一种利用工业湿法净化磷酸制造食品级磷酸氢二钾的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用工业湿法净化磷酸制造食品级磷酸氢二钾的方法：⑴加水稀释：取工业湿法净化磷酸于耐酸容器中加纯水搅拌稀释；⑵中和反应与脱氟硫：加入脱氟硫剂和氢氧化钾搅拌反应，膜过滤得精密过滤的中和液；⑶氧化脱砷、微碱性脱重金属与膜过滤：调节中和液的pH至微碱性、加入氧化剂、加热、冷却、膜过滤，得精密过滤的微碱性脱重金属和氧化脱砷液；⑷pH调节与浓缩：用氢氧化钾调整pH值并浓缩，得磷酸氢二钾浓缩液；⑸降温结晶：浓缩液转入结晶设备内，搅拌、冷却、结晶、固液分离，得磷酸氢二钾湿结晶；⑹结晶干燥：湿结晶干燥至产品要求水分，得食品级磷酸氢二钾产品。方法易行，成本低，纯度高，砷和重金属离子脱除充分，溶解性能好。

A method of manufacturing food grade dipotassium hydrogen phosphate by industrial wet process purification phosphoric acid

【技术实现步骤摘要】
一种利用工业湿法净化磷酸制造食品级磷酸氢二钾的方法
本专利技术涉及食品添加剂加工
，更具体涉及工业湿法净化磷酸制造食品级磷酸氢二钾的方法。
技术介绍
磷酸氢二钾是重要的化工原料，在生物发酵、食品、医药、饲料、化工和农业等工业部门中有广泛的应用。磷酸氢二钾的制造方法主要有中和法、萃取法、离子交换法、复分解法、直接法、结晶法和电解法等，其中主要的制造方法是中和法。按所用磷酸来源分，磷酸可以分为以磷矿石为原料通过酸化得到的湿法磷酸和以纯磷为原料通过燃烧得到的热湿法磷酸，因而，磷酸氢二钾可以分为热法磷酸氢二钾和湿法磷酸氢二钾，其中热法磷酸氢二钾纯度高但成本也高；按纯度分，磷酸氢二钾可以分为工业级、农用级和食品级，其中食品级磷酸氢二钾的质量标准最高。食品级磷酸氢二钾通常是由热法磷酸经中和法制造的。我国有十分丰富的磷矿石资源，利用磷矿石为原料制造工业级湿法磷酸及其以磷酸氢二钾为代表的磷酸盐，技术成熟，成本低，产品质量稳定，但杂质含量高，纯度低，不能达到食品级的要求。相对而言，利用磷为原料制造热法磷酸及其以磷酸氢二钾为代表的磷酸盐，虽然技术成熟，产品质量稳定，纯度高杂质含量少，能达到食品级的要求，但成本高。所以，如何利用我国丰富的磷矿石资源，通过湿法磷酸制造食品级磷酸和以磷酸氢二钾为代表的磷酸盐，就显得经济上重要和需求上紧迫。以湿法磷酸(包括质量百分浓度为20～50％的稀磷酸半成品和质量百分浓度为75％及85％的工业湿法精制磷酸)原料，制备食品级磷酸氢二钾需要解决的核心问题，包括：a.如何分离工业湿法磷酸中存在的少量有毒元素，如铅、镉、汞、砷，使产品达到食品添加剂必须的卫生安全要求；b.如何分离工业湿法磷酸中的氟、铁、钙等常规元素，使产品达到相应的质量限定指标；c.如何分离工业湿法磷酸中的固体微粒、色素颗粒等，使产品各指标达到相应的质量要求。国内外大量的研究者对湿法磷酸精制纯化制造食品级磷酸和以湿法磷酸为原料制造以磷酸氢二钾为代表的食品级磷酸盐的工艺技术进行了研究，涌现了一批新工艺、新技术和新成果。如，湖北三宁化工公司开发了以三聚氰胺萃取湿法磷酸、反萃取和氯化钾钾化得到食品级磷酸二氢钾为主要特征的新技术，并产业化。