專利名稱：磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磷酸二氫鉀的生產(chǎn)方法，尤其是指一種磷酸二氫鉀的結晶工藝。
背景技術：
磷酸二氫鉀是一種重要的化學品，在農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)藥及食品等行業(yè)都有著廣泛的應用。在化工上，磷酸二氫鉀可用作緩沖劑、培養(yǎng)劑、制偏磷酸鉀的原料、發(fā)酵助劑以及釀造酵母的培養(yǎng)劑、強化劑、膨松劑等；在農(nóng)業(yè)上，磷酸二氫鉀是一種高濃度的高效磷鉀復合肥；在醫(yī)藥上，磷酸二氫鉀可用于使尿酸化、作營養(yǎng)劑等；在食品上，磷酸二氫鉀可用作合成清酒的調味劑。目前，我國生產(chǎn)磷酸二氫鉀的工藝方法主要有中和法、萃取法、復分解法及離子交換法等。上述制備方法的共同點為:首先通過反應制得磷酸二氫鉀溶液，然后將所得溶液經(jīng)濃縮、結晶、離心分離、干燥等步驟得到最終產(chǎn)品。其中，濃縮、結晶、離心分離、干燥等步驟均屬于分離、提純磷酸二氫鉀的工藝過程，而在該工藝過程中，結晶步驟為其核心步驟。工業(yè)結晶方法主要有以下幾種:冷卻降溫法、蒸發(fā)法、真空冷卻法、鹽析法、反應結晶法。其中，冷卻降溫法的結晶過程基本不去除溶劑，而是使溶液冷卻成為過飽和溶液，該方法適用于溶解度隨溫度的降低而顯著下降的體系。冷卻降溫法又分為自然降溫、直接接觸冷卻降溫、間壁冷卻降溫。其中，間壁冷卻降溫由于能耗小、設備構造和操作較為簡單而被廣泛用于磷酸二氫鉀的結晶工藝中。但是由于該工藝所采用的結晶設備多以簡單的攪拌罐式結晶器為主，因此其結晶工藝存在以下缺點:1)為間歇式結晶，不適于連續(xù)操作；2)結晶過程的時間較長、所用裝置占地面積龐大；3)結晶過程操作要求高，需隨時調整冷卻介質溫度和流量，攪拌罐式結晶器易出現(xiàn)局部過冷，導致待結晶物料凝結到結晶器的換熱面上，進而使得傳熱效果變差，最終導致結晶后續(xù)處理的勞動量加大；4)結晶過程中，物料由于攪拌而容易發(fā)生泄露和飛濺，操 作環(huán)境比較惡劣；5)結晶操作主要由大量的人員完成，操作成本較高；6)由于人員與人員間的業(yè)務素質存在差異，所以整體結晶操作及產(chǎn)品的穩(wěn)定性差，不同批的產(chǎn)品質量可能存在差異。

發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的技術問題是提供一種能夠連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)磷酸二氫鉀的結晶工藝。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝，采用閃蒸結晶加冷卻結晶的二級連續(xù)結晶方式得到磷酸二氫鉀固體，所述二級連續(xù)結晶的具體流程為:A、從待結晶料液進口而來的待結晶料液自一級連續(xù)閃蒸結晶器下部的進料口通入一級連續(xù)閃蒸結晶器，所述待結晶料液在一級連續(xù)閃蒸結晶器中降溫、結晶，分離為一次清液、一次晶漿和二次蒸汽，所得一次晶漿自一級連續(xù)閃蒸結晶器下部的出料口排出沿管道進入母液罐，所得一次清液自一級連續(xù)閃蒸結晶器中部的排出口排出，所得二次蒸汽自一級連續(xù)閃蒸結晶器頂部的出氣口經(jīng)二次蒸汽出口排出；B、自一級連續(xù)閃蒸結晶器下部的出料口排出的一次晶漿被送入二級連續(xù)冷卻結晶器中進行降溫、結晶；所述二級連續(xù)冷卻結晶器由Oslo結晶器和外冷器構成；所述一次晶漿被送入Oslo結晶器頂部的中央降液管，并沿中央降液管到達Oslo結晶器內腔的底部，然后自Oslo結晶器的底部上升穿過流態(tài)化的結晶床層，一次晶漿在此處發(fā)生結晶形成二次晶漿和二次清液；二次晶漿從Oslo結晶器底部的出料口排出，二次清液繼續(xù)向上運動