本发明涉及磷酸二氢钾的技术领域，尤其涉及一种磷酸二氢钾的制备方法。
背景技术：
磷酸二氢钾是一种用途广泛的无色或白色带光泽的斜方体无机盐，应用于农业，医药，食品等行业。在农业上，作为无氯型磷、钾二元高效复合肥使用，适用于各种土壤和作物，在抵御干热风和防止倒伏等方面有显著效果;在医药上用于化学试剂，化学原料药，营养剂等;食用级的磷酸二氢钾用于制造烘焙物，味精、发酵粉，此外磷酸二氢钾还可以作为合成清酒的调味剂等。
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。
中国专利cn101343052a公开了一种磷酸二氢钾的制备方法，该方法采用
工业磷酸与氯化钾在高温200～300℃下反应，反应时间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，导致该方法产品纯度不高，收率较低。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种磷酸二氢钾的制备方法，经该制备方法得到的提纯产品的纯度较高和收率。
一种磷酸二氢钾的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氯化钾溶液和磷酸溶液进行复分解反应，得到产物溶液；
（2）将所述产物溶液在由体积比1～1.5：1的哌嗪和环己烷所组成的萃取剂下萃取以析晶，得到磷酸二氢钾粗晶体；
（3）将由所述磷酸二氢钾粗晶体得到的磷酸二氢钾溶液以mcm-41介孔分子筛进行吸附；
（4）将经所述吸附的滤液进行浓缩结晶。
上述步骤（1）所述的复分解反应中，其反应正如本领域技术人员所熟知，
复分解反应的氯化钾溶液和磷酸溶液的浓度不做特别限定，参考性地，氯化钾溶液的质量分数可为20～40wt%，例如20wt%、21wt%、23wt%、25wt%、30wt%、35wt%、40wt%等。磷酸溶液的质量分数可参考性地为70～90wt%，如70wt%、72wt%、75wt%、80wt%、85wt%、90wt%等。
复分解反应的反应物氯化钾溶液（以氯化钾计）和磷酸溶液（以磷酸计）可较好地为1：1.1～1.2，例如1：1.1、1：1.11、1：1.12、1：1.5、1：1.18、1：1.2等。
复分解反应的温度可以为50～70℃；于此温度下，复分解反应的时间为25～40min。
步骤（2）中萃取能够洗出晶体的原理是，萃取剂中的哌嗪含有氨基，能与磷酸和盐酸中和反应以使得磷酸和盐酸从产物溶液相（即酸和磷酸二氢钾所构成）中被萃取到有机相，与此同时，因哌嗪和酸反应生成的盐对溶液于水相的磷酸二氢钾产生盐析效应。此处，盐析是指指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程。
萃取的萃取相比（o/a）较为适宜地为0.8～1.5。这里，萃取相比（o/a）是指有机相和水相的体积的之比，o代表有机相的体积，a代表水相体积。
步骤（3）中，mcm-41介孔分子筛吸附的作用是将磷酸二氢钾晶体中的水溶性的重金属离子去除。吸附的操作形式可有二种形式，第一种是，将mcm-41介孔分子筛浸渍在磷酸二氢钾溶液中，再过滤即可。第二种是磷酸二氢钾溶液通过（或流过）由mcm-41介孔分子筛填充的吸附柱。将此处，磷酸二氢钾的浓度不做限定，以能使得磷酸二氢钾粗晶体充分溶解为准。
对于浸渍方式的吸附，吸附可在常压下进行。对于通过由mcm-41介孔分子筛填充的吸附柱的吸附而言，可在减压条件下进行，例如在0.05～0.1mpa、20～25℃下吸附。吸附的时间没有限定。
步骤（4）中，浓缩结晶可采用减压浓缩。减压浓缩真空度最好0.09mpa以下的真空度，浓缩的温度在65～75℃的范围内。浓缩以溶液体系中有析出晶体的现象为宜。
在浓缩结晶之后还包括清水洗涤和干燥。
本发明的制备方法以由体积比1～1.5：1的哌嗪和环己烷所组成的萃取剂对由复分解反应得到的含有磷酸二氢钾的产物溶液进行萃取结晶，由此提高了其析出磷酸二氢钾的纯度，再使用mcm-41介孔分子筛对磷酸二氢钾的重金属杂质离子进行吸附，由此提高了纯度。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
