一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法与流程

1.本发明涉及磷酸二氢钾生产技术领域，具体而言，涉及一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法。


背景技术：

2.目前磷酸二氢钾制备方法主要有中和法，利用热法磷酸或精制磷酸与磷酸钾或氢氧化钾发生中和反应，经结晶而制得磷酸二氢钾，但由于原料成本过高，几乎不能用于大规模生产；还有利用磷酸一铵与氯化钾发生复分解反应制备磷酸二氢钾，但此法生产出的磷酸二氢钾氯离子含量高，且需要多次重结晶，能耗高且操作麻烦，也无法进行工业化应用。
3.申请号为cn2017104926741的中国专利公开了一种工业级磷酸一铵母液生产磷酸二氢钾的方法和系统，该方法包括：a、将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；b、采用脱硫磷酸生产工业磷铵，收集工铵母液；c、在工铵母液中加入脱硫磷酸进行中和反应，经陈化、沉降和过滤后得清液，清液经浓缩、结晶和离心后得磷酸一铵；d、将磷酸一铵溶解后与氢氧化钾溶液进行复分解反应，经结晶、离心后得磷酸二氢钾和一次母液；e、将一次母液进行加热反应，经结晶、离心后得磷酸二氢钾和二次母液。
4.该专利的方法会产生磷铵母液副产物，后续还需要将磷酸二氢钾与磷铵母液分离，不仅增加工序，分离操作也较复杂；且该方法生产出的产品硫酸根离子会偏高，造成产品质量不佳。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法，可以避免产生磷铵母液副产物，因此不需要面临后续分离磷酸二氢钾与磷铵母液的问题，同时减少产品中的硫酸根离子，保证产品的质量。
6.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
7.一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法，包括以下步骤：
8.s1：制备磷酸一铵清液；
9.s2：将磷酸一铵清液与48～50％氢氧化钾溶液按比例混合，将混合液浓缩，再过滤脱硫，得到磷酸二氢钾溶液；
10.s3：将磷酸二氢钾溶液浓缩，冷却、结晶、离心、烘干，得到磷酸二氢钾成品。
11.进一步地，所述步骤s1中磷酸一铵清液的具体制备方法为：将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；将制得的脱硫磷酸通入氨气中和，再过滤，制得磷酸一铵清液。
12.进一步地，所述脱硫磷酸和氨气中和度控制到1～1.02后过滤。
13.进一步地，所述步骤s2中磷酸一铵清液与氢氧化钾溶液的摩尔比为1～1.05:1。
14.进一步地，所述步骤s2中将混合液浓缩至相对密度为1.40～1.50。
15.进一步地，所述步骤s2中得到的磷酸二氢钾溶液的硫磷比为0.5～1:1。
16.进一步地，所述步骤s2中浓缩使用真空浓缩法。
17.进一步地，所述步骤s3中将磷酸二氢钾溶液浓缩至相对密度为1.60～1.65。
18.进一步地，所述步骤s3中浓缩使用蒸发浓缩法。
19.进一步地，所述步骤s3中冷却温度为40～50℃；5000～8000r/min离心8～12min；烘干温度为100～120℃。
20.本申请直接采用磷酸一铵清液与氢氧化钾反应，节省了磷酸一铵清液再次进行浓缩、结晶和离心制备磷酸一铵的步骤，同时也避免产生磷铵母液副产物，也不需要后续再进行将磷酸一铵与磷铵母液分离的操作；简洁操作工序，提高生产效率，有利于应用于工厂大规模生产。
21.将磷酸一铵清液与氢氧化钾溶液混合浓缩，磷酸一铵清液中的杂质硫酸根与氢氧化钾生成硫酸钾，磷酸根与氢氧化钾生成磷酸二氢钾；并浓缩至相对密度为1.40～1.50，在此相对密度的溶液中，因硫酸钾溶解度低而以硫酸钾的结晶形式沉淀出来，而磷酸二氢钾溶解度高未结晶，其他金属阳离子杂质在碱性条件下也会以固体形式沉淀出来，再经过滤，以达到脱硫除杂的目的；有效的减少了产品中的硫酸根离子含量，从而保证产品的质量。
22.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
23.1.本发明直接采用磷酸一铵清液与氢氧化钾反应，节省了磷酸一铵清液再次进行浓缩、结晶和离心制备磷酸一铵的步骤，也避免产生磷铵母液副产物，也不需要后续再进行将磷酸一铵与磷铵母液分离的操作；操作工序简洁，提高生产效率，有利于应用于工厂大规模生产。