至上直段，二次清液的一部分被設置于Oslo結晶器頂部的結晶循環(huán)泵泵入外冷器進行換熱移出所攜帶的熱量，換熱后的二次清液自外冷器的出料口排出，并進入Oslo結晶器頂部的中央降液管與一次晶漿混合，形成一個循環(huán)回路；二次清液的另一部分從Oslo結晶器的上部的溢流口溢出并通過管道排入母液罐；C、自Oslo結晶器底部的出料口排出的二次晶漿被送入稠厚器進行增稠處理，所述二次晶漿在稠厚器內被分離為三次清液和三次晶漿，所得三次晶漿自稠厚器下部的出料口排出，所得三次清液自稠厚器上部的溢流口溢出并通過管道排入母液罐；D、自稠厚器下部排出的三次晶漿被送入離心機中進行離心分離處理，所述三次晶漿在離心機中被分離為磷酸二氫鉀固體和離心液，所述磷酸二氫鉀固體自離心機的出料口并經(jīng)產(chǎn)品出口排出，所述離心液自離心機中排出并進入母液罐。本發(fā)明的進一步改進在于:所所述母液罐內的母液通過母液泵一部分被泵入稠厚器另一部分自母液出口 排出；所述外冷器為列管式換熱器，采用冷卻水冷卻方式，所述冷卻水自冷卻水入口進入外冷器的殼側，換熱后的冷卻水自外冷器排出經(jīng)冷卻水出口排出，所述冷卻水通過冷卻水循環(huán)泵在外冷器內進行強制循環(huán)。本發(fā)明的進一步改進在于:所述外冷器配備有清洗系統(tǒng)，外冷器的換熱管內的流體流速為1.5m/s 1.8m/s0本發(fā)明的進一步改進在于:所述一級連續(xù)閃蒸結晶器為DTB真空結晶器；自DTB真空結晶器中部的溢流口溢出的含有細晶的料液被細晶消除泵泵入細晶消除器中進行加熱溶晶處理消除細晶，消除細晶的料液自細晶消除器的出料口排出并從DTB真空結晶器下部的進料口進入DTB真空結晶器，形成一個循環(huán)回路；所述細晶消除器為列管式換熱器，采取蒸汽加熱方式。本發(fā)明的進一步改進在于:經(jīng)所述流程A處理后、進入流程B前的一次晶漿的溫度為 60V 65°C。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明取得的技術進步是:本發(fā)明提供了一種磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝，結晶工藝操作穩(wěn)定、能耗少，且結晶工藝操作所需勞動強度低，極大提高了結晶工藝運行的穩(wěn)定性及產(chǎn)品質量，改善了操作現(xiàn)場的環(huán)境，降低了磷酸二氫鉀的生產(chǎn)成本。此外，本工藝所用配套裝置還具有占地面積小、產(chǎn)能高的優(yōu)點。本發(fā)明磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝采用閃蒸結晶加冷卻結晶的二級連續(xù)結晶方式實現(xiàn)，首先采用閃蒸結晶，以真空閃蒸方式降低待結晶料液的溫度，然后采用冷卻結晶方式對閃蒸后所得一次晶漿進行再次結晶。此種方式能有效減小物料的熱負荷，進而減小結晶器的換熱面積，最終降低結晶工藝配套設備投資。本發(fā)明中經(jīng)一級連續(xù)閃蒸結晶后所得一次晶漿的溫度可控制在60 65°C范圍內，極大降低了二級連續(xù)冷卻結晶器的熱負荷，進而為二級連續(xù)冷卻結晶器小型化提供了有利條件。本發(fā)明的一級連續(xù)閃蒸結晶器為DTB真空結晶器，DTB真空結晶器為典型的晶漿內循環(huán)型結晶器，由于此結晶器內循環(huán)所需的壓頭非常低，螺旋槳可以在較低的轉速下工作，所以大大減少了葉輪對晶體的碰撞所帶來的二次成核現(xiàn)象，最終可有效提高經(jīng)流程A處理后所得的一次晶漿中的晶體粒度。本發(fā)明在所述的一級連續(xù)閃蒸結晶器的外部設置了細晶消除器，減小了細晶對結晶粒度的影響，實現(xiàn)了對一級連續(xù)閃蒸結晶器內料液的結晶粒度的有效控制，進一步確保了所得磷酸二氫鉀固體晶粒粒度的均一性。