一种用于溶剂萃取法生产磷酸二氢钾的萃取剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于磷化工领域，具体属于精细磷酸盐领域，涉及一种用于溶剂萃取法生产磷酸二氢钾的萃取剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.磷酸二氢钾在农业、工业、医药、食品等多个行业中都有广泛的应用。磷酸二氢钾的生产方法主要有直接法、中和法、复分解法、溶剂萃取法等。文献1(“萃取法制备磷酸二氢钾新工艺研究”，刘逸飞等，《无机盐工业》，2007年第39卷第9期，第24-26页)报道了采用溶剂萃取法制备磷酸二氢钾的具体方法和步骤，其具有流程简单、能耗低、无污染等优点。其中，萃取剂直接影响分相时间以及产品的产率、纯度等，进而影响生产效率、成本以及产品品质。因此，萃取剂的选择尤为重要。
3.目前，常用的萃取剂多为对称的叔胺类有机溶剂，如三乙胺、三丁胺、三辛胺等。常规胺类萃取剂在使用过程中，除了萃取盐酸外，同时还会萃取少量磷酸，造成磷酸损失。如文献2(“萃取法制备磷酸二氢钾新工艺研究”，陈若愚等，《化工矿物与加工》，2001年第11期，第5-7页)以三辛胺—环己烷—异戊醇体积比2:4:1的混合物为有机相，对盐酸的萃取率95.7％，对磷酸的萃取率为4.5％，分相时间6min。此外，常见的叔胺类萃取剂在萃取过程中还存在容易出现两相乳化的问题，进而造成萃取剂损失，同时影响磷酸二氢钾产品的质量；此外，乳化还会造成磷酸被夹带进入有机相中，进一步导致磷回收率降低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于溶剂萃取法生产磷酸二氢钾的专用萃取剂，以提高对盐酸的选择性，多萃取盐酸，少萃取磷酸；提高两相的分相性能，尽快分相，不出现乳化现象，不出现两相夹带。
5.本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：
6.本发明第一方面提供一种用于溶剂萃取法生产磷酸二氢钾的萃取剂，萃取剂包括主萃取剂和稀释剂，其中，主萃取剂为含羰基的不对称叔胺。
7.本发明所述的萃取剂，优选的，主萃取剂为苯乙酮-甲醛-二正丁胺；
8.结构式为：
9.本发明所述的萃取剂，优选的，稀释剂为煤油、辛醇或其混合物。
10.本发明所述的萃取剂，优选的，所述萃取剂的体积百分比组成，主萃取剂为20％-70％，煤油为5％-20％，辛醇为15％-75％。
11.本发明第二方面在于提供一种制备如上文所述的萃取剂的方法，包括以下步骤：将主萃取剂与稀释剂分别按照相应体积分数进行混合，搅拌均匀，得到萃取剂。
12.本发明所述的方法，优选的，所述萃取剂的体积百分比组成，主萃取剂为20％-70％，煤油为5％-20％，辛醇为15％-75％。
13.本发明第三方面在于提供一种溶剂萃取法生产磷酸二氢钾的方法，包括以下步骤：
14.1)将反应原料按照一定摩尔比配置成水相溶液；
15.2)按照一定配比配置如上文所述的萃取剂，作为有机相；
16.3)将有机相与水相按照一定相比混合，在一定温度下萃取反应一定时间；
17.4)反应结束后，将萃余水相浓缩、结晶，得到磷酸二氢钾。
18.本发明所述的方法，优选的，反应原料为磷酸和氯化钾，磷酸与氯化钾的摩尔比为0.9:1～1.2:1；有机相与水相的相比为1:1～3:1；反应温度为10～60℃，优选为15～25℃；反应时间为1～20min，优选为10～20min。
19.本发明第四方面在于提供一种萃取剂在溶剂萃取法生产磷酸二氢钾中的应用，其特征在于，将如上文所述的萃取剂与水相溶液按照一定相比混合，在一定温度下萃取反应一定时间；反应结束后，将萃余水相浓缩、结晶，得到磷酸二氢钾。
