甲酸和磷酸二氫鉀聯產工藝的製作方法
2023-05-16 07:13:16
甲酸和磷酸二氫鉀聯產工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種甲酸和磷酸二氫鉀聯產工藝，它解決了現有技術存在原材料浪費多、能耗大等問題，其特徵在於：採用一氧化碳和氫氧化鉀溶液在160～200℃和2MPa壓力下反應生成甲酸鉀稀溶液，然後將從磷礦石中提取的單質磷製取五氧化二磷，再將五氧化二磷與甲酸鉀稀溶液混合反應，反應完畢後，冷卻結晶過濾得到磷酸二氫鉀固體，濾液經蒸餾即可得到甲酸。具有工藝簡單、節約資源、降低能耗等優點，具有廣泛的推廣應用價值。
【專利說明】甲酸和磷酸二氫鉀聯產工藝
[0001]一、【技術領域】
本發明涉及甲酸和磷酸二氫鉀的生產工藝，尤其是涉及一種甲酸和磷酸二氫鉀聯產工藝。
[0002]二、【背景技術】
甲酸是有機化工的基礎原料之一，常應用於制化學藥品、橡膠凝固劑及紡織、印染、電鍍、皮革、醫藥等行業。
[0003]甲酸可直 接用於織物加工、鞣革、紡織品印染和青飼料的貯存，也可用作金屬表面處理劑、橡膠助劑和工業溶劑。在有機合成中用於合成各種甲酸酯、吖啶類染料和甲醯胺系列醫藥中間體。具體分類如下:⑴醫藥工業:咖啡因、安乃近、氨基比林、氨茶鹼、可可鹼冰片、維生素B1、甲硝唑、甲苯咪唑。
[0004](2)農藥工業:粉鏽寧、三唑酮、三環唑、三氨唑、三唑磷、多效唑、烯效唑、殺蟲醚、
三氯殺蟎醇、寫嘌呤等。
[0005](3)化學工業:甲酸鈣、甲酸鈉、甲酸銨、甲酸鉀、甲酸乙酯、甲酸鋇、二甲基甲醯胺、甲醯胺、橡膠防老劑、季戊四醇、新戊二醇、環氧大豆油、環氧大豆油酸辛酯、特戊醯氯、脫漆劑、酚醛樹脂、酸洗鋼板等。
[0006]⑷皮革工業:皮革的鞣製劑、脫灰劑和中和劑。
[0007](5)橡膠工業:天然橡膠凝聚劑。
[0008](6)其它:還可以製造印染媒染劑，纖維和紙張的染色劑、處理劑、增塑劑、食品保鮮和動物飼料添加劑等。
[0009]目前，甲酸的製備方法主要是甲酸鈉法:一氧化碳和氫氧化鈉溶液在160V~200°C和2MPa壓力下反應生成甲酸鈉稀溶液，然後蒸發掉近60%的水份，冷卻結晶過濾得到甲酸鈉固體，經硫酸酸解，蒸餾即得甲酸。
[0010]磷酸二氫鉀含有磷和鉀兩種養份，純度高，濃度也高，是一種很理想的化學肥料品種，對多種作物都有顯著的增產效果。近年來，磷酸二氫鉀製成液體肥料的市場正逐漸擴大；由於磷酸二氫鉀的鹽指數比較低，施用後不會增加土壤的鹽指數，她特別受菜農、果農和園藝界的青睞。隨著農業技術的進步，磷酸二氫鉀以其可以葉面噴施和根部滴灌的優勢，在無土栽培、大棚蔬菜、園藝花卉和節水農業等領域裡取得了廣泛的應用。純度較高的磷酸二氫鉀可用做細菌培養劑、發酵劑、營養劑和調味品；砷、氟和重金屬合格的磷酸二氫鉀還可用於飼料添加劑。正因為磷酸二氫鉀用途廣泛而且性能優越，近些年，使得越來越多的企業和研究單位競相開發磷酸二氫鉀的生產方法。
[0011]現有的工業級的磷酸二氫鉀主要是使用熱法磷酸為原料生產的。該生產方法主要分為冶煉(從磷礦石中提取單質磷)，黃磷燃燒(用單質磷製取五氧化二磷)，水化(五氧化二磷被水化成高濃度的磷酸)、中和(氫氧化鉀中和磷酸)四個獨立的工藝流程。
