[发明专利]甲酸和磷酸二氢钾联产工艺

说明书

一、技术领域

本发明涉及甲酸和磷酸二氢钾的生产工艺，尤其是涉及一种甲酸和磷酸二氢钾联产工艺。

二、背景技术

甲酸是有机化工的基础原料之一，常应用于制化学药品、橡胶凝固剂及纺织、印染、电镀、皮革、医药等行业。

甲酸可直接用于织物加工、鞣革、纺织品印染和青饲料的贮存，也可用作金属表面处理剂、橡胶助剂和工业溶剂。在有机合成中用于合成各种甲酸酯、吖啶类染料和甲酰胺系列医药中间体。具体分类如下：⑴医药工业：咖啡因、安乃近、氨基比林、氨茶碱、可可碱冰片、维生素B1、甲硝唑、甲苯咪唑。

⑵ 农药工业：粉锈宁、三唑酮、三环唑、三氨唑、三唑磷、多效唑、烯效唑、杀虫醚、三氯杀螨醇、写嘌呤等。

⑶ 化学工业：甲酸钙、甲酸钠、甲酸铵、甲酸钾、甲酸乙酯、甲酸钡、二甲基甲酰胺、甲酰胺、橡胶防老剂、季戊四醇、新戊二醇、环氧大豆油、环氧大豆油酸辛酯、特戊酰氯、脱漆剂、酚醛树脂、酸洗钢板等。

⑷ 皮革工业：皮革的鞣制剂、脱灰剂和中和剂。

⑸ 橡胶工业：天然橡胶凝聚剂。

⑹ 其它：还可以制造印染媒染剂，纤维和纸张的染色剂、处理剂、增塑剂、食品保鲜和动物饲料添加剂等。

目前，甲酸的制备方法主要是甲酸钠法：一氧化碳和氢氧化钠溶液在160Ｖ～200℃和2MPa压力下反应生成甲酸钠稀溶液，然后蒸发掉近60%的水份，冷却结晶过滤得到甲酸钠固体，经硫酸酸解，蒸馏即得甲酸。

磷酸二氢钾含有磷和钾两种养份，纯度高，浓度也高，是一种很理想的化学肥料品种，对多种作物都有显著的增产效果。近年来，磷酸二氢钾制成液体肥料的市场正逐渐扩大；由于磷酸二氢钾的盐指数比较低，施用后不会增加土壤的盐指数，她特别受菜农、果农和园艺界的青睐。随着农业技术的进步，磷酸二氢钾以其可以叶面喷施和根部滴灌的优势，在无土栽培、大棚蔬菜、园艺花卉和节水农业等领域里取得了广泛的应用。纯度较高的磷酸二氢钾可用做细菌培养剂、发酵剂、营养剂和调味品；砷、氟和重金属合格的磷酸二氢钾还可用于饲料添加剂。正因为磷酸二氢钾用途广泛而且性能优越，近些年，使得越来越多的企业和研究单位竞相开发磷酸二氢钾的生产方法。

现有的工业级的磷酸二氢钾主要是使用热法磷酸为原料生产的。该生产方法主要分为冶炼（从磷矿石中提取单质磷），黄磷燃烧（用单质磷制取五氧化二磷），水化（五氧化二磷被水化成高浓度的磷酸）、中和（氢氧化钾中和磷酸）四个独立的工艺流程。

上述甲酸生产工艺存在下面四个问题：（1）生成甲酸钠稀溶液过程中消耗大量氢氧化钠；（2）甲酸钠稀溶液蒸发浓缩能耗大，且产生大量工业废水；（3）硫酸酸解消耗硫酸，且产生大量酸雾；（4）硫酸酸解产生的硫酸钠价值不大。磷酸二氢钾生产工艺水化过程消耗大量的水资源。

三、发明内容

本发明的目的在于针对现有的甲酸和磷酸二氢钾的生产工艺存在的缺点，提供一种不消耗氢氧化钠和硫酸资源，且节约水资源、节约能源、减少污染的甲酸和磷酸二氢钾的联产工艺。

本发明所采用的技术方案是：由一氧化碳和氢氧化钾溶液在160～200℃和2MPa压力下反应生成甲酸钾稀溶液，然后将从磷矿石中提取的单质磷制取五氧化二磷，再将五氧化二磷与甲酸钾稀溶液混合反应，反应完毕后，冷却结晶过滤得到磷酸二氢钾固体，滤液经蒸馏即可得到甲酸。

该工艺过程主要发生的化学反应如下列化学方程式所示：

CO + KOH → HCOOK

P +O₂ →P₂O₅

P₂O₅ +2HCOOK+3H₂O→ 2HCOOH + 2KH₂PO₄

 其合成步骤：

（1）先由一氧化碳和氢氧化钾反应生成甲酸钾，这一吸收反应可安排在逆流塔或多级反应器中进行。反应温度为160～200℃，压力为1.4～1.8MPa。一氧化碳经脱硫、压缩后，通入盛有20%～30%的氢氧化钾溶液的反应器，当一氧化碳吸收终止，反应即告完成。

（2）将从磷矿石中提取的固体黄磷在熔磷槽中被压力为0.2～0.5MPa的水蒸气加热熔化为液态黄磷；然后在喷磷枪中压缩空气的作用下，液态黄磷经喷磷枪自动喷入燃烧塔中雾化，燃烧生成五氧化二磷。

（3）由五氧化二磷和甲酸钾溶液反应生成磷酸二氢钾和甲酸溶液，这一吸收反应可安排在逆流塔或多级反应器中进行。反应温度控制在80℃至常温，压力为常压。