本發(fā)明的二級連續(xù)冷卻結晶器由Oslo結晶器和外冷器構成，該設置方式將過飽和度產(chǎn)生的區(qū)域和晶體生產(chǎn)區(qū)域分開設置，所得二次清液通過結晶循環(huán)泵在Oslo結晶器和外冷器間形成一個強制的外循環(huán)，使得晶體在Oslo結晶器內的循環(huán)液中流化懸浮，為晶體生產(chǎn)提供了較好的條件，能夠生產(chǎn)出粒度較大而均勻的晶體。此外，采用Oslo結晶器還大大地減小了晶體結壁的可能性，提高了設備的利用率，延長了設備壽命。本發(fā)明外冷器的換熱管內流體的流速能達到1.5 1.8m/s，傳熱系數(shù)較大，抗結垢性能好，便于在連續(xù)操作狀態(tài)下切換清洗。本發(fā)明磷酸二氫鉀結晶工藝可連續(xù)操作，且結晶條件穩(wěn)定，產(chǎn)品質量均一，產(chǎn)能較間歇式操作高出幾倍甚至十幾倍。本發(fā)明的配套裝置占地面積小，是攪拌罐式結晶器占地面積的1/5 1/10。


圖1為本發(fā)明的磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝流程圖。其中，1、細晶消除器；2、一級連續(xù)閃蒸結晶器；3、二級連續(xù)冷卻結晶器；3_1、外冷器；3_2、Oslo結晶器；4、桐厚器；5、尚心機；6、母液iil ;7、細晶消除栗；8、結晶過料栗；9、冷卻水循環(huán)泵；10、結晶循環(huán)泵；11、結晶出料泵；12、母液泵；13、二次蒸汽出口 ；14、待結晶料液進口 ；15、蒸汽入口 ；16、蒸汽冷凝水出口 ；17、產(chǎn)品出口 ；18、母液出口 ；19、冷卻水入口 ；20、冷卻水出口。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明:實施例1待結晶料液為用中和法生產(chǎn)的磷酸二氫鉀溶液，所述待結晶料液的物料狀態(tài)為:溫度為95°C、濃度為44.2%。本發(fā)明所使用的設備主要包括一級連續(xù)閃蒸結晶器2、二級連續(xù)冷卻結晶器3、稠厚器4和尚心機5。一級連續(xù)閃蒸結晶器2為DTB真空結晶器，其底部的進料口與待結晶料液進口 14相連通，所述待結晶料液以22500kg/h的進料量進入DTB真空結晶器的進料口內，并進入DTB真空結晶器內部中心的導流筒底部，然后在螺旋槳的推動下自導流筒的底部沿導流筒開始上升，上升至DTB真空結晶器內的液面處進行閃發(fā)、冷卻，逸出二次蒸汽，逸出的二次蒸汽自DTB真空結晶器頂部的出氣口排出，并沿管道經(jīng)二次蒸汽出口 13進入蒸汽冷凝系統(tǒng)；經(jīng)閃發(fā)、冷卻后的待結晶料液沿DTB真空結晶器的導流筒與擋板之間的環(huán)形通道流至DTB真空結晶器的底部，并再次被吸入導流筒內，形成一個循環(huán)回路。隨著循環(huán)的不斷進行，DTB真空結晶器內的待結晶料液開始結晶，待結晶料液的濃度自下而上逐漸降低，DTB真空結晶器下部的待結晶料液的濃度不斷增大，并在DTB真空結晶器的下部形成一次晶漿，在DTB真空結晶器的上部形成一次清液。所述一次清液自DTB真空結晶器中部的排出口排出，并沿管道通入母液罐6內。自DTB真空結晶器中部的溢流口排出的含細晶的料液通過細晶消除泵7被泵入細晶消除器I的管程內，蒸汽自蒸汽入口 15沿管道經(jīng)細晶消除器I的進氣口進入細晶消除器I的殼側，并與管程的含細晶的料液進行換熱，換熱后所得的蒸汽冷凝水自細晶消除器I的出氣口排出，并經(jīng)蒸汽冷凝水出口 16進入蒸汽冷凝水處理系統(tǒng)；換熱后的料液內所含的細晶被消除并被再次送入DTB真空結晶器內與待結晶料液相混合，形成一個循環(huán)回路。所述一次晶漿自DTB真空結晶器下部的出料口排出。