[0012]上述甲酸生產工藝存在下面四個問題:(I)生成甲酸鈉稀溶液過程中消耗大量氫氧化鈉；(2)甲酸鈉稀溶液蒸發濃縮能耗大，且產生大量工業廢水；(3)硫酸酸解消耗硫酸，且產生大量酸霧；(4)硫酸酸解產生的硫酸鈉價值不大。磷酸二氫鉀生產工藝水化過程消耗大量的水資源。
[0013]三、
【發明內容】
本發明的目的在於針對現有的甲酸和磷酸二氫鉀的生產工藝存在的缺點，提供一種不消耗氫氧化鈉和硫酸資源，且節約水資源、節約能源、減少汙染的甲酸和磷酸二氫鉀的聯產工藝。
[0014]本發明所採用的技術方案是:由一氧化碳和氫氧化鉀溶液在160~200°C和2MPa壓力下反應生成甲酸鉀稀溶液，然後將從磷礦石中提取的單質磷製取五氧化二磷，再將五氧化二磷與甲酸鉀稀溶液混合反應，反應完畢後，冷卻結晶過濾得到磷酸二氫鉀固體，濾液經蒸餾即可得到甲酸。
[0015]該工藝過程主要發生的化學反應如下列化學方程式所示:
CO + KOH — HCOOK
P +O2 — P2O5
P2O5 +2HC00K+3H20 — 2HC00H + 2KH2P04
其合成步驟:
(I)先由一氧化碳和氫氧化鉀反應生成甲酸鉀，這一吸收反應可安排在逆流塔或多級反應器中進行。反應溫度為160~200°C，壓力為1.4~1.8MPa。一氧化碳經脫硫、壓縮後，通入盛有20%~30%的氫氧化 鉀溶液的反應器，當一氧化碳吸收終止，反應即告完成。 [0016](2)將從磷礦石中提取的固體黃磷在熔磷槽中被壓力為0.2~0.5MPa的水蒸氣加熱熔化為液態黃磷；然後在噴磷槍中壓縮空氣的作用下，液態黃磷經噴磷槍自動噴入燃燒塔中霧化，燃燒生成五氧化二磷。
[0017](3)由五氧化二磷和甲酸鉀溶液反應生成磷酸二氫鉀和甲酸溶液，這一吸收反應可安排在逆流塔或多級反應器中進行。反應溫度控制在80°C至常溫，壓力為常壓。
[0018](4)將磷酸二氫鉀和甲酸溶液加入到蒸發器濃縮裝置中，升溫至130~260°C，在常壓至-0.085MPa的壓力條件下，蒸發濃縮2h。濃縮液冷卻得到磷酸二氫鉀，蒸汽冷凝得到85%以上的甲酸溶液。
[0019]本發明與現有技術相比:由於採用一氧化碳、氫氧化鉀和磷礦石中提取的單質磷製取的五氧化二磷為原料，通過五氧化二磷與甲酸鉀稀溶液混合反應後，冷卻結晶和蒸餾即可獲得磷酸二氫鉀和甲酸兩種產品，解決了傳統生產工藝過程中生成甲酸鈉稀溶液過程中消耗大量氫氧化鈉、甲酸鈉稀溶液蒸發濃縮能耗大且產生大量工業廢水、硫酸酸解消耗硫酸且產生大量酸霧、硫酸酸解產生的硫酸鈉價值不大、磷酸二氫鉀生產工藝水化過程消耗大量的水資源等問題，具有工藝簡單、節約資源、降低能耗等優點，具有廣泛的推廣應用價值。
[0020]四、【具體實施方式】
下面通過實施例對本發明作進一步的說明。
[0021]實施例1:
(I)將20%~30%的氫氧化鉀溶液自逆流塔頂部連續噴淋到填料層上，經填料層流入塔底，再泵將其送至塔頂循環噴淋。將一氧化碳氣體脫硫、壓縮後自逆流塔底部連續導入，經過填層氫氧化鉀溶液吸收，尾氣自塔頂排氣管排出。逆流塔內反應溫度控制在160~200°C區間內，壓力控制在1.4~1.SMPa之間。當一氧化碳吸收終止，反應即告完成。[0022](2)從磷礦石中提取的固體黃磷在熔磷槽中被壓力為0.2~0.5MPa的水蒸氣加熱熔化為液態黃磷；然後在噴磷槍中壓縮空氣的作用下，液態黃磷經噴磷槍自動噴入燃燒塔中霧化，燃燒生成五氧化二磷。
