一种半水晶体磷酸的生产方法.pdf

本发明公开了一种半水晶体磷酸的生产方法，属于化工领域，包括：在10～30℃温度下，向磷酸中加入磷酸量0.1-1％的半水磷酸晶种，反应10-30min，然后以1-4℃/h的速率降温至2-22℃，保温，养晶1h-2h，然后过滤，过滤得到半水晶体磷酸。本发明工艺简单易工业化、生产成本低、生产率高，储存成本和运输成本低。

1、  一种半水晶体磷酸的生产方法，包括：在10～30℃温度下，向磷酸中加入磷酸量0.1-1％的半水磷酸晶种，反应10-30min，然后以1-4℃/h的速率降温至2-22℃，保温，养晶1h-2h，然后过滤，过滤得到半水晶体磷酸。

2、  如权利要求1所述的一种半水晶体磷酸的生产方法，其中：磷酸为湿法净化磷酸或热法磷酸。

3、  如权利要求1或2所述的一种半水晶体磷酸的生产方法，其中：磷酸的质量百分比浓度为70～91％。

4、  如权利要求3所述的一种半水晶体磷酸的生产方法，其中：磷酸以4℃/h的速率降温至10-30℃。

一种半水晶体磷酸的生产方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体来说涉及一种半水晶体磷酸的生产方法。
背景技术
众所周知，目前磷酸生产主要有湿法和热法两种。湿法磷酸一般用硫酸、硝酸和盐酸分解磷矿石，湿法磷酸杂质含量较多，一般需净化，净化后的磷酸需浓缩，才能达到一定的浓度要求；热法磷酸是用电炉分解磷矿石，得到黄磷，然后将黄磷燃烧，得到五氧化二磷，用磷酸溶液吸收得到磷酸。湿法磷酸主要用于化肥生产，净化的湿法磷酸可以替代热法磷酸，热法磷酸广泛用于磷酸盐、化肥、食品添加剂、饲料、洗涤、电子、阻燃剂等行业。
磷酸有两种，一种是含有结晶水的，分子式为H3PO4·1/2H2O称为半水磷酸；一种是不含结晶水的，分子式为H3PO4称正磷酸。但目前半水磷酸呈液态，不便储存，运输成本高。
韩国专利(KR2003042108)报道了一种高纯磷酸的制备方法，在一个装有搅拌器、刮刀和夹套的容器内，制备晶种，然后用刮刀将晶种从容器壁上刮下，连续进入下一个装有搅拌器和夹套的结晶器中，晶种在结晶器中生长结晶，然后再进入下一个同样装有搅拌和夹套的晶体成化器，在成化器中停留一段时间成化后，进入下一个装有加热夹套的纯化罐，在纯化罐中融化，再结晶，然后离心分离，得到的产品一部分回流到结晶器，另一部分作为产品取出。夹套内走冷冻剂或加热剂，制备晶种的容器冷却到-70-30℃，结晶器的温度为-10-0℃，成化器的温度为2-20℃。该方法工艺复杂，温度低，能耗大，产品收率低。
俄罗斯专利(RU2209178)报道了用结晶法来净化热法磷酸生产电子级磷酸。他们以热法磷酸作原料，首先将磷酸加热到35-55℃，浓缩到密度为1.685g·cm-3以上，然后冷却到4-9℃，加入晶种，结晶7-8h，然后再进一步冷去到0-7℃，继续养晶50-70min，然后离心分离得到高纯磷酸产品。但该方法只能用热法磷酸做原料，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种工艺简单易工业化、生产成本低、生产率高，储存成本和运输成本低的半水晶体磷酸生产方法。
本发明的一种半水晶体磷酸的生产方法，包括：
在10～30℃温度下，向磷酸中加入磷酸量0.1-1％的半水磷酸晶种，反应10-30min，然后以1-4℃/h的速率降温至2-22℃，保温，养晶1h-2h，然后过滤，过滤得到半水晶体磷酸。
上述的一种半水晶体磷酸的生产方法，其中：磷酸为湿法净化磷酸或热法磷酸。
上述的一种半水晶体磷酸的生产方法，其中：磷酸的质量百分比浓度为70～91％。.
上述的一种半水晶体磷酸的生产方法，其中：磷酸以4℃/h的速率降温至10-30℃。
本发明与现有技术相比，从以上技术方案可知，采用湿法净化磷酸或热法磷酸为原料，先在较高温度下，在原料酸中加入半水晶体磷酸作晶种，在结晶过程中，采用降温的方法，操作条件温和；能有效抑制结晶过程中的二次成核，保证晶体生长到足够大的粒径，以获得过滤性能良好的晶体，所得半水晶体磷酸H3PO4外观规整，晶体平均粒径0.5mm以上。结晶器采用普通夹套式结晶器、蛇形冷却管冷却式结晶器或其他通用连续式结晶器均可。半水晶体磷酸是一种便于储存和运输的磷酸产品，把半水晶体磷酸加水稀释即可得到85％、75％磷酸。因此，具有投资低、生产成本低、生产率高的优点，降低了磷酸的储存成本和运输成本，具有显著的社会效益和经济效益。
具体实施方式
实施例1
取600g质量百分比为91％的热法磷酸加入到1000mL结晶器中，接上搅拌器、干燥管、冷却系统，启动搅拌，以4℃/h的速率降温至30℃，控制物料温度在30℃时，加入半水磷酸晶种0.6g，反应10min，然后降温，降温速率1℃/h，降温至22℃，保温，养晶1h，然后过滤，得到半水晶体磷酸。
实施例2
取600g H3PO4质量百分比为88％的热法磷酸加入到1000mL结晶器中，接上搅拌器、干燥管、冷却系统，启动搅拌，以4℃/h的速率降温至26℃，控制物料温度在26℃时，加入半水磷酸晶种2.8g，反应30min，然后降温，降温速率2℃/h，降温至18℃，保温，养晶2h，然后过滤，得到半水晶体磷酸。
实施例3
取600g H3PO4质量百分比为85％的湿法净化磷酸加入到1000mL结晶器中，接上搅拌器、干燥管、冷却系统，启动搅拌，以4℃/h的速率降温至21℃，控制物料温度在21℃时，加入半水磷酸晶种4.6g，反应20min，然后降温，降温速率3℃/h，降温至13℃，保温，养晶1.5h，然后过滤，得到半水晶体磷酸。
实施例4
取600g H3PO4质量百分比为80％的湿法净化磷酸加入到1000mL结晶器中，接上搅拌器、干燥管、冷却系统，启动搅拌，以4℃/h的速率降温至30℃，控制物料温度在15℃时，加入半水磷酸晶种5.0g，反应15min，然后降温，降温速率4℃/h，降温至7℃，保温，养晶2h，然后过滤，得到半水晶体磷酸。
实施例5
取600gH3PO4质量百分比为70％的湿法净化磷酸加入到1000mL结晶器中，接上搅拌器、干燥管、冷却系统，启动搅拌，以4℃/h的速率降温至10℃，控制物料温度在10℃时，加入半水磷酸晶种6.0g，反应10min，然后降温，降温速率4℃/h，降温至2℃，保温，养晶1h，然后过滤，得到半水晶体磷酸。