将质量分数为20wt%的氯化钾溶液和质量分数为90wt%的磷酸溶液投入反应釜中，控制氯化钾溶液和磷酸溶液的投料物质量比为1：1.1（该物质量之比系以二者的溶质计），待二者充分混合之后，调节反应体系的温度为50℃，使其反应40min。
待上述反应结束后，向其中加入由体积比1：1的哌嗪和环己烷所组成的萃取剂，并进行在20℃下充分萃取40min，使得磷酸二氢钾晶体析出，控制萃取萃取相比（o/a）为0.8，并将析出的磷酸二氢钾粗晶体离心干燥。
将磷酸二氢钾粗晶体溶解于水中，在0.05mpa、25℃下流入装有经酸浸渍活化处理的mcm-41介孔分子筛的吸附柱，收集滤液。
将上述滤液浓缩结晶，再对晶体用清水洗涤和干燥，得到磷酸二氢钾纯品。经计算，本例产品磷酸二氢钾的收率为97.4%，纯度为99.32%。
实施例2
将质量分数为40wt%的氯化钾溶液和质量分数为70wt%的磷酸溶液投入反应釜中，控制氯化钾溶液和磷酸溶液的投料物质量比为1：1.2（该物质量之比系以二者的溶质计），待二者充分混合之后，调节反应体系的温度为70℃，使其反应25min。
待上述反应结束后，向其中加入由体积比1.5：1的哌嗪和环己烷所组成的萃取剂，并进行在40℃下充分萃取20min，使得磷酸二氢钾晶体析出，控制萃取萃取相比（o/a）为1.5，并将析出的磷酸二氢钾粗晶体离心干燥。
将磷酸二氢钾粗晶体溶解于水中，在0.1mpa、20℃下流入装有经酸浸渍活化处理的mcm-41介孔分子筛的吸附柱，收集滤液。
将上述滤液浓缩结晶，再对晶体用清水洗涤和干燥，得到磷酸二氢钾纯品。
经计算，本例产品磷酸二氢钾的收率为97.6%，纯度为99.48%。
实施例3
将质量分数为30wt%的氯化钾溶液和质量分数为80wt%的磷酸溶液投入反应釜中，控制氯化钾溶液和磷酸溶液的投料物质量比为1：1.1（该物质量之比系以二者的溶质计），待二者充分混合之后，调节反应体系的温度为60℃，使其反应30min。
待上述反应结束后，向其中加入由体积比1：1的哌嗪和环己烷所组成的萃取剂，并进行在40℃下充分萃取40min，使得磷酸二氢钾晶体析出，控制萃取萃取相比（o/a）为1.2，并将析出的磷酸二氢钾粗晶体离心干燥。
将磷酸二氢钾粗晶体溶解于水中，在0.075mpa、25℃下流入装有经酸浸渍活化处理的mcm-41介孔分子筛的吸附柱，收集滤液。
将上述滤液浓缩结晶，再对晶体用清水洗涤和干燥，得到磷酸二氢钾纯品。
经计算，本例产品磷酸二氢钾的收率为97.9%，纯度为99.45%。
实施例4
将质量分数为30wt%的氯化钾溶液和质量分数为80wt%的磷酸溶液投入反应釜中，控制氯化钾溶液和磷酸溶液的投料物质量比为1：1.15（该物质量之比系以二者的溶质计），待二者充分混合之后，调节反应体系的温度为70℃，使其反应30min。
待上述反应结束后，向其中加入由体积比1.25：1的哌嗪和环己烷所组成的萃取剂，并进行在30℃下充分萃取20min，使得磷酸二氢钾晶体析出，控制萃取萃取相比（o/a）为1.25，并将析出的磷酸二氢钾粗晶体离心干燥。
将磷酸二氢钾粗晶体溶解于水中，在0.75mpa、23℃下流入装有经酸浸渍活化处理的mcm-41介孔分子筛的吸附柱，收集滤液。
将上述滤液浓缩结晶，再对晶体用清水洗涤和干燥，得到磷酸二氢钾纯品。
经计算，本例产品磷酸二氢钾的收率为98.4%，纯度为99.80%。
由于本发明中所涉及的各工艺参数的数值范围在上述实施例中不可能全部体现，但本领域的技术人员完全可以想象到只要落入上述该数值范围内的任何数值均可实施本发明，当然也包括若干项数值范围内具体值的任意组合。此处，出于篇幅的考虑，省略了给出某一项或多项数值范围内具体值的实施例，此不应当视为本发明的技术方案的公开不充分。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。