[0023](3)由五氧化二磷和甲酸鉀溶液反應生成磷酸二氫鉀和甲酸溶液，反應溫度控制在80°C至常溫，壓力為常壓。
[0024](4)將磷酸二氫鉀和甲酸溶液加入到蒸發器濃縮裝置中，升溫至130~260°C，在常壓至-0.085MPa的壓力條件下，蒸發濃縮2h。濃縮液冷卻得到磷酸二氫鉀，蒸汽冷凝得到85%以上的甲酸溶液。
[0025]實施例2:
(I)將20%~30%的氫氧化鉀溶液盛入多級反應器中，將一氧化碳氣體脫硫、壓縮後依次導入多級反應器每一級，被多級反應器內的氫氧化鉀溶液吸收，尾氣放空。所述多級反應器反應溫度控制在170~180°C區間內，壓力控制在1.5~1.7MPa之間。當一氧化碳吸收終止，反應即告完成。
[0026](2)將從磷礦石中提取的固體黃磷在熔磷槽中被壓力為0.2~0.5MPa的水蒸氣加熱熔化為液態黃磷；然後在噴磷槍中壓縮空氣的作用下，液態黃磷經噴磷槍自動噴入燃燒塔中霧化，燃燒生成五氧化二磷。 [0027](3)由五氧化二磷和甲酸鉀溶液反應生成磷酸二氫鉀和甲酸溶液，反應溫度控制在70°C至常溫，壓力為常壓。
[0028](4)將磷酸二氫鉀和甲酸溶液加入到蒸發器濃縮裝置中，升溫至150~250°C，在常壓至-0.0SMPa的壓力條件下，蒸發濃縮2h。濃縮液冷卻得到磷酸二氫鉀，蒸汽冷凝得到85%以上的甲酸溶液。
【權利要求】
1.一種甲酸和磷酸二氫鉀聯產工藝，採用一氧化碳、氫氧化鉀溶液和磷礦石為原料，其特徵在於:該工藝過程主要發生的化學反應如下列化學方程式所示: CO + KOH — HCOOK
P +O2 — P2O5
P2O5 +2HC00K+3H20 — 2HC00H + 2KH2P04
具體合成步驟如下: Cl)先由一氧化碳和氫氧化鉀反應生成甲酸鉀，反應溫度控制在160~200°C，壓力控制在1.4~1.8MPa，一氧化碳經脫硫、壓縮後，通入盛有20%~30%的氫氧化鉀溶液的反應器，當一氧化碳吸收終止，反應即告完成； (2)將從磷礦石中提取的固體黃磷在熔磷槽中被壓力為0.2~0.5MPa的水蒸氣加熱熔化為液態黃磷；然後在噴磷槍中壓縮空氣的作用下，液態黃磷經噴磷槍自動噴入燃燒塔中霧化，燃燒生成五氧化二磷； (3)由五氧化二磷和甲酸鉀溶液反應生成磷酸二氫鉀和甲酸溶液，反應溫度控制在80°C至常溫，壓力為常壓； (4)將磷酸二氫鉀和甲酸溶液加入到蒸發器濃縮裝置中，升溫至130~260°C，在常壓至-0.085MPa的壓力條件下，蒸發濃縮2h，濃縮液冷卻得到磷酸二氫鉀，蒸汽冷凝得到85%以上的甲酸溶 液。
【文檔編號】C01B25/30GK104016849SQ201310063360
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年2月28日 優先權日:2013年2月28日
【發明者】曾舟華, 徐振強, 餘雙強, 曾昆, 曾小芹 申請人:黃岡師範學院