一种环保节能的磷酸二氢钾生产新方法技术

本发明专利技术涉及一种节能环保的磷酸二氢钾生产新方法。其特点是使用湿法磷酸及其制成品（如农用磷铵）为主要原料，在D=0.25‑0.45和循环氨存在下进行溶解反应，分离粗钾母液对滤渣进行一段转化后析出氯化铵，脱氮废液对滤渣进行二段转化后再生的低氮溶液循环脱氮，在D=0.25‑0.45的环境中得到成品磷酸二氢钾。节能低耗，低碳环保，具有投资省，腐蚀小，成本低，产品质量好，资源利用率高等一系列优势。

【技术实现步骤摘要】
一种环保节能的磷酸二氢钾生产新方法
本专利技术属于化学工程的
，具体为一种环保节能的磷酸二氢钾生产新方法。本方法的主要目标，针对使用湿法磷酸和湿法磷酸制成品（如农用磷铵）制造磷酸二氢钾的
本专利技术包含从磷铵-氯化钾溶解配料，粗磷酸二氢钾中铵离子的脱除，氯化铵的分离，滤渣处理，工艺废水的循环过程等全过程的创新，达到了低碳节能，低耗优质，安全环保等方面的全面积极效果。
技术介绍
目前使用湿法磷酸和湿法磷酸制成品（如农用磷铵）制造磷酸二氢钾的技术，主要有离子交换法，溶剂萃取法和复分解法等等。前两个方法成本相当高，同时存在着一些较难解决的环境污染问题，例如萃余酸的处理。复分解法虽然有望达到较低成本，但是由于湿法磷酸中存在着太多杂质，以及在处理过程中水溶磷的枸溶化损失问题，带来了太多的困难，例如，大量废渣的产生，氯化铵的分离困难，有害杂质的危害，产品质量的恶化，设备腐蚀的加剧，等等，使得这个方法虽然已经在工业上多有应用，至今收效甚微。可以说就没有一个令人稍微满意的成功案例。本专利技术是对于使用湿法磷酸和湿法磷酸制成品（如农用磷铵）制造磷酸二氢钾的技术的一个一揽子的全面改造计划，在上面提到的一切困难方面，都采取了与众不同的改革措施，实现了在除杂除害，节能环保，优质低耗等方面的全面效果。
技术实现思路
解决技术问题的措施定义：本文中的“中和度”定义为，在磷酸盐溶液中，以HPO4-2形态存在的五氧化二磷，在五氧化二磷总量中所占的百分数，以符号D表示。以下是本专利技术不同于现有技术的主要特征：1、目前所有湿法磷酸复分解法操作的溶液中和度只有两种，（1）操作在D≤0.1的范围内，和（2）操作在D≥0.65的范围内。本技术的溶解反应操作，配料和一般复分解法基本相同，但是在50-60度的温度，和有回收氨气存在下，严格控制在0.20≤D≤0.45的范围内进行。在这个条件下，可以轻易实现湿法磷酸中所有杂质和有害元素的排除和无害化，一步达到完全净化的目标，过滤速度高，而且，滤渣中夹带的磷钾最低，98%的水溶磷和氧化钾可以进入滤液之中，达到最好的原料回收率。总结本专利技术的技术特征之一是：配料溶解反应的关键条件是，温度50-60℃，P2O5=220-260g/l，0.20≤D≤0.45,N≤75和在循环氨气存在下进行搅拌反应。2、一般从复分解溶液中结晶得到的磷酸二氢钾是不纯粹的，含有相当多的铵离子（数量比例决定于配料），目前普遍使用多次重结晶或者循环复分解，都必须反覆地加热和冷却。本方案采用在一个脱氮设备中，以滤渣二段处理获得的磷酸氢二钾溶液为脱氮工质，一次完成脱氮的常温脱氮方法。具体方法是，使用从滤渣二段处理获得的D≥1.0,N≤2g/l,K2O≥200，的溶液作为脱氮工质，在专用脱氮设备中，恒定在0-40度范围内的一个固定温度，连续搅拌脱氮，使含氮的磷酸二氢钾，直接变成合格的磷酸二氢钾，不需要额外的加热和冷却结晶过程。该脱氮设备另案申请专利。脱氮的基本条件是：温度0-40℃（范围内稳定在一个确定值），粗磷酸二氢钾含氮量N≤8%,脱氮后废液，N≤50g/l脱氮后磷酸二氢钾N≤0.45%。3、当前所有复分解法生产磷酸二氢钾的装置，普遍存在一个令人烦恼的问题，就是副产大量含磷钾很高的劣质氯化铵，其数量远远超过磷酸二氢钾自身的产量，带来大量原料流失。本专利技术的方案与众不同，我们不直接从任何直接产生的相关母液（例如分离粗磷酸二氢钾之后的母液）中分离氯化铵，因为整个系统是一个非常复杂的多相系统，其组成非常不利于氯化铵的单独析出。我们的独特技术措施是，使用分离粗磷酸二氢钾之后的母液去处理磷铵滤渣，转化滤渣中枸溶性五氧化二磷之后，溶液的相平衡组成发生了根本性变化，落到了非常有利于氯化铵析出的相平衡区域之内，在这里分离氯化铵。