[发明专利]一种高选择性离子对型萃取剂及用其萃取湿法磷酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于磷酸制备技术领域，具体涉及一种高选择性离子对型萃取剂及用其萃取湿法磷酸的方法。

背景技术

磷酸主要有热法和湿法两种生产工艺。热法磷酸系用电炉法制取黄磷后，再经氧化、吸收而得，所得磷酸纯度较高；湿法磷酸系由硫酸分解磷矿，所得产品含有镁、钙、铁、铝、硫酸根、氟硅酸根、氟离子等多种杂质，随矿源不同而杂质各异，故湿法磷酸一般用于制造磷肥，难于制备用于其它行业的磷酸盐产品。由于湿法磷酸较热法磷酸能耗低、成本低，且热法磷酸污染重，故净化湿法磷酸提高其纯度扩展其用途异常重要。

国内外开发了多种净化湿法磷酸方法，其中以溶剂萃取法为优，即将与水部分互溶或不溶的有机溶剂与湿法磷酸逆流多次接触，使磷酸进入有机相，杂质留在水相，以达到磷酸与杂质分离。溶剂萃取法的关键是萃取剂的选择，也是制约湿法磷酸净化的问题所在。目前已经应用于工业化生产的萃取剂主要有：异丙醇(德国Bodenheim公司巴登法)；正丁醇(日本东洋曹达、罗马尼亚IPROCCHIN/ICECHIN法)；异丁醇(法国APC公司Phorex法)；二异丙基醚单一组分或二异丙基醚(85％)与异丁醇(15％)的混合溶剂(以色列矿业公司IMI法)；二异丙基醚和磷酸三丁酯的混合溶剂(比利时Prayon法)；甲基异丁基甲酮(英国Albright&Wilson公司A&W法)；磷酸三丁酯(法国罗纳-普朗克公司Rhone-Poulenc法)；磷酸三丁酯和稀释剂(四川大学)。已研究的萃取剂主要有：CN86106453A(1996年)公布了由环己醇40％-64％、环己酮35％-60％、轻质油0.1％-0.6％的萃取剂；CN1657407A(2004年)公布了由正丁醇(60％～70％)、磷酸三丁酯(20％～30％)、甲基异丙基甲酮(10～20％)的萃取剂；CN17511987A(2005年)公布了由正丁醇和甲基异丁基甲酮体积比为2∶8～3∶7，溶剂中加入3％～5％的环己醇或异戊醇作为增效剂；CN1799996A(2005年)公布了环己酮(20％)与磷酸三丁酯(80％)的混合物萃取剂；CN1792777A(2006年)公布了三丁氧基乙基磷酸酯∶异丙醚∶环己醇＝1-6∶2-5∶2-4的液态混合萃取溶剂；CN101525130A(2009年)公布了由醇(正丁醇或异戊醇)与酯(磷酸三丁酯)体积比为2∶8～3∶7的混合萃取剂；CN101857216A(2010年)公布了由磷酸三丁酯或磷酸丁酯与稀释剂煤油的萃取剂；CN102815685A(2012年)公布了使用甲基异丁基甲酮和磷酸三丁酯为萃取剂的萃取技术；CN102616765R(2012年)公布了复合萃取剂的成分及其重量份比为：酮醚∶醇∶酯＝60-80∶15-20∶5-15，其中酮醚重量比为：酮∶醚＝95-60∶5-40。

不同组分和组成的萃取剂表现出不同的萃取性能，现有萃取剂归纳起来存在如下问题：

1.初磷酸在萃取前尚需经过一系列的化学方法除杂，如需除硫酸根及部分金属离子等，致使工艺复杂；

2.在萃取过程中，萃余液粘度过大、成团或析出无机盐沉淀，萃取过程难于进行或堵塞管道；

3.达到萃取平衡后，萃取剂中饱和磷酸浓度较低，经过洗涤除杂后，磷酸浓度进一步降低，所以反萃液中磷酸浓度低，后期浓缩蒸发量大，能耗高；

4.萃取剂各组分的沸点不适宜，吨产品溶剂损耗大。沸点过高，将无法回收，随酸液流失，如磷酸三丁酯；沸点过低，将在酸液蒸发过程中损耗大，如异丙醇、二异丙基醚或二异丙基醚等，为减少溶剂挥发，常采用低温萃取，工艺复杂、能耗高；

5.萃取剂对磷酸的选择性低，磷酸收率低，且只有在原料酸浓度较高时，才能萃取，如环已酮、甲基异丁基酮等。

我国是湿法磷酸产量大国，各企业亦热衷于开发湿法磷酸净化工艺，受上述问题制约，目前只有以磷酸三丁酯为主的萃取剂工艺在少数企业实现了产业化，但面临着萃取剂耗量大、选择性低、生产成本过高等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状及存在的工业问题，旨在提供一种反萃液中P₂O₅的初始质量分数至少在38.0％以上，浓缩酸蒸发量少，萃取率高，萃取剂消耗少的高选择性离子对型萃取剂及用其萃取湿法磷酸的方法。

本发明目的的实现方式为，一种高选择性离子对型萃取剂，组分及质量分数为：脂肪胺或季铵盐1％～10％，正丁醇20％～79％，异辛醇、正丁醚或高碳酮20％～79％；