[发明专利]液液复分解法制磷酸二氢钾

说明书

本发明涉及一种磷酸盐的制造方法，特别是一种磷酸二氢钾的制造方法。

磷酸二氢钾（KH₂PO₄）是一种高浓度的磷钾复合肥料。它易溶于水，易被作物吸收，能有效地促进作物的新陈代谢，在小麦等作物的生长后期，进行叶面喷施，可使作物有效地抵御干热风的侵袭，它对作物的应用范围广，尤其适用于柑桔、烟草等忌氯作物，是一种具有良好增产效果的复合肥料。

目前，KH₂PO₄的生产方法中以中和法为主，还有直接法、离子交换法、复分解法等。

中和法以热法磷酸与碳酸钾（或氢氧化钾）为原料，制得KH₂PO₄产品，但因原料价格昂贵、能耗大、成本高，所以只能小规模地生产少量产品，而无法满足农业生产的需要。

直接法是七十年代初由爱尔兰哥尔丁肥料公司（u、s、patent3，718，453.u、s、patent3，803，884）与西德本叔尔公司（u、s、patent3，697、246）提出的。但由于该法对磷矿石品位要求高，原料氯化钾利用率低，转化反应要在130℃以上的高温下进行，耗能多，腐蚀问题严重，最终因成本不过关，无法用于生产。

离子交换法（特许公报昭40-14293）所得产品为低浓度的水溶液，需经蒸发才可得固体产品，耗能多，不宜用于大规模工业生产。

复分解法是基于氯化钾与磷酸之间的复分解反应来制取磷酸二氢钾：

在通常条件下式（1）中四个组份在水中溶解度均较大，难于直接利用该反应来制取所需产品。为了促使式（1）所示复分解反应平衡右移，人们提出的改进措施主要有高温法与溶剂萃取法两种。高温法因要在250℃的条件下进行反应。故耗能多，对设备腐蚀严重，且高温下易形成偏磷酸盐与焦磷酸盐，所以难以付诸实施。溶剂萃取法（Ger.Patent    1，102，711，特许公报昭45-02652）是利用一种有机溶剂选择性地将复分解反应生成的盐酸萃入溶剂中，以促使反应进行完全。所用的溶剂主要是正丁醇、异戊醇等。由于醇类溶剂选择性差，不能有效地将盐酸萃入溶剂相，故未能得到实际应用。

一九七二年，u·S.patent3，661，513公开了一种溶剂萃取-复分解法制取磷酸二钾的方法，该法藉助与水不互溶的长链脂肪族胺（仲胺、叔胺等）的萃取作用，可使浓磷酸与氯化钾水溶液进行复分解反应;一九八六年中国专利CN86101186也公开了一种缔合-置换法制取磷酸二氢钾的方法，该法藉助长链脂肪族叔胺的缔合作用，使磷酸与氯化钾水溶液进行复分解反应以制取磷酸二氢钾。上述两专利均采用纯的长链脂肪族胺作为磷酸（或盐酸）的萃取剂（或缔合剂）。众所周知，长链脂肪族类溶剂粘度很大，它与磷酸缔合形成磷酸胺盐，其粘度更大，这样不仅给管导输送和两相搅拌混合带来很大困难，而且在水相中溶剂夹带十分严重，因而给成品母液的后处理，带来很大的困难，造成精制工艺的复杂化。由于上述专利存在工艺冗长，原材料利用率低，付产物多，主产物收率低，产品分离、纯化能耗多等缺点，因而其工业化的价值不大。

总之，到目前为止，尚无一种方法，能以较低的成本、大规模地制取磷酸二氢钾产品。

本发明的目的在于克服已有技术在制取KH₂PO₄的过程中存在的原材料利用率低，反应时间长，产品分解、纯化耗能多、成本高，工艺过程冗长等诸缺点，提供一种经济地制取KH₂PO₄的方法，以及与此方法相适应的一套工艺过程。

本发明的技术构思是这样的：采用混合溶剂作为负载磷酸的有机相进行液液复分解反应以强化反应过程，提高反应速率，缩短反应时间，提高原料的利用率;采用冷析结晶和盐析结晶的方法，取得KH₂PO₄结晶产品，从而避免已有技术为使产品分离纯化而消耗大量的能源;在采用氨水或含有氯化铵的氨水溶液再生溶剂的同时，辅以冷析结晶法除去部分NH₄Cl固体，这样既避免了由于溶剂再生造成大量的三废，又可大大减少无谓的原料消耗和能耗，所得付产物NH₄Cl可作肥料出售。