这样，氯化铵的质量改进了，数量进入正常范围之内，再没有过量的磷钾损失了。所以，我们专利技术的第三个重要特征是：使用粗磷酸二氢钾母液处理滤渣（一段转化），从处理滤渣的母液中析出氯化铵。这个一段转化的关键条件是：温度60℃，转化完成溶液的组成符合以下条件：P2O5≤160g/l,K2O≤70g/l,D=0.45-0.85，N≥90。4、本专利技术的第四个特点是，一段处理的滤渣以碳铵和氯化钾为基本原料进行二段转化，使残余的枸溶磷全部转化为磷酸氢二钾溶液（成为优良的脱氮溶液），钙镁等杂质以碳酸盐形态进入滤渣，副产氯化铵。反应在温度80℃进行，终点pH=9.5-12.0。经过二段转化的滤渣，总磷含量≤2%，数量小于原始滤渣的40%。可以作为建材工业的原料，或者作为生产聚合氯化铝的原料。生产聚合氯化铝时，可以单独分离出氟化钙。5、一般生产磷酸二氢钾，不论使用什么方法，毫无例外地都有蒸发过程和设备，而且蒸发溶液组成复杂，腐蚀性很强，带来设备材料昂贵和操作控制困难等一系列弊端。本专利技术的重要特征是，由于脱氮废液是中和度很高的磷酸氢二铵溶液，很容易加热分解释放出氨气回收利用，因此很容易用少量碳酸氢钠循环就可以使它恢复到N≤2g/l的低氮状态，再去处理滤渣，重新成为脱氮溶液。所以，本专利技术的第5个基本特征是，取消磷酸二氢钾生产中的蒸发设备和操作，在脱氮废液中添加计算量的碳酸氢钠（在系统中循环回用，基本不消耗），在80-88℃反应完全，使脱氮废液回到N≤2g/l的低氮状态，去二段处理滤渣，重新成为合格的脱氮溶液，实现了低腐蚀，低消耗的中水循环。以上基本特征，限定了本专利技术不同于其他任何磷酸二氢钾生产方法的基本技术范围。实施例一个3kt/a的试验装置上得到以下试验结果：碳钢制造的20m3溶解反应槽中，每批投入分离氯化铵后的循环母液13m3,农用磷铵4500公斤。农用磷铵的含量是N=11%,P2O5=46%,水溶率75%。投加氯化钾1300公斤（K2O=60%,下同），保持60度搅拌反应，同时吸收循环回收的氨气，达到D=0.35。保持60度过滤，滤液进入粗钾结晶槽（同样规格），冷却结晶析出粗钾。滤渣数量2530公斤，N=4.1%,P2O5=23.05%,K2O=5.10%。用分离出的粗钾母液对这个滤渣进行一段转化，中和度D=0.75,温度60度，过滤，滤液冷却到25度，共析出氯化铵1485公斤，N=25.03%,P2O5=0.41%,K2O=0.84%。用循环的脱氮溶液处理粗钾，反应8小时后达到规定指标，直接甩干磷酸二氢钾3531公斤（脱氮中补充氯化钾750公斤），质量符合国标优级品的全部指标。在脱氮溶液循环再生中实施了二段转化，获得滤渣质量为1035公斤，P2O5=1.87%。以上数据是连续生产20个批次的平均值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保节能的生产磷酸二氢钾新方法，其主要特征是使用湿法磷酸及其制成品（如农用磷铵）和农用氯化钾为主要原料，进行溶解和复分解反应，温度50‑60℃，P2O5=220‑260g/l，0.20≤中和度D≤0.45,N≤75和在循环氨气存在下进行搅拌反应，一次性排除所有杂质和有害物质，过滤后冷却得到含氮6‑8%的粗磷酸二氢钾。

【技术特征摘要】
1.一种环保节能的生产磷酸二氢钾新方法，其主要特征是使用湿法磷酸及其制成品（如农用磷铵）和农用氯化钾为主要原料，进行溶解和复分解反应，温度50-60℃，P2O5=220-260g/l，0.20≤中和度D≤0.45,N≤75和在循环氨气存在下进行搅拌反应，一次性排除所有杂质和有害物质，过滤后冷却得到含氮6-8%的粗磷酸二氢钾。2.基于权利要求1的磷酸二氢钾生产新方法，在一个专门的脱氮设备中，使用从滤渣二段处理获得的D≥1.0,N≤2g/l,K2O≥200g/l的溶液作为脱氮工质，恒定在0-40度范围内的一个固定温度，连续搅拌脱氮，使含氮的磷酸二氢钾，直接变成合格的磷酸二氢钾，不需要额外的加热和冷却结晶过程。3.基于权利要求1的磷酸二氢钾生产新方法，使用粗磷酸二氢钾母...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：黄尚勋，
类型：发明
国别省市：四川,51