20.本发明所述的应用，其特征在于，反应温度为10～60℃，优选为15～25℃；反应时间为1～20min，优选为10～20min。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.1)因主萃取剂成分苯乙酮-甲醛-二正丁胺含有碳基，且结构不对称，极性较强，提高了萃取剂对盐酸的选择性，对盐酸萃取率高，对磷酸萃取率低。
23.2)通过萃取剂主要成分的选择与稀释剂的合理调配，提高了两相的分相性能，不乳化，可以快速分相。
24.3)由于上述两个有益效果，采用本发明的萃取剂以溶剂萃取法生产磷酸二氢钾，具有磷收率高、萃取剂损失小、产品质量好等特点。
附图说明
25.图1为实施例1中磷酸二氢钾产品的晶体实拍图。
26.图2为实施例1中磷酸二氢钾产品的晶体显微照片。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
28.下面结合实施例和附图，对本发明进行具体描述。
29.实施例1
30.萃取实验在500ml分液漏斗进行，配置水相溶液，磷酸与氯化钾的摩尔比为1:1，水溶液氯离子浓度为2.29mol/l。配置有机相为苯乙酮-甲醛-二正丁胺、辛醇和煤油的混合
液，体积比为2:4:1，即苯乙酮-甲醛-二正丁胺、辛醇和煤油的体积分数为28.6％，57.1％，14.3％。有机相与水相的相比为1:1混合，振荡，实验温度为室温(16～18℃)，萃取反应时间为10min。
31.萃取实验结束后，静置，记录分相时间为2min5s，萃取有机相和萃余水相完全澄清。
32.经取样测试计算，萃取剂对盐酸的萃取率为99.3％，对磷酸的萃取率为3.6％，磷酸二氢钾的产率为96.3％。
33.将水相磷酸二氢钾溶液蒸发浓缩、结晶，得到磷酸二氢钾产品情况如图1、图2所示，产品质量如表1所示。
34.由检测结果可知，产品质量达到工业一等品标准，产品为晶体形态好、颗粒大、流动性能好、不粘结的磷酸二氢钾结晶，产品外观透亮，没有萃取剂黏附。
35.对比例1
36.选择文献2中筛选出的较为理想的萃取剂，即三辛胺一环己烷—异戊醇体积比2:4:1，在实施例1相同实验条件下进行试验，对盐酸的萃取率95.7％，对磷酸的萃取率为4.5％，分相时间6min，磷酸二氢钾的产率为91.3％。
37.实施例2
38.在250ml锥形瓶中，将9.8g热法浓磷酸、6.37g氯化钾固体与20ml水配成水相溶液。向原料液中加入主萃取剂苯乙酮-甲醛-二正丁胺30ml，煤油6.4ml，辛醇6.4ml，即苯乙酮-甲醛-二正丁胺、煤油和辛醇的体积分数为70％，15％，15％。保温25℃并磁力搅拌。10min后停止搅拌，静置，记录分相时间为3min46s，萃取有机相和萃余水相完全澄清。
39.经取样测试计算，萃取剂对盐酸的萃取率为99.6％，对磷酸的萃取率为3.8％，磷酸二氢钾的产率为96.0％。将水相磷酸二氢钾溶液蒸发浓缩、结晶，得到磷酸二氢钾产品质量如表1所示。
40.对比例2
41.选择文献1中萃取剂三正丁胺，在实施例2相同实验条件下，按照文献记载的步骤进行试验，对磷酸的萃取率为4.1％，磷酸二氢钾的产率为95.8％。
42.实施例3
43.在500ml锥形瓶中，将14.9g氯化钾固体与59g水混合，加入等摩尔浓度为75％的磷酸26.1g，搅拌混合配制水相原料液。向原料液中加入有机相200ml，有机相组成为苯乙酮-甲醛-二正丁胺100ml，煤油40ml，辛醇60ml，即苯乙酮-甲醛-二正丁胺、煤油和辛醇的体积分数为50％，20％，30％。保温50℃并磁力搅拌进行萃取反应。20min后停止搅拌，静置，记录分相时间为3min，萃取有机相和萃余水相完全澄清。萃取剂对盐酸的萃取率为99.7％，对磷酸的萃取率为3.5％，磷酸二氢钾的产率为96.2％。
44.将水相磷酸二氢钾溶液蒸发浓缩、结晶，得到磷酸二氢钾产品质量如表1所示。
45.表1产品质量对比
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以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。