[发明专利]一种生产磷酸二氢钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产磷酸二氢钾的方法，属于高浓度肥料生产技术领域。

背景技术

磷酸二氢钾（KH₂PO₄）作为高效磷钾复合肥被广泛的应用在粮食、瓜果、蔬菜等几乎全部的作物上，能够起到增产增收、改善农产品品质、抗倒伏、抵御干热风等诸多作用。其工业级产品还是一种全水溶性肥料。因此，磷酸二氢钾近年来得到了迅速发展和广泛应用。

目前工业化生产的方法主要有中和法、萃取法和离子交换法。中和法是通过热法磷酸和钾碱的中和反应制备，该方法工艺技术成熟，产品质量高，约占全国磷酸二氢钾总生产能力的90%以上。但其生产成本高，导致磷酸二氢钾的价格一直居高不下。萃取法工艺流程复杂，且有机溶剂价格较高，投资大。离子交换法制备产品质量虽然较好，但其蒸发能耗大。此外，还有复分解法、直接法、结晶法和电解法等，但都未得到工业化应用。其中磷酸与氯化钾复分解法工艺流程短，副产稀盐酸，相较于磷酸盐与氯化钾的复分解反应原料成本低，主要通过高温法或萃取法来提高产率。萃取法成本高，萃取剂再生回收伴随损失、失活现象，溶剂再生回收能耗大，三废不易解决；而高温法能耗大，高温下的氯化氢对设备腐蚀严重，但如果降低反应温度的同时能实现氯化氢从反应体系中的移除，则以此方法实现大规模工业化生产磷酸二氢钾成为可能。

中国专利文献CN101343052A（申请号200810045949.8）公开了一种生产磷酸二氢盐的方法，它主要包括将氯化物与过量的磷酸混合，制得料液，将该料液加入到喷雾干燥器中雾化成细小液滴，并与足以使氯化物与磷酸发生复分解反应的热空气瞬间接触加热，使氯化物与磷酸发生复分解反应逸出氯化氢气体，剩余的反应产物经水解，调节PH值，冷却、结晶制得磷酸二氢盐产品。

中国专利文献CN101343053A（申请号200810045950.0）公开了一种生产复合磷酸盐的方法，它主要包括将氯化物与过量的磷酸混合，制得料液，将该料液加入到喷雾干燥器中雾化成细小液滴，并与足以使氯化物与磷酸发生复分解反应的热空气瞬间接触加热，使氯化物与磷酸发生复分解反应，逸出氯化氢气体，剩余的反应产生制得复合磷酸盐产品。

中国专利文献CN101857214A（申请号201010223536.1）公开了一种磷酸二氢钾的生产方法，采用氯化钾粉末与磷酸溶液混合后在喷雾塔内进行复分解反应，反应生成的氯化氢气体随热空气逸出，用于制备盐酸或氯酸盐；逸出氯化氢气体后的复分解反应物料进行水解、中和、结晶制得磷酸二氢钾产品。

上述技术的不足之处在于：1.其反应温度在170～280℃，能耗大，热利用率低；对设备的腐蚀性很高2.中国专利文献CN101343052A和CN101343053A中，蒸发过程产生大量的水蒸汽与氯化氢气体在一起，得到的盐酸浓度太低，还需要对低浓度盐酸进行提浓才能作为产品出售；3.中国专利文献CN101343052A和CN101343053A中，由于喷雾干燥尾气中氯化氢浓度低，其吸收装置的投资大幅度增加。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种低能耗生产磷酸二氢钾的方法，本发明工艺简单，对设备腐蚀性小，无废渣排放同时联产氯基磷钾肥及较高浓度的盐酸。

本发明的技术方案如下：

一种生产磷酸二氢钾的方法，包括如下步骤：

（1）向含P₂O₅20～60wt%的磷酸中加入氯化钾，氯化钾与磷酸中磷元素的摩尔比为（1～2）:1，制得混合溶液，将混合溶液通入超重力解吸塔中反应，向超重力解吸塔中不断通入空气，在温度20～100℃的条件下反应，溶液中的氯化氢气体不断解吸被空气带出，推动反应的进行，同时不断从解吸塔中取出反应后的混合物，控制混合溶液加入量及混合物的取出量保持超重力解吸塔出口溶液中氯离子含量为1～15wt%；

主要反应如下：

KCl+H₃PO₄——→KH₂PO₄+HCl↑

（2）将步骤（1）制得的混合物取出，经冷却结晶后，固液分离，固体经干燥制得磷酸二氢钾。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中氯化钾与磷酸中磷元素的摩尔比为（1.1～1.6）:1。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中氯化氢气体通入吸收塔制得盐酸。

进一步优选的，所述步骤（1）中反应温度为75～100℃；上述超重力解吸塔出口溶液中，氯离子含量为1～10wt%。