[发明专利]一种制取磷酸二氢钠的方法

说明书

本发明涉及一种制取磷酸二氢钠的生产方法。

目前，国内外都以磷酸、纯碱为原料，采用中和法生产磷酸二氢钠。此法消耗大量纯碱，生产成本高。

硫酸钾在国外多采用热法和复分解法生产。热法主要是曼海姆（Mannherm）炉法，它是将硫酸与氯化钾先在较低温度下生成硫酸氢钾，然后在曼海姆炉中高温反应生成硫酸钾。此法工艺要求苛刻，存在着氯化氢回收利用和盐酸腐蚀等问题，而且硫酸钾中的氯离子、游离硫酸都比较高，复分解法是以氯化钾、硫酸铵为原料，其母液处理繁杂，原料利用率较低。

本发明的目的是提供一种利用硫酸钠中的钠离子来代替纯碱制取磷酸二氢钠，利用硫酸钠中的硫酸根来代替硫酸联产硫酸钾的方法。实现原料综合利用，多品种联产，降低生产成本。

本发明的目的是这样实现的：首先是缔合一两次置换法。它以磷酸、硫酸钠、氯化钾、氨为原料，在烷基叔胺参与作用下，经缔合、两次置换、解缔反应，制取磷酸二氢钠，同时联产硫酸钾、磷酸二氢钾、氯化铵。先用烷基叔胺做缔合剂，与磷酸进行缔合反应，生成烷基叔胺磷酸二氢盐。然后用硫酸钠做置换剂，与烷基叔胺磷酸二氢盐进行第一次置换反应，此时有55～99%烷基叔胺磷酸二氢盐的磷酸二氢根被置换下来，生成磷酸二氢钠，再用氯化钾做置换剂，进行第二次置换反应，此时在第一次置换反应生成烷基叔胺硫酸盐的硫酸根，被置换下来生成硫酸钾;在第一次置换时没发生反应的1～45%的烷基叔胺磷酸二氢盐，其磷酸二氢根亦被置换下来生成磷酸二氢钾。最后用含氨的水或氯化铵溶液为解缔剂，与经过两次置换反应生成的烷基叔胺盐酸盐进行解缔反应，生成氯化铵，烷基叔胺因而再生循环使用。

其次还可以将缔合与第一次置换反应合并进行缔置反应。即将磷酸、硫酸钠、水及磷酸二氢钠母液配制成溶液，与烷基叔胺进行反应，然后再与氯化钾进行第二次置换反应，与氨进行解缔反应。这种制取方法就是缔置-置换法。

本发明是利用烷基叔胺在水分子存在的条件下，能够与酸缔合生成烷基叔胺盐，烷基叔胺盐的酸根又能够被活性电离度比它大的其它电解质的阴离子置换下来的这种性质，将原料中的各种离子巧妙地匹配、分离成人们希望得到的产品。在此之前这种匹配是困难的甚至是办不到的。它与传统的方法比较具有工艺简单，反应条件温和，生产闭路循环，原料综合利用，不产生污染环境的“三废”，联产的品种多，节约大量纯碱、硫酸，生产成本低，建设投资省等特点。适合于工业化生产。

以下结合附图对本发明做进一步描述：

图1是本发明一种缔合-两次置换法工艺流程图。

图2是本发明一种缔置-置换法工艺流程图。

根据图1详细说明本发明缔合-两次置换法工艺流程。其具体操作条件如下：

1.缔合反应

缔合剂是一种含氮的碳氢化合物，通式为R₃N即烷基叔胺，它有三个烃基，每个烃基都是具有游离官能团形式的烷基，烷基的碳原子数在五个或五个以上。

将磷酸用缔余水稀释后加入到反应器中，按照磷酸与烷基叔胺以1∶0.5～1.5摩尔比的量，加入烷基叔胺。在10～120℃温度下，搅拌反应0.05～4小时。其反应过程如下：

（有机相）然后静置，两相分层，分出的下层是水相，即缔余水回用于稀释磷酸。上层是有机相，为烷基叔胺磷酸二氢盐，留在反应器中以待第一次置换。

2.第一次置换

第一次置换剂为硫酸钠。将工业硫酸钠、冷冻析出的结晶硫酸钠、水及套用的磷酸二氢钠母液配制成硫酸钠溶液，按照烷基叔胺磷酸二氢盐中的磷酸与硫酸钠以1∶0.25～2.0摩尔比的用量，将硫酸钠液加入到反应器中，在5～140℃温度下，搅拌0.1～6小时，进行置换反应。此时有55～99%的烷基叔胺磷酸二氢盐生成烷基叔胺硫酸盐，其反应过程是：

在第一次置换中有1～45%的烷基叔胺磷酸二氢盐不参加反应。

然后静置，两相分层。分出的下层为水相，即第一次置换液。如用湿法磷酸时第一次置换液要进行过滤，除去氟硅酸钠等杂质。将第一次置换液在+5～-25℃温度下，冷却、冷冻0.2～10小时，使过量的硫酸钠结晶析出，完成脱出芒硝的过程，分离出来的硫酸钠用以回配硫酸钠溶液。