中国专利CN201510604846.0公开了一种湿法磷酸通过氨水中和脱杂质制备磷酸氢二钾方法；中国专利CN86101186.4公开了一种采用“缔合-置换”法制取磷酸二氢钾的方法；美国US7601319公开了一种磷酸二氢钾的生产工艺。如何高效和低成本得脱除工业湿法净化磷酸中的有毒有害的成分和提高磷酸氢二钾的纯度，使之达到食品添加剂的卫生安全要求，是工业湿法净化磷酸制造食品级磷酸氢二钾的核心技术问题，也是湿法磷酸行业提高经济效益的根本发展方向。
技术实现思路
针对由工业湿法净化磷酸制造的磷酸氢二钾不能达到食品级要求和现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是在于提供了成本低、纯度高、砷和重金属离子脱除充分、卫生安全性高、工艺过程简便、原料利用率高、溶解性能好、可机械化生产的食品级磷酸氢二钾的制造方法。本专利技术的技术构思如下：利用工业湿法净化磷酸中硫酸根离子和氟离子在弱酸条件下更易生成氟硅酸钡和硫酸钡沉淀及磷酸二氢钾的盐析效应同时脱氟脱硫、亚砷酸盐可以被氧化成不溶的砷酸盐、重金属离子在中性偏碱条件下生成不溶性沉淀物、磷酸被中和成溶解度较大的磷酸氢二钾和磷酸氢二钾的溶解度随温度变化显著的性质，将工业湿法净化磷酸加水稀释、加脱氟硫剂和中和后膜过滤同时脱氟脱硫的滤液，用氧化剂在弱碱性条件下氧化脱砷和沉淀重金属离子，经pH调节、浓缩、结晶和干燥得食品级磷酸氢二钾。为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下技术措施：一种利用工业湿法净化磷酸制造食品级磷酸氢二钾的方法，所述制造方法的步骤如下：⑴加水稀释取工业湿法净化磷酸于耐酸容器中，在搅拌的情况下，加入其质量倍数0.5～3.1倍的水，得质量百分浓度为20.7～56.7％的磷酸稀溶液，继续搅拌，得工业湿法净化磷酸稀释液。所述的工业湿法净化磷酸为经脱氟、脱硫和萃取-反萃取净化处理的和质量百分浓度为85％的湿法磷酸，其质量为符合HG/T4069-2008《工业湿法净化磷酸》规定的优等品、一等品和合格品；所述的水，是指电导率低于10-3s/m的反渗透法纯水、离子交换法纯水和蒸馏冷凝法纯水。优选的，所述的工业湿法净化磷酸为经脱氟、脱硫和萃取-反萃取净化处理的和质量百分浓度为85％的湿法磷酸，其质量为符合HG/T4069-2008《工业湿法净化磷酸》规定的一等品和合格品；所述的水，是指电导率低于10-3s/m的反渗透法纯水。⑵中和反应与脱氟硫取⑴所得工业湿法净化磷酸稀释液于耐酸容器中，在搅拌的情况下，加入磷酸稀释液质量分数0.1～1％的脱氟硫剂，继续搅拌，使脱氟硫剂充分溶解和充分与精密过滤的工业湿法净化磷酸中的氟离子及硫酸根反应，得反应混合物；在搅拌的情况下，用质量百分浓度为20～80％的氢氧化钾溶液中和反应混合物至pH为6.0～7.5，继续搅拌得中和液；控制中和液的温度30～90℃，用膜过滤设备对中和液精密过滤，得精密过滤的中和液备用。所述的脱氟硫剂为分析纯或者化学纯的碳酸钡和碳酸氢钡；所述的氢氧化钾为分析纯或者化学纯的固体氢氧化钾；所述的膜过滤设备，其膜材料为碳化硅，膜组件形式为蜂窝煤型内管式膜，膜孔大小为1、0.5、0.1和0.04μm。