[发明专利]用海水制取磷酸二氢钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸二氢钾的制备方法，特别是用海水制取磷酸二氢钾的方法。

技术背景

磷酸二氢钾(KH₂PO₄)是一种高效磷钾复肥，因其具有营养成分高，化学性质稳定，无嗅、无毒、无味，易溶于水，吸湿性小，不结块，因而适合于各种土壤和作物。中国专利CN1324760A公开了“一种磷酸二氢钾的生产方法”，该发明的要点是：用磷酸与氯化钾在180～220℃下进行复分解反应，生产焦磷酸二氢钾和氯化氢气体，焦磷酸二氢钾进行水解生产磷酸二氢钾，以这一方式生产的磷酸二氢钾包含K₂O 33％-34％(质量)和P₂O₅为52％(质量)。CN1412107A公开了“一种磷酸二氢钾的生产方法”，该发明是由硫酸氢钾制备，溶液萃取，磷酸二氢钾结晶与分离等工艺流程来完成，操作按磺化、水解、萃取、过滤、滤液浓缩、结晶与分离、烘干、分馏步骤进行，反应条件温和，对设备材质无特殊要求。该方法制备的磷酸二氢钾纯度达到96％以上。CN1880217A公开了一种“新直接法磷酸二氢钾生产技术”，该方法是由氯化钾与过量浓硫酸加热反应，将得到的硫酸氢钾过量硫酸混合液与磷矿粉，硫酸及水组成矿浆反应的磷石膏及磷酸二氢钾溶液，再向溶液中加入碳酸钾，硫化钾中和，经过滤，纳滤脱水，净化等步骤最终得到磷酸二氢钾产品。综上所述，现有的磷钾复合肥均是以商品钾盐与含磷物质为原料生产的。由于我国陆地钾矿资源短缺，国内所需氯化钾60％依赖进口，导致上述工艺的原料来源和生产成本将受到进口氯化钾的制约，因此，研制利用总储量达550万亿吨的天然海水钾资源制取磷钾复合肥的方法是十分必要的。

在海水提钾方面，国内外科学家先后提出包括化学沉淀法、溶剂萃取法、膜分离法和离子交换法等四种技术路线的多种工艺方法。在以天然沸石为离子交换剂的离子交换法海水提钾工艺中，CN1554577A提出了一种“用海水制取磷酸二氢钾的工艺方法”，该方法是以用天然沸石吸附海水中的钾；以碳酸氢铵溶液为洗脱剂，常温洗脱吸钾沸石，制得含有钾、钠、铵、碳酸氢根离子的富钾母液；富钾母液加入氯化钾和磷酸二氢铵后通过蒸氨得到蒸氨母液，此母液再经蒸发、酸化、冷却制得磷酸二氢钾。由于该方法在富钾工序制得的富钾母液中K⁺的含量仅有12-13g/L，整个过程又要两次蒸发，致使该方法的总体能耗高。

发明内容

本发明目的在于提供一种用海水制取磷酸二氢钾的方法。该方法一方面可以服了现有磷钾复合肥生产工艺中钾素来源受进口制约及成本高的问题；另一方面，通过大量工艺优化实验，制备出K⁺的含量在28-45g/L的富钾液，经过转化，蒸发，冷却，分离等步骤得到磷酸二氢钾产品，解决了传统方法中反应温度高，设备防腐难以过关的难题，且大幅度地降低了工艺过程的能耗，为开发利用丰富的海水钾资源提供了一条新的途径。

本发明提供的一种用海水制取磷酸二氢钾的方法是经过下述的步骤：

1)在室温下将原料海水通入装填钠型斜发沸石的离子交换柱中进行吸附至钾离子与斜发沸石上的钠离子发生交换反应完全；用水洗去离子交换柱中的海水后，再通入50～100℃的盐水，对离子交换柱洗脱，流速为4～10m/h，得到一浓液。

2)将一浓液通入铵型沸石的离子交换柱进行吸附，铵型沸石转为钾型沸石；以循环液为原料加入氯化铵使氯化铵的浓度为20～25％的洗脱剂，进行洗脱，洗脱流速为4～10m/h，得到富钾液。

3)富钾液加入磷酸二氢铵进行一段转化、蒸发浓缩、冷却、分离得到磷酸钾铵和母液I；在转化器中加入磷酸钾铵，氯化钾和水进行二段转化，然后冷却结晶分离得到粗产品磷酸二氢钾和母液II；粗产品经重结晶后得到最终产品磷酸二氢钾。

本发明提供的用海水制取磷酸二氢钾的方法包括的步骤：

1)在10～45℃下，将原料海水通入装填钠型斜发沸石的离子交换柱中进行吸附反应，海水中的钾离子与斜发沸石上的钠离子发生交换，原料海水与钠型斜发沸石的质量比为10～130∶1，原料海水的吸附流速(空塔流速)为5～40m/h；原料海水的密度范围为3～27°Be′。

2)用水清洗除去离子交换柱中的海水，在50～95℃下用饱和盐水作为一段洗脱剂对离子交换柱中的钾离子进行洗脱，得到一浓液；一段洗脱剂与钠型斜发沸石的质量比为1.6～3.0∶1。洗脱剂的洗脱流速(空塔流速)控制在4～10m/h。