[发明专利]一种磷酸和氯化钾生产磷酸钾盐的方法

说明书

本发明涉及一种磷酸钾盐的方法，具体地说是以磷酸和氯化钾为原料，二者经过充分的溶解和混合后，送入到专用的焙烧炉中，磷酸和氯化钾混合液从焙烧炉顶部的喷枪喷入到炉内，与从焙烧炉底部进入的高温气体逆流混合；磷酸和氯化钾混合液在高温下反应生成的氯化氢随尾气排出经水洗后得到成品盐酸，磷酸钾盐则发生脱水反应生成聚合磷酸钾盐，固体颗粒状的聚合磷酸钾盐从焙烧炉底部出料，经过热水溶解并用H₃PO₄或KOH调节其pH值，最后再经结晶、过滤、洗涤干燥后则可制得成品磷酸钾盐。

技术领域

本发明涉及一种磷酸钾盐的生产方法，属于磷化工领域。具体地说是以磷酸和氯化钾为原料，二者经过充分的溶解和混合后送入专用的焙烧炉中与从焙烧炉底部进入的高温气体逆流混合；磷酸和氯化钾混合液在高温下反应生成的氯化氢随尾气排出并经水洗后得到成品盐酸，磷酸钾盐则发生脱水反应生成聚合磷酸钾盐，固体颗粒状的聚合磷酸钾盐从焙烧炉底部出料，经过热水溶解并用H₃PO₄或KOH调节其pH值，最后再经过结晶、过滤、洗涤干燥后则可制得成品磷酸钾盐。

背景技术

磷酸钾盐作为磷酸盐工业的重要产品之一，在化工、农业、工业、食品、医药等行业有着广泛的应用。特别是磷酸二氢钾作为一种高效优质复合肥料，近年来广泛用于经济作物和粮食作物，其肥效高，有效养分达80%以上，而且不含氯，水溶性好，易被植物吸收，深受农业部门的欢迎，极大地促进了磷酸钾盐的发展；此外，磷酸二氢钾又具有良好的铁电性，还可用于电子工业和声纳系统。在食品加工中，磷酸钾盐作为食品的品质改良剂、缓冲剂、整合剂、乳化剂和凝胶剂；在酿造行业，磷酸钾盐用于酵母培养；同时磷酸钾盐还可作为饲料添加剂；在医药工业中磷酸钾盐用于医药中间体的生产，如甘油磷酸钾等。

磷酸钾盐的生产有多种方法，目前主要采用的中和法工艺路线是以磷酸和氢氧化钾或碳酸钾为原料，利用酸碱中和机理，使钾离子对于磷酸的氢进行取代，生成的盐即为磷酸钾盐，控制不同的工艺条件可制得不同取代程度的磷酸钾盐，例如，若控制中和溶液pH值为4.2~4.6可生成磷酸二氢钾，控制溶液pH值为8.6~9.0可生成磷酸氢二钾，控制溶液pH值在14.0以上时可生成磷酸三钾。中和法生产原理简单，产品质量较高，但以氢氧化钾或碳酸钾为原料导致其原料成本较高，大规模的使用受到限制。

有研究人员开发了以廉价的氯化钾与磷酸、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠等进行复分解制备磷酸氢二钾的方法。其中氯化钾与磷酸的复分解反应需在较高温度下尽可能去除氯化氢才能得到合格的产品，但在实际生产中当氯化氢脱除到一定程度后，残余的氯化氢很难脱除使得产品中的氯含量偏高。而氯化钾与磷酸二氢铵或磷酸二氢钠的复分解反应则是利用在不同温度下，磷酸二氢钾的溶解度和NaCl、NH₄Cl的溶解度差异较大，通过精确控制工艺条件分别结晶分离以制得磷酸二氢钾产品；以磷酸钠盐或铵盐与氯化钾复分解反应生产磷酸二氢钾的方法必须将副产物尽可能分离出来才能提高产品的纯度和降低成本，从目前的技术水平来看，该法流程较长，需要精确控制工艺条件分离不同的物质，操作要求高，且收率较低，虽然利用了廉价的氯化钾为原料，但其综合生产成本并无优势。

也有研究人员从脱除氯离子方面进行改进而形成的如离子交换法、萃取法等工艺流程。离子交换法是利用离子交换树脂的吸附和洗脱、再生过程生成磷酸二氢钾，离子交换法工艺流程较长，设备投资大，且生产的磷酸二氢钾溶液浓度低，仅为13~15%，每吨产品浓缩需用6~7吨蒸气，能耗较高。溶剂萃取法是在磷酸与氯化钾的复分解反应中，借助有机溶剂与反应生成物之一生成络合盐进入有机相，从而促进其反应转化；该法氯化钾转化率较高，但使用的高选择性有机溶剂价格昂贵，回收系统复杂，导致其生产成本偏高。

使用磷酸和氯化钾为原料，可显著降低磷酸钾盐的原料成本，但需要在得到合格产品的同时控制好生产成本，现有的各种生产方法还难以做到二者的统一，因此目前的磷酸钾盐还是以中和法为主流的生产方法。

发明内容