СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОФОСФАТА КАЛИЯ
METHOD FOR PRODUCING POTASSIUM MONOPOSPHATE

Настоящее изобретение относится к способу получения монофосфата калия, используемого в качестве удобрений.
Известен способ получения фосфатов калия (RU 2105713 С1, Кеосоян Г.А. и др., опубликован 27.02.1998), по которому проводят обработку углекислых солей фосфорной кислотой при комнатной температуре, отделяют однозамещенный фосфат калия от фильтрата центрифугированием, а в фильтрат добавляют едкий калий или термическую фосфорную кислоту до достижения в нем рН 7,9-8,3, и смесь дегидратируют при 420-500°С с получением триполифосфата калия.
К недостаткам способа следует отнести низкий выход монофосфата калия и получение побочного продукта триполифосфата калия.
Известен способ получения монофосфата калия (RU 2164494 С1, Новиков Н.П. и др., опубликован 27.03.2001), по которому нейтрализуют карбонат калия стехиометрической нормой экстракционной фосфорной кислотой до рН 3,5-4,5 при 80-90°С. Полученную смесь разделяют фильтрацией при 70-80°С, выпавший осадок выводят из процесса и используют в качестве удобрения, из отделенного раствора кристаллизуют чистый монофосфат калия при охлаждении его до 15-20°С.
К недостаткам способа следует отнести потери монофосфата калия с осадком примесей при фильтрации и поддержании высокой температуры при фильтрации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату при использовании является способ получения монофосфата калия, который включает нейтрализацию фосфорной кислоты карбонатом калия до рН не выше 4,5 при повышенной температуре, разделение полученной смеси фильтрацией с последующей кристаллизацией и отделением готового продукта при охлаждении. Карбонат калия берут в виде водного раствора с концентрацией, необходимой для получения в нейтрализованной смеси 23-30% монокалийфосфата, процесс нейтрализации ведут при температуре 70-78°С, а маточный раствор после отделения готового продукта на стадии кристаллизации возвращают в процесс на стадию растворения карбоната калия. Реакцию нейтрализации ведут при рН 3,8-4,5 (патент RU 2261222 С1, Богач Е.В. и др., опубликован 27.09.2005)
Недостатком этого способа является наличие отхода производства в виде осадка, оставшегося на фильтре.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является отсутствие отхода производства в виде осадка при нейтрализации азотнофосфорнокислого раствора, содержащего фосфорную кислоту, азотную кислоту и нитрат кальция, карбонатом калия.
Технический результат в предлагаемом способе получения монофосфата калия достигается при нейтрализации азотнофосфорнокислого раствора, образующегося при разложении апатита азотной кислотой и выделении тетрагидрата нитрата кальция, раствором карбоната калия, разделении полученной суспензии фильтрацией на осадок фосфатов и фторидов кальция с последующей промывкой и раствор монофосфата и нитрата калия. Осадок возвращают на стадию разложения апатита азотной кислотой. Раствор монофосфата и нитрата калия направляют на стадию вакуум-кристаллизации для выделения кристаллов монокалийфосфата фильтрацией с последующей промывкой и сушкой. Маточный раствор после отделения кристаллов монофосфата калия охлаждают и отделяют выделившиеся кристаллы нитрата калия.
Нейтрализацию азотнофосфорнокислого раствора, содержащего 20-40 мас. % фосфорной кислоты, проводят раствором карбоната калия при температуре не более 70°С до значения рН не более 5.
Вакуум-кристаллизацию монофосфата калия проводят при температуре 50-70°С.
Маточный раствор после отделения кристаллов монофосфата калия охлаждают до температуры не более 40°С.
Сущность способа заключается в том, чтобы вернуть осадок после фильтрации раствора монофосфата и нитрата калия на стадию разложения апатита азотной кислотой, выделить кристаллы монофосфата калия на стадии вакуум-кристаллизации при температуре 50-70°С, выделить кристаллы нитрата калия на стадии кристаллизации при температуре не более 40°С.
Осуществление процесса получения монофосфата и нитрата калия иллюстрируют следующие примеры.
Пример 1.