优选的，所述的脱氟硫剂为分析纯的碳酸钡和碳酸氢钡；所述的氢氧化钾为分析纯的固体氢氧化钾；所述的膜过滤设备，其膜材料为碳化硅，膜组件形式为蜂窝煤型内管式膜，膜孔大小为0.1和0.04μm。⑶氧化脱砷、微碱性脱重金属与膜过滤在不断搅拌的情况下，用质量百分浓度为20～80％的氢氧化钾溶液，将⑵所得精密过滤的中和液的pH调节至8.0～9.5，加入中和液质量分数0.1～4％的氧化剂，将混合物的温度加热到亚砷氧化所需温度并维持此温度，在搅拌的情况下回流保温氧化0.5～8小时之后，打开冷却水将混合物温度降低至10～90℃，继续搅拌0.5～10小时，用膜过滤设备对其精密过滤，得精密过滤的微碱性脱重金属和氧化脱砷液备用。所述的氢氧化钾为分析纯或者化学纯的固体氢氧化钾；所述的氧化剂为分析纯或者化学纯的过氧化氢(双氧水)和漂白粉；所述的亚砷氧化所需温度为50～100℃；所述的膜过滤设备，其膜材料为碳化硅，膜组件形式为蜂窝煤型内管式膜，膜孔大小为1、0.5、0.1和0.04μm。优选的，所述的氢氧化钾为分析纯的固体氢氧化钾；所述的氧化剂为分析纯或者化学纯的过氧化氢(双氧水)；所述的亚砷氧化所需温度为70～95℃；所述的膜过滤设备，其膜材料为碳化硅，膜组件形式为蜂窝煤型内管式膜，膜孔大小为0.1和0.04μm。⑷pH调节与浓缩在不断搅拌的条件下，用质量百分浓度为20～80％的氢氧化钾溶液，将⑶所得微碱性脱重金属和氧化脱砷液的pH调节至8.9～9.6，得磷酸氢二钾溶液；用强制循环真空浓缩法在真空度为0.8～0.99MPa和温度为70～110℃的条件下，将磷酸氢二钾溶液浓缩至质量百分浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用工业湿法净化磷酸制造食品级磷酸氢二钾的方法，其特征在于，所述制造方法的步骤如下：/n⑴加水稀释取工业湿法净化磷酸于耐酸容器中，在搅拌的情况下，加入其质量倍数0.5～3.1倍的水，得质量百分浓度为20.7～56.7％的磷酸稀溶液，继续搅拌，得工业湿法净化磷酸稀释液；/n⑵中和反应与脱氟硫取⑴所得工业湿法净化磷酸稀释液于耐酸容器中，在搅拌的情况下，加入磷酸稀释液质量分数0.1～1％的脱氟硫剂，继续搅拌，使脱氟硫剂充分溶解和充分与精密过滤的工业湿法净化磷酸中的氟离子及硫酸根反应，得反应混合物；在搅拌的情况下，用质量百分浓度为20～80％的氢氧化钾溶液中和反应混合物至pH为6.0～7.5，继续搅拌得中和液；控制中和液的温度30～90℃，用膜过滤设备对中和液精密过滤，得精密过滤的中和液备用；/n⑶氧化脱砷、微碱性脱重金属与膜过滤在不断搅拌的情况下，用质量百分浓度为20～80％的氢氧化钾溶液，将⑵所得精密过滤的中和液的pH调节至8.0～9.5，加入中和液质量分数0.1～4％的氧化剂，将混合物的温度加热并维持到亚砷氧化所需温度，在搅拌的情况下回流保温氧化0.5～8小时之后，打开冷却水将混合物温度降低至10～90℃，继续搅拌0.5～10小时，用膜过滤设备对其精密过滤，得精密过滤的微碱性脱重金属和氧化脱砷液备用；/n⑷pH调节与浓缩在不断搅拌的条件下，用质量百分浓度为20～80％的氢氧化钾溶液，将⑶所得微碱性脱重金属和氧化脱砷液的pH调节至8.9～9.6，得磷酸氢二钾溶液；用强制循环真空浓缩法在真空度为0.