24.2.本发明在磷酸一铵清液与氢氧化钾溶液混合反应的过程中，直接进行浓缩脱硫，有效的减少了产品中的硫酸根离子含量，从而保证产品的质量；未进行过复杂的脱硫步骤，操作简易，利于应用于工厂大规模生产。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
26.下面对本发明实施例提供的一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法进行具体说明。
27.实施例1
28.本实施例提供了一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法，包括以下步骤：
29.s1：将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；将制得的脱硫磷酸通入氨气中和，中和度控制到1.02后过滤，制得磷酸一铵清液；
30.s2：将磷酸一铵清液与50％氢氧化钾溶液按摩尔比为1.05:1比例混合，将混合液通过真空浓缩法浓缩至相对密度为1.50，再过滤脱硫，得到磷酸二氢钾溶液；
31.s3：将磷酸二氢钾溶液通过蒸发浓缩法浓缩至相对密度为1.65，冷却温度为50℃、结晶、8000r/min离心8min、100℃烘干，得到磷酸二氢钾成品。
32.实施例2
33.本实施例提供了一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法，包括以下步骤：
34.s1：将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；将制得的脱硫磷酸通入氨气中和，中和度控制到1后过滤，制得磷酸一铵清液；
35.s2：将磷酸一铵清液与48％氢氧化钾溶液按摩尔比为1:1比例混合，将混合液通过真空浓缩法浓缩至相对密度为1.40，再过滤脱硫，得到磷酸二氢钾溶液；
36.s3：将磷酸二氢钾溶液通过蒸发浓缩法浓缩至相对密度为1.60，冷却温度为40℃、结晶、5000r/min离心12min、120℃烘干，得到磷酸二氢钾成品。
37.实施例3
38.本实施例提供了一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法，包括以下步骤：
39.s1：将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；将制得的脱硫磷酸通入氨气中和，中和度控制到1.01后过滤，制得磷酸一铵清液；
40.s2：将磷酸一铵清液与48％氢氧化钾溶液按摩尔比为1.03:1比例混合，将混合液通过真空浓缩法浓缩至相对密度为1.43，再过滤脱硫，得到磷酸二氢钾溶液；
41.s3：将磷酸二氢钾溶液通过蒸发浓缩法浓缩至相对密度为1.61，冷却温度为48℃、结晶、6000r/min离心11min、115℃烘干，得到磷酸二氢钾成品。
42.实施例4
43.本实施例提供了一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法，包括以下步骤：
44.s1：将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；将制得的脱硫磷酸通入氨气中和，中和度控制到1后过滤，制得磷酸一铵清液；
45.s2：将磷酸一铵清液与50％氢氧化钾溶液按摩尔比为1.04:1比例混合，将混合液通过真空浓缩法浓缩至相对密度为1.45，再过滤脱硫，得到磷酸二氢钾溶液；
46.s3：将磷酸二氢钾溶液通过蒸发浓缩法浓缩至相对密度为1.64，冷却温度为45℃、结晶、6500r/min离心10min、110℃烘干，得到磷酸二氢钾成品。
47.实施例5
48.本实施例提供了一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法，包括以下步骤：
49.s1：将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；将制得的脱硫磷酸通入氨气中和，中和度控制到1.02后过滤，制得磷酸一铵清液；
50.s2：将磷酸一铵清液与49％氢氧化钾溶液按摩尔比为1.01:1比例混合，将混合液通过真空浓缩法浓缩至相对密度为1.48，再过滤脱硫，得到磷酸二氢钾溶液；