Нейтрализацию азотнофосфорнокислого раствора проводят 25% раствором карбоната калия с получением раствора, содержащего смесь монокалийфосфата, нитрата калия и преципитата по уравнениям:
2
4
3
2
4
17,8 т азотнофосфорнокислого раствора с содержанием фосфорной кислоты 20 мас. %, азотной кислоты 17,6 мас. %, нитрата кальция 17,6 мас. % смешивают с 25 мас. % раствором карбоната калия 30,3 т при температуре 60°С, после чего выдерживают при перемешивании в течение 30 минут. Расход раствора карбоната калия составляет 100% от стехиометрической нормы по кислотам и кальцию. Полученную пульпу в количестве 45,8 т фильтруют под давлением. Осадок после промывки в количестве 5,7 т направляют на стадию разложения апатита азотной кислотой. Фильтрат (раствор монокалийфосфата и нитрата калия) упаривают под вакуумом при температуре 60°С до содержания воды 50%, при этом кристаллизуется монофосфат калия в количестве 0,5 т. Полученные кристаллы отделяют фильтрацией. Фильтрат охлаждают до температуры 30°С, при которой происходит отделение кристаллов нитрата калия в количестве 4,0 т фильтрацией. Кристаллы монокалийфосфата и нитрата калия промывают водой при температуре 60°С и 30°С соответственно. После промывки кристаллы сушат при температуре 105°С. Полученные сухие кристаллы монофосфата калия содержат KHPO - 99,5%. Сухие кристаллы нитрата калия содержат KNO - 99,3%, KHPO - 0,5%, NaCl - 0,2%.
Пример 2.
Нейтрализацию азотнофосфорнокислого раствора проводят раствором карбоната калия аналогично примеру 1 с получением раствора, содержащего смесь монокалийфосфата, нитрата калия и преципитата.
2
4
3
2
4
17,8 т азотнофосфорнокислого раствора с содержанием фосфорной кислоты 30 мас. %, азотной кислоты 10 мас. %, нитрата кальция 15 мас. % смешивают с 25 мас. % раствором карбоната калия 28,6 т при температуре 60°С, после чего выдерживают при перемешивании в течение 30 минут. Расход раствора карбоната калия составляет 100% от стехиометрической нормы по кислотам и кальцию. Полученную пульпу в количестве 44,3 т фильтруют под давлением. Осадок после промывки в количестве 4,8 т направляют на стадию разложения апатита азотной кислотой. Фильтрат (раствор монокалийфосфата и нитрата калия) упаривают под вакуумом при температуре 60°С до содержания воды 50%, при этом монофосфат калия кристаллизуется в количестве 4,0 т. Полученные кристаллы отделяют фильтрацией. Фильтрат охлаждают до температуры 30°С, при которой происходит отделение кристаллов нитрата калия в количестве 2,7 т фильтрацией. Кристаллы монокалийфосфата и нитрата калия промывают водой при температуре 60°С и 30°С соответственно. После промывки кристаллы сушат при температуре 105°С. Полученные сухие кристаллы монофосфата калия содержат KHPO - 99,5%. Сухие кристаллы нитрата калия содержат KNO - 99,3%, KHPO - 0,5%, NaCl - 0,2%.
Пример 3.
Нейтрализацию азотнофосфорнокислого раствора проводят раствором карбоната калия аналогично примеру 1 с получением раствора, содержащего смесь монокалийфосфата, нитрата калия и преципитата.
2
4
3
2
4
17,8 т азотнофосфорнокислого раствора с содержанием фосфорной кислоты 40 мас. %, азотной кислоты 5 мас. %, нитрата кальция 10 мас. % смешивают с 25 мас. % раствором карбоната калия 28,1 т при температуре 60°С, после чего выдерживают при перемешивании в течение 30 минут. Расход раствора карбоната калия составляет 100% от стехиометрической нормы по кислотам и кальцию. Полученную пульпу в количестве 43,9 т фильтруют под давлением. Осадок после промывки в количестве 3,0 т направляют на стадию разложения апатита азотной кислотой. Фильтрат (раствор монофосфата калия и нитрата калия) упаривают под вакуумом при температуре 60°С до содержания воды 50%, при этом монофосфат калия кристаллизуется в количестве 7,9 т. Полученные кристаллы отделяют фильтрацией. Фильтрат охлаждают до температуры 30°С, при которой происходит отделение кристаллов нитрата калия в количестве 1,6 т фильтрацией. Кристаллы монофосфата калия и нитрата калия промывают водой при температуре 60 и 30°С соответственно. После промывки кристаллы сушат при температуре 105°С. Полученные сухие кристаллы монофосфата калия содержат KHPO - 99,5%. Сухие кристаллы нитрата калия содержат KNO - 99,3%, KHPO - 0,5%, NaCl - 0,2%.