文档介绍：***化钾与85%磷酸制备磷酸二氢钾
实
验
报
告
热法磷酸制备磷酸二氢钾实验报告
实验目的
根据项目建议书分析,按照现有市场状况采用氢氧化钾或碳酸钾与高纯酸(85%)中和生产磷酸二氢钾(MKP)不具有较高经济效益,必须采用***化钾作为生产原料。本实验探索以三正丁***(TBA)为萃取剂,利用热法磷酸与***化钾生产磷酸二氢钾(MKP)的最优工艺指标及路线。
实验原理
萃取法分有机萃取法和无机萃取法两种,有机萃取法是目前工业化常用的方法。有机萃取法是将磷酸的净化过程与磷酸二氢钾的提取过程结合为一体。在结晶法生产磷酸二氢钾基础上,根据磷酸二氢钾在不同溶剂中具有不同的溶解度特性,选择性地使用溶剂将磷酸二氢钾从混合物中分离出来。本实验采用高纯酸与***化钾作为原料,通过添加三正丁***萃取盐酸,生产磷酸二氢钾。
通过***化钾和磷酸反应,生成的盐酸几乎全部被萃取到有机溶剂中,待分相、分离后,磷酸二氢钾从水相中结晶出来,洗涤干燥即得产品磷酸二氢钾,分离后母液及盐酸由反萃剂从有机相中反萃出来的萃取剂在工艺过程中循环使用。反应方程式可
S·H3PO4+KCl=KH2PO4+S·HCl(S表示萃取剂)
三正丁***作为萃取剂的反应具体原理如下:
磷酸与***化钾发生复分解反应生产磷酸二氢钾与HCl混合溶液,三正丁***能与HCl反应生成可溶性盐“盐酸三正丁***”(R3N·HCl),其完全溶于水且能使磷酸二氢钾溶解度锐减,从而结晶析出,过滤得产品磷酸二氢钾和滤液。
其反应式如下:
R3N+HCl+KH2PO4→R3N·HCl+KH2PO4↓
滤液中主要含有盐酸三正丁***,其与氨发生反应:
R3N·HCl+NH3→R3N+NH4Cl
反应产物三正丁***为有机溶剂不溶于水,***化铵完全溶解于水,故反应后溶液分层,从而实现萃取剂的回收。通过实验原理分析可以确定实验进行的方向:提高P2O5及K2O收率,降低***损耗。
实验过程概述
实验器材
烧杯(1000ml×4), 量筒(100ml×2、500ml×1), 称量天平(), 分液漏斗(500ml×4), 搅拌器(转速0~1400、桨叶半径30mm),抽滤机,离心机,玻璃棒。
实验原料
磷酸(热法酸,% 比重 );
***化钾(分析纯,质量分数:%;工业级,质量分数:95%);
三正丁***TBA(分析纯,质量分数:99% 比重:~);
氨水(分析纯,质量分数:25%-28% 比重 )。
无水乙醇(分析纯,质量分数:98%)
实验步骤(方框图)
如采用工业级***化钾必须增加过滤单元操作
实验过程
称取100g高纯酸,加热至60℃,在搅拌条件下,向其中加入***化钾固体65g以及60℃的蒸馏水150mL。继续缓慢加热保持温度,直至固体***化钾完全溶解,制成原料溶液。向原料溶液中加入210mL三正丁***,搅拌反应1h直至反应上层溶液澄清且中间层消失。冷却至室温后过滤。将所得磷酸二氢钾晶体醇洗两次后,在60℃条件下烘干,即得到磷酸二氢钾成品;向滤液中加入125mL氨水,缓慢搅拌15min,静置分液,上层有机相为三正丁***,下层则NH4Cl溶液。(未特殊注明产品采用醇洗)
磷酸二氢钾产品图如下:
产品照片
实验数据分析
通过探索实验(各指标均为理论值100%)分析,发现反应初始温度影响反应速率以及TBA的损耗率;水含量及三正丁***影响P2O5及K2O收率;由于此反应缺少有效晶体生长过程,搅拌成为影响晶体大小的关键因素;所得晶体为直接从有机相分离,从降低***损耗角度,如何洗涤也是关键。
洗涤
本项目磷酸二氢钾产品为直接从盐酸三正丁***中过滤得到,产品表面附着有少量有机溶剂,如果直接进行干燥不仅造成三正丁***的损失而且所得产品带有少量异味,因此必须将产品进行洗涤。洗涤是关键工段,洗涤效果直接影响产品质量和外观。本实验分别对三种洗涤剂方法:水洗,磷酸二氢钾饱和溶液洗,醇洗进行了研究。实验对照表如下
项目
优点
缺点
水洗
洗涤剂方便易得,所得洗涤废液可循环使用
MKP易溶于水,常温下溶解度为:,%,且洗涤效果不稳定。
磷酸二氢钾饱和溶液洗
洗涤废液可循环使用,不会造成产品损失
必须配置磷酸二氢钾饱和溶液,引入大量的水,水的引入将降低产品收率,并加大后期***化铵处理难度。
醇洗
洗涤剂方便易得,不会造成产品损失,产品外观晶莹剔透,而且产品易于烘干,洗涤废液也可以通过蒸馏方式回收利用。
采用醇洗增长了工艺路线,必须添加小型蒸馏设备回收乙醇,且乙