51.s3：将磷酸二氢钾溶液通过蒸发浓缩法浓缩至相对密度为1.62，冷却温度为41℃、结晶、7000r/min离心8min、120℃烘干，得到磷酸二氢钾成品。
52.实施例6
53.本实施例提供了一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法，包括以下步骤：
54.s1：将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；将制得的脱硫磷酸通入氨气中和，中和度控制到1后过滤，制得磷酸一铵清液；
55.s2：将磷酸一铵清液与50％氢氧化钾溶液按摩尔比为1.02:1比例混合，将混合液通过真空浓缩法浓缩至相对密度为1.42，再过滤脱硫，得到磷酸二氢钾溶液；
56.s3：将磷酸二氢钾溶液通过蒸发浓缩法浓缩至相对密度为1.63，冷却温度为42℃、结晶、7500r/min离心9min、105℃烘干，得到磷酸二氢钾成品。
57.对比例
58.本对比例提供了一种利用磷酸一铵清液制备磷酸二氢钾的方法，包括以下步骤：
59.s1：将湿法磷酸与磷矿浆反应，反应完成后沉降分离得到脱硫磷酸；将制得的脱硫磷酸通入氨气中和，中和度控制到1后过滤，制得磷酸一铵清液；
60.s2：将磷酸一铵清液经浓缩、结晶和离心制得磷酸一铵。
61.s3：将磷酸一铵与50％氢氧化钾溶液按摩尔比为1.01:1比例混合，混合完成后过滤，得到磷酸二氢钾溶液和一次磷铵母液的混合溶液；
62.s4：将一次磷铵母液于110℃加热，再经结晶、离心后，分离得到磷酸二氢钾和二次磷铵母液；
63.s5：将s3得到磷酸二氢钾溶液和一次磷铵母液的混合溶液经结晶、稠厚和离心后分离得到磷酸二氢钾；将分离得到磷酸二氢钾和s4中分离得到磷酸二氢钾混合于110℃烘干，得到磷酸二氢钾成品。
64.实验例1
65.称取实施例1～6制得的磷酸二氢钾溶液与对比例制备得到的磷酸二氢钾溶液均各取10g，加入150ml水，滴加2滴甲基红指示剂，滴加2mol/l盐酸至溶液恰呈红色，加热至近沸，迅速加入0.02mol/l氯化钡热溶液40ml，剧烈搅拌2min，冷却至室温，再加少许氯化钡溶液检查沉淀是否完全；将沉淀全部移入坩埚内，于120℃烘1h后取出；在干燥器中冷却至室温，称重，继续烘干冷却至恒重；两次称重之差不超过0.0002g视为恒重；计算各磷酸二氢钾溶液中的硫酸根的含量，结果如表1所示。
66.计算方法：硫酸根(％)＝[(g1－g2)
×
0.4116]/w
×
100
[0067]
式中：g1——坩埚加硫酸钡质量，g；
[0068]
g2——坩埚质量，g；
[0069]
w——所取样品质量，g；
[0070]
0.4116——硫酸钡换算为硫酸根的系数。
[0071]
表1磷酸二氢钾溶液中的硫酸根的含量
[0072]
[0073][0074]
由表1可知：实施例1
‑
6制备得到的磷酸二氢钾溶液中硫酸根含量较低，而对比例制备得到的磷酸二氢钾溶液中硫酸根含量偏高。由此可见，本申请的方法可以有效减少产品中硫酸根的含量，保证产品质量。
[0075]
实验例2
[0076]
称取实施例1～6与对比例制备得到的磷酸二氢钾产品各1g，于500ml容量瓶中用水溶解并定容，移取1ml磷酸二氢钾溶液于50ml容量瓶中用水定容后，经0.22μm滤膜过滤后进行离子色谱分析，每种样品平行测定3次，计算每种样品的平均纯度；结果如表2所示。
[0077]
dionex ic s
‑
90a离子色谱仪，色谱柱：dionex ionpac as22阴离子分离柱(4mm*250mm)，配ag
‑
22(4mm*50mm)保护柱，柱温30℃；淋洗液为1.4mmol/l的碳酸氢钠和4.5mmol/l的碳酸钠混合溶液；洗脱方式为等度淋洗；流动相流量为1.2ml/min；检测器为电导检测器；进样量为10μl。
[0078]
表2磷酸二氢钾产品的平均纯度
[0079][0080][0081]
由表2可知：实施例1
‑
6制备得到的磷酸二氢钾产品纯度较高，而对比例制备得到的磷酸二氢钾产品纯度较低。由此可见，本申请的方法可以有效提高磷酸二氢钾产品的纯度，保证产品质量。
[0082]
本申请的方法不仅不需要将磷酸一铵清液经浓缩、结晶和离心制备磷酸一铵，节省了操作步骤，并在后续反应中也不会产生磷铵母液副产物，避免了后续分离磷酸二氢钾与磷铵母液的问题；且同时在生产过程中有效减少了产品中的硫酸根离子，且可以有效提
高磷酸二氢钾产品的纯度，保证产品的质量。
[0083]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。