[发明专利]一种电解法制备磷酸二氢钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解法制备磷酸二氢钾的方法，属于磷酸钾盐的制备领域。

技术背景

目前，生产磷酸二氢钾的方法很多，有中和法、复分解法、转化法、溶剂萃取法、电解法等。

最简单的方法是中和法，如用氢氧化钾或者碳酸钾中和磷酸，而制得磷酸二氢钾。该法具有的优点为工艺流程简单、工艺技术成熟等，缺点是原料投资大、产品生产成本高，不适合大规模生产。

复分解法，以氯化钾和磷酸、KCl与MH₂PO₄（其中M是Na或NH4）为原料的复分解法制备磷酸二氢钾，此类方法能使生产成本降低，但仍有不足之处。如磷酸与氯化钾为原料的方法，反应温度高，反应周期长，对设备的腐蚀很大，能耗高，反应条件苛刻且产品质量不高，设备腐蚀问题与脱出氯化氢的问题需要解决。采用磷酸二氢铵、磷酸二氢钠或磷酸钠的复分解法，对相图原理的掌握要求较高，同时pH值的控制也很关键，操作要求较严格，否则生产控制不好的话，经循环几次后很容易出现产品分离困难的问题，使产品质量下降。

转化法，如硫酸-氯化钾-磷酸氢钙分段反应的方法，由硫酸分解氯化钾制得硫酸氢钾，硫酸氢钾与磷酸氢钙反应的方法，生产磷酸二氢钾和磷酸的混合溶液与磷石膏；以氯化钾与过量硫酸反应得到硫酸氢钾与硫酸混合液，然后再与磷矿反应得到磷酸二氢钾与磷石膏，分离出磷石膏后，向溶液中加入碳酸钾和K2S中和净化除杂，过滤沉淀，浓缩结晶出磷酸二氢钾产品。此法采用廉价的磷矿粉为原料，大大降低了生产成本，但是副产的磷石膏利用率低，会导致磷资源的部分损失。虽然工艺路线丰富多样，原料成本低，但是工艺流程复杂，磷收率低，副产磷石膏或者钾石膏，会造成磷、钾资源的损失，加之如今磷石膏的利用问题本身是一大难题，会造成环境问题，所以此法不适合大规模的生产。

溶剂萃取法，以氯化钾与磷酸为原料，有机脂肪胺为主萃取剂并添加辅助萃取剂，制备磷酸二氢钾现有的萃取法工艺，具有的优点是产品纯度相对较高、无腐蚀性氯化氢气体的生成，但在萃取过程中萃取剂的选择和再生问题很关键，若解决不好，萃取剂昂贵价格会使生产成本增加。

离子交换法是一种以阴离子或阳离子交换树脂对H₂PO₄^-和K⁺的吸附和再生过程来生成磷酸二氢钾的方法。该法分为阴、阳离子交换树脂离子交换法。其优点是工艺简单，设备材质也无特殊要求，产品纯度较高，对环境污染小。缺点是树脂价格高，设备投资费用高，用稀溶液进行交换和再生，需蒸发大量水分，因此能耗高，成本高，无竞争能力。

Ramp,Floyd L在申请号为US3974047的美国专利中公开了利用电解法制备磷酸二氢钾的方法。该法以以钾盐和磷酸为原材料，采用具有选择透过性的只允许H₂PO₄^-或K⁺通过而其它分子或大分子物质不能通过离子交换膜电解制备磷酸二氢钾。因此阴、阳极分别生成的H₂和Cl₂被分开，纯度较高，只要稍微处理就可利用。综合来说，该法具有电解法对环境污染小、工艺流程短、产品纯度高的优点。其缺点是离子交换膜的价格高，对磷酸和钾盐中的杂质含量要求高，原料的净化处理工艺较为繁琐。但若以湿法磷酸为原料，杂质含量高，在电解过程中离子交换膜易被堵塞，对离子交换膜的损坏大。存在由于离子交换膜失活导致电解工艺不可行的弊端，同时也会增加设备投资。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种电解法制备磷酸二氢钾的方法，其特点是克服了传统复分解法的反应温度高、反应时间长，设备腐蚀严重等问题，具有环境污染小、设备的腐蚀小，工艺易实现，成本低廉的优点。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外均为重量份数。

电解法制备磷酸二氢钾的方法包括以下步骤：

（1）磷酸氢二钾与氯化钾的电解反应：