一种以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111004153A(43)申请公布日2020.04.14(21)申请号201911250227.0(22)申请日2019.12.09(71)申请人武汉科技大学地址430081湖北省武汉市青山区和平大道947#(72)发明人张春桃文婷陆林慧杨雪婷孟浩拓雷灿(51)Int.Cl.C07C273/02(2006.01)C07C273/16(2006.01)C07C275/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的方法(57)摘要本发明涉及一种以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的方法。其技术方案是：向结晶釜中加入湿法磷酸、尿素和带水剂，先恒温全回流反应，再进行恒温部分回流结晶；结晶完成后固液分离，滤饼洗涤、干燥，得到磷酸脲晶体。本发明采用带水剂的共沸效应降低了磷酸脲常压蒸发结晶操作的沸点温度，实现了带水剂的循环使用，可根据蒸发结晶速率的需求调控水分的排出速度，多余水分全部回流至结晶釜，确保磷酸脲蒸发结晶操作顺利进行，提高了蒸发结晶效率，具有显著降低以湿法磷酸为原料生产磷酸脲结晶操作能耗、缩短生产周期、提高结晶收率的优点。CN111004153ACN111004153A权利要求书1/1页1.一种以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的方法，其特征在于，具体按以下步骤完成：步骤一、在常压和50～200r/min的转速条件下，先向结晶釜中加入湿法磷酸、尿素和带水剂S，所述的带水剂S与水不互溶或部分互溶，其中尿素的加入质量为结晶釜内湿法磷酸中所含P2O5质量的0.85~0.9倍，带水剂S的加入体积为结晶釜内湿法磷酸所含H2O体积的1.0~5.0倍；步骤二、在常压和50～200r/min的转速条件下，将结晶釜内溶液升温至70~90℃，先恒温全回流0.5~1.5h，再进行恒温部分回流；所述的全回流是指结晶釜内产生的蒸汽被完全冷凝后的冷凝液经油水分离器分为油相和水相，再将油相和水相全部回流至结晶釜内；所述的部分回流是指结晶釜内产生的蒸汽被完全冷凝后的冷凝液经油水分离器分为油相和水相，将油相全部回流至结晶釜内，并控制水相的采出速率为1~10mL/min，剩余的水相再回流至结晶釜内；步骤三、当步骤二中采出的水相总体积达到步骤一所述结晶釜内湿法磷酸所含H2O体积的70~90%时，将结晶釜内的晶浆引出进行固液分离，滤饼洗涤、干燥，得到磷酸脲晶体。2.根据权利要求1所述的以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的方法，其特征在于，所述的结晶釜为可控温的夹套搅拌反应釜。3.根据权利要求1所述的以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的方法，其特征在于，所述的湿法磷酸为采用浓硫酸分解磷矿石制得的磷酸，其中P2O5含量为20~50wt%。4.根据权利要求1所述的以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的方法，其特征在于，所述的带水剂S为二氯乙烷、乙酸乙酯、甲苯、苯和二甲苯中的至少一种。2CN111004153A说明书1/3页一种以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的方法技术领域[0001]本发明属于磷化工深加工技术领域，具体涉及一种以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的方法。背景技术[0002]磷酸脲(ureaphosphate)是一种广泛应用于畜牧业、工业、农业等领域的精细化工产品，在畜牧业中磷酸脲不仅是欧共体饲料业法定的I类添加剂，还是联合国粮农组织推荐使用的反刍动物专用营养添加剂和磷的补充剂，市场前景广阔、潜力巨大。磷酸脲是由磷酸和尿素等量反应得到的一种络合化合物，化学式为CO(NH2)2–H3PO4，目前国外多以湿法磷酸为原料合成磷酸脲，主流工艺有二段法(美国TVA法)、二次结晶法和浓缩结晶法；国内多以热法磷酸为原料合成磷酸脲。但热法磷酸工艺能耗高，导致生产成本过高，从而限制了中国磷酸脲的市场竞争力。近年来随着湿法磷酸净化和浓缩技术的提高，不少厂家逐步转向以湿法磷酸为原料生产磷酸脲产品，即通过净化(溶剂萃取或化学沉淀)对湿法磷酸进行预处理，再反应、结晶制取磷酸脲。[0003]然而相较于热法磷酸，湿法磷酸虽然成本低，但是其P2O5含量较低、杂质含量较高，在制备磷酸脲之前往往要经过净化除杂、浓缩等操作，使得其生产工艺更加复杂，同时能耗也居高不下。[0004]现行的磷酸脲结晶工艺主要是冷却结晶和蒸发结晶。磷酸脲的冷却结晶工艺多采用间歇操作，以湿法磷酸为原料的磷酸脲冷却结晶工艺大多需要浓缩操作；实际生产中，磷酸脲晶体在换热器壁的结垢现象严重，造成换热效率下降、生产周期延长、产率下降、成本增加。由于磷酸脲在水溶液中溶解度较大，使得原料湿法磷酸与尿素中的P、N利用率较低。由于水的比热和蒸发潜热较大，而且由于磷酸脲在水溶液中溶解度较大，使得磷酸脲蒸发结晶液粘度较大、浓度较高，导致磷酸脲的蒸发结晶操作能耗较高，虽然