一种湿法磷酸减压蒸发耦合溶析结晶生产磷酸脲的方法.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CN110790685A(43)申请公布日2020.02.14(21)申请号201911249572.2(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)发明人张春桃黄唯孟浩拓陆林慧杨雪婷张莹莹(51)Int.Cl.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)发明名称一种湿法磷酸减压蒸发耦合溶析结晶生产磷酸脲的方法(57)摘要本发明涉及一种湿法磷酸减压蒸发耦合溶析结晶生产磷酸脲的方法。其技术方案是：向结晶釜中加入湿法磷酸、尿素和丙酮，恒温搅拌0.5~1h制得磷酸脲结晶母液；再在0~101.3kPa下蒸发磷酸脲结晶母液，并向磷酸脲结晶母液里连续流加丙酮，控制结晶釜内蒸发冷凝液的采出速率为1~20mL/min、丙酮的体积流加速率为冷凝液采出速率的（1~5）倍，结晶完成后固液分离，滤饼洗涤、干燥，得到磷酸脲晶体。本发明具有显著降低以湿法磷酸为原料生产磷酸脲的操作能耗、缩短生产周期、提高结晶收率和纯度的优点，而且避免了蒸发结晶或冷却结晶过程中结晶母液悬浮密度不断增加的弊端，可有效降低结晶产品的破碎和聚集现象。CN110790685ACN110790685A权利要求书1/1页1.一种湿法磷酸减压蒸发耦合溶析结晶生产磷酸脲的方法，其特征在于，具体按以下步骤完成：步骤一、在常压、60~70℃和50～300r/min的转速条件下，向结晶釜中加入湿法磷酸、尿素和丙酮，恒温搅拌0.5~1h制得磷酸脲结晶母液，其中尿素的加入质量为结晶釜内湿法磷酸所含P2O5质量的0.85~0.9倍，丙酮的加入体积为结晶釜内湿法磷酸所含H2O体积的0.2~2.0倍；步骤二、在60~70℃和50～300r/min的转速条件下，将步骤一制得的磷酸脲结晶母液在0~101.3kPa下进行蒸发，并向磷酸脲结晶母液里连续流加丙酮，控制结晶釜内蒸发冷凝液的采出速率为VmL/min、丙酮的体积流加速率为（1~5）VmL/min，当结晶釜内液相中的丙酮与水的体积比为(2.5～10)：1时，同步停止蒸发和丙酮流加操作，再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；所述的V为大于等于1且小于等于20的实数；所述的控制结晶釜内蒸发冷凝液的采出速率为VmL/min，是指单位时间（min）从结晶釜内的蒸汽冷凝液中采出的液体体积为VmL，若单位时间（min）结晶釜内产生的蒸汽冷凝液的体积大于VmL，则蒸发冷凝液的采出速率仍为VmL/min，剩余的冷凝液回流至结晶釜内；所述的向磷酸脲结晶母液里流加丙酮是指丙酮的加料口位于磷酸脲结晶母液的液面以下。2.根据权利要求1所述的湿法磷酸减压蒸发耦合溶析结晶生产磷酸脲的方法，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所述的湿法磷酸减压蒸发耦合溶析结晶生产磷酸脲的方法，其特征在于，所述的湿法磷酸是指采用浓硫酸分解磷矿石制得的磷酸，其中P2O5含量为20~50wt%。2CN110790685A说明书1/3页一种湿法磷酸减压蒸发耦合溶析结晶生产磷酸脲的方法技术领域[0001]本发明属于磷化工生产技术领域，具体涉及一种湿法磷酸减压蒸发耦合溶析结晶生产磷酸脲的方法。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