自DTB真空結晶器下部的出料口排出的一次晶漿的溫度為60°C，所述一次晶漿由結晶過料泵8泵入Oslo結晶器3-2頂端的中央降液管內，并沿中央降液管到達Oslo結晶器3-2內腔的底部，并自Oslo結晶器3-2的底部開始緩慢上升，上升過程中穿過流態(tài)化的結晶床層，在結晶床層中開始結晶，并在此處逐漸形成二次晶漿和二次清液；所得二次晶漿自Oslo結晶器3-2下部的出料口排出，二次清液繼續(xù)向上運動至Oslo結晶器3-2的上直段，在上升過程中二次清液的濃度繼續(xù)降低，到達上直段后所述二次清液內已基本不含晶體。進入Oslo結晶器3-2的上直段的一部分二次清液被結晶循環(huán)泵10強制送入到外冷器3-1的管程內，二次清液在外冷器3-1的管程內的流速為1.5m/s。冷卻水自冷卻水入口 19沿管道經(jīng)外冷器3-1的進水口進入外冷器3-1的殼側，并與二次清液進行間壁換熱以移走二次清液中的熱量，并使二次清液產(chǎn)生過飽和，所述冷卻水通過冷卻水循環(huán)泵9在外冷器3-1內循環(huán)運行，換熱后的冷卻水自外冷器3-1的出水口排出并沿管道自冷卻水出口20進入冷卻水處理系統(tǒng)。換熱后的二次清液自外冷器3-1的出料口排出，并再次進入Oslo結晶器3-2頂部的中央降液管，與一次晶漿混合，形成一個循環(huán)回路。Oslo結晶器3-2的上部設置一溢流口，自溢流口溢出的一部分二次清液排入母液罐6。外冷器3-1外部配備有清洗系統(tǒng)，可長期有效地保證外冷器3-1的正常運轉。自Oslo結晶器3-2下部的出料口排出的二次晶漿由結晶出料泵11泵入稠厚器4中，二次晶漿在稠厚器4中進一步消除過飽和度后被分離為三次晶漿和三次清液。所得三次清液自稠厚器4上部的溢流口溢出，并被排入母液罐6。所得含固量較高的三次晶漿自稠厚器4下部的出料口排出，然后進入離心機5中進行離心分離處理，三次晶漿在離心機5中被分離為磷酸二氫鉀固體和離心液，所得磷酸二氫鉀固體自離心機5的出料口排出，并沿管道經(jīng)產(chǎn)品出口 17進入磷酸二氫鉀固體干燥、包裝工段。所得離心液自離心機5的排液口排出，并沿管道進入母液罐6。母液罐6內的母液自母液罐6下部的出液口排出，并經(jīng)母液泵12分別經(jīng)母液出口18進入母液處理系統(tǒng)和經(jīng)稠厚器4底部的排凈口進入稠厚器4。自一級連續(xù)閃蒸結晶器2的出料口排出的一次晶漿、自二級連續(xù)冷卻結晶器3的出料口排出的二次晶漿及自稠厚器4的出料口排出的三次晶漿的狀態(tài)見下表I。

表I
權利要求
1.磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝，其特征在于:采用閃蒸結晶加冷卻結晶的二級連續(xù)結晶方式得到磷酸二氫鉀固體，所述二級連續(xù)結晶的具體流程為: A、從待結晶料液進口(14)而來的待結晶料液自一級連續(xù)閃蒸結晶器(2)下部的進料口通入一級連續(xù)閃蒸結晶器(2)，所述待結晶料液在一級連續(xù)閃蒸結晶器(2)中降溫、結晶，分離為一次清液、一次晶漿和二次蒸汽，所得一次晶漿自一級連續(xù)閃蒸結晶器(2)下部的出料口排出沿管道進入母液罐(6)，所得一次清液自一級連續(xù)閃蒸結晶器(2)中部的排出口排出，所得二次蒸汽自一級連續(xù)閃蒸結晶器(2)頂部的出氣口經(jīng)二次蒸汽出口( 13)排出； B、自一級連續(xù)閃蒸結晶器(2)下部的出料口排出的一次晶漿被送入二級連續(xù)冷卻結晶器(3)中進行降溫、結晶；所述二級連續(xù)冷卻結晶器(3)由Oslo結晶器(3-2)和外冷器(3-1)構成；所述一次晶漿被送入Oslo結晶器(3-2)頂部的中央降液管，并沿中央降液管到達Oslo結晶器(3-2)內腔的底部，然后自Oslo結晶器(3-2)的底部上升穿過流態(tài)化的結晶床層，一次晶漿在此處發(fā)生結晶形成二次晶漿和二次清液；二次晶漿從Oslo結晶器(3-2)底部的出料口排出，二次清液繼續(xù)向上運動至上直段，二次清液的一部分被設置于Oslo結晶器(3-2)頂部的結晶循環(huán)泵(10)泵入外冷器(3-1)進行換熱移出所攜帶的熱量，換熱后的二次清液自外冷器(3-1)的出料口排出，并進入Oslo結晶器(3-2)頂部的中央降液管與一次晶漿混合，形成一個循環(huán)回路；二次清液的另一部分從Oslo結晶器(3-2)的上部的溢流口溢出并通過管道排入母液罐(6)； C、自Oslo結晶器(3-2)底部的出料口排出的二次晶漿被送入稠厚器(4)進行增稠處理，所述二次晶漿在稠厚器(4)內被分離為三次清液和三次晶漿，所得三次晶漿自稠厚器(4)下部的出料口排出，所得三次清液自稠厚器(4)上部的溢流口溢出并通過管道排入母液iip (6 )； D、自稠厚器(4)下部排出的三次晶`漿被送入離心機(5)中進行離心分離處理，所述三次晶漿在離心機(5)中被分離為磷酸二氫鉀固體和離心液，所述磷酸二氫鉀固體自離心機(5)的出料口并經(jīng)產(chǎn)品出口(17)排出，所述離心液自離心機(5)中排出并進入母液罐(6)。
2.根據(jù)權利要求1所述的磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝，其特征在于:所述母液罐(6)內的母液通過母液泵(12)—部分被泵入稠厚器(4)另一部分自母液出口(18)排出；所述外冷器(3-1)為列管式換熱器，采用冷卻水冷卻方式，所述冷卻水自冷卻水入口( 19)進入外冷器(3-1)的殼側，換熱后的冷卻水自外冷器(3-1)排出經(jīng)冷卻水出口(20)排出，所述冷卻水通過冷卻水循環(huán)泵(9)在外冷器(3-1)內進行強制循環(huán)。
3.根據(jù)權利要求2所述的磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝，其特征在于:所述外冷器(3-1)配備有清洗系統(tǒng)，外冷器(3-1)的換熱管內的流體流速為1.5m/s 1.8m/s。
4.根據(jù)權利要求1所述的磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝，其特征在于:所述一級連續(xù)閃蒸結晶器(2)為DTB真空結晶器；自DTB真空結晶器中部的溢流口溢出的含有細晶的料液被細晶消除泵(7)泵入細晶消除器(I)中進行加熱溶晶處理消除微晶，消除微晶的料液自細晶消除器(I)的出料口排出并從DTB真空結晶器下部的進料口進入DTB真空結晶器，形成一個循環(huán)回路；所述細晶消除器(I)為列管式換熱器，采取蒸汽加熱方式。
5.根據(jù)權利要求1或4任一所述的磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝，其特征在于:經(jīng)所述流程A處理后、進入流程B前的一次晶漿的溫度為60V 65°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磷酸二氫鉀連續(xù)結晶工藝，具體步驟為將待結晶料液通入一級連續(xù)閃蒸結晶器分離為一次清液、一次晶漿和二次蒸汽，一次晶漿自一級連續(xù)閃蒸結晶器排出進入二級連續(xù)冷卻結晶器，二級連續(xù)冷卻結晶器由Oslo結晶器和外冷器構成，一次晶漿在Oslo結晶器中分離為二次晶漿和二次清液，二次晶漿從Oslo結晶器排出進入稠厚器被分離為三次清液和三次晶漿，三次晶漿自稠厚器排出進入離心機被分離為磷酸二氫鉀固體和離心液，磷酸二氫鉀固體自離心機排出。本發(fā)明操作穩(wěn)定、能耗少、勞動強度低，極大提高了結晶工藝運行的穩(wěn)定性及產(chǎn)品質量，改善了操作現(xiàn)場的環(huán)境，降低了磷酸二氫鉀的生產(chǎn)成本。本工藝所用配套裝置占地面積小、產(chǎn)能高。
文檔編號C01B25/30GK103159194SQ20131012235
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權日2013年4月10日
發(fā)明者王 鋒, 于少華, 史昱 申請人:河北諾達化工設備有限公司