8～0.99MPa和温度为70～110℃的条件下，将磷酸氢二钾溶液浓缩至质量百分浓度为50～65％，得磷酸氢二钾浓缩液备用；/n⑸降温结晶将⑷所得磷酸氢二钾浓缩液转入结晶设备内，在磷酸氢二钾结晶介稳区温度范围结晶磷酸氢二钾1～25小时之后，以1～10℃/小时的降温速度，将温度降低至-5～20℃，继续结晶1～50小时，直到无结晶生成为止；结晶混合物经固液分离得磷酸氢二钾湿结晶和磷酸氢二钾的结晶母液，磷酸氢二钾的结晶母液经浓缩-结晶或者浓缩-喷雾干燥可得农用级的磷酸氢二钾，作农用钾磷肥使用，取磷酸氢二钾湿结晶备用；/n⑹结晶干燥将⑸所得磷酸氢二钾湿结晶经常压热风干燥至产品要求水分，冷却包装即得食品级磷酸氢二钾产品，控制本步骤整个过程中物料的温度≤110℃。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用工业湿法净化磷酸制造食品级磷酸氢二钾的方法，其特征在于，所述制造方法的步骤如下：
⑴加水稀释取工业湿法净化磷酸于耐酸容器中，在搅拌的情况下，加入其质量倍数0.5～3.1倍的水，得质量百分浓度为20.7～56.7％的磷酸稀溶液，继续搅拌，得工业湿法净化磷酸稀释液；
⑵中和反应与脱氟硫取⑴所得工业湿法净化磷酸稀释液于耐酸容器中，在搅拌的情况下，加入磷酸稀释液质量分数0.1～1％的脱氟硫剂，继续搅拌，使脱氟硫剂充分溶解和充分与精密过滤的工业湿法净化磷酸中的氟离子及硫酸根反应，得反应混合物；在搅拌的情况下，用质量百分浓度为20～80％的氢氧化钾溶液中和反应混合物至pH为6.0～7.5，继续搅拌得中和液；控制中和液的温度30～90℃，用膜过滤设备对中和液精密过滤，得精密过滤的中和液备用；
⑶氧化脱砷、微碱性脱重金属与膜过滤在不断搅拌的情况下，用质量百分浓度为20～80％的氢氧化钾溶液，将⑵所得精密过滤的中和液的pH调节至8.0～9.5，加入中和液质量分数0.1～4％的氧化剂，将混合物的温度加热并维持到亚砷氧化所需温度，在搅拌的情况下回流保温氧化0.5～8小时之后，打开冷却水将混合物温度降低至10～90℃，继续搅拌0.5～10小时，用膜过滤设备对其精密过滤，得精密过滤的微碱性脱重金属和氧化脱砷液备用；
⑷pH调节与浓缩在不断搅拌的条件下，用质量百分浓度为20～80％的氢氧化钾溶液，将⑶所得微碱性脱重金属和氧化脱砷液的pH调节至8.9～9.6，得磷酸氢二钾溶液；用强制循环真空浓缩法在真空度为0.8～0.99MPa和温度为70～110℃的条件下，将磷酸氢二钾溶液浓缩至质量百分浓度为50～65％，得磷酸氢二钾浓缩液备用；
⑸降温结晶将⑷所得磷酸氢二钾浓缩液转入结晶设备内，在磷酸氢二钾结晶介稳区温度范围结晶磷酸氢二钾1～25小时之后，以1～10℃/小时的降温速度，将温度降低至-5～20℃，继续结晶1～50小时，直到无结晶生成为止；结晶混合物经固液分离得磷酸氢二钾湿结晶和磷酸氢二钾的结晶母液，磷酸氢二钾的结晶母液经浓缩-结晶或者浓缩-喷雾干燥可得...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正奇，徐歆，许琦，姚其凤，李摇摇，吴龙，李倩，陈小强，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42