过滤得到滤液D ; (4)将滤液C或滤液D浓缩、干燥得到固体磷酸二氢钾。
2.根据权利要求1所述的利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法，其特征在于:步骤(I)去除磷酸萃余酸中的有机杂质选用过氧化氢和活性炭，磷酸萃余酸、过氧化氢、活性炭的重量之比为100: (5~10): (I~5)。
3.根据权利要求2所述的利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法，其特征在于:将所述过氧化氢、活性炭添加到磷酸萃余酸中后需静置2~3小时，再加入适量水稀释后过滤去除活 性炭和杂质。
4.根据权利要求1所述的利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法，其特征在于:步骤(O去除磷酸萃余酸中的有机杂质选用过氧化氢和水，磷酸萃余酸、过氧化氢、水的重量之比为 100:(5 ~10):(30 ~50)。
5.根据权利要求4所述的利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法，其特征在于:将所述过氧化氢、水添加到磷酸萃余酸中后需加热搅拌，使磷酸萃余酸温度升至60~90°C后停止加热。
6.根据权利要求1所述的利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法，其特征在于:步骤(O去除磷酸萃余酸中的有机杂质选用活性炭和水，磷酸萃余酸、活性炭、水的重量之比为100:(1 ~5):(30 ~50)。
7.根据权利要求6所述的利用磷酸萃余酸制备磷酸二氢钾的方法，其特征在于:将所述水、活性炭添加到磷酸萃余酸中后需静置2~3小时后过滤去除活性炭和杂质。
【文档编号】C01B25/30GK103879981SQ201410103271
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】钟林, 钟国林, 韩科 申请人:钟林