推荐一种固体磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺的制作方法

将乐信息网 http://www.jianglexinxi.cn 2020-10-18 11:17 出处:网络
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本发明属于聚合反应技术领域,尤其涉及融熔态磷酸二氢钾去除微量砷制备偏磷酸钾工艺。



背景技术:

偏磷酸钾是一种高度聚合的直链型聚磷酸盐,可有少量呈环状结构的三偏磷酸钾和环状结构的四偏磷酸钾等存在,为无色至白色玻璃状的块或片状,或为白色纤维状结晶或粉末。

目前国内偏磷酸钾的生产技术主要针对农用肥料产品和粘结剂,产品也只侧重于满足某些特定工业指标,纯度较低,还无法应用到食品添加剂领域,因而产品的价格也相对较低。此外,现行生产偏磷酸钾的原料磷酸二氢钾多为热法磷酸和氯化钾为原料制备,成本较高。相比之下,以湿法磷酸为原料制备工业级磷酸二氢钾,在此基础上进一步开发食用级偏磷酸钾产品则将具有更大的成本优势。

国际上对于食用级偏磷酸钾产品的性质包括主要成分(KPO3)的含量,重金属杂质含量、产品的粘度以及偏磷酸钾聚合体的形式等的要求较为严格。偏磷酸钾的制备通常是磷酸二氢钾加热到400℃时熔化成透明的液体,冷却后固化为不透明的玻璃状物质偏磷酸钾(KPO3)。在湿法路线生产磷酸二氢钾过程中,由于磷矿中含有砷元素,磷酸二氢钾中砷含量往往大于3ppm,达不到食品级磷酸二氢钾的要求。因此微量砷的去除是以湿法路线磷酸二氢钾为原料制备食品级偏磷酸钾工艺中非常重要的一个环节。

通常,磷酸二氢钾化学沉淀法除砷是在磷酸二氢钾溶液中加入一定的化学试剂与溶液中杂质砷形成沉淀与溶液分离,经过滤操作使沉淀与溶液分离,达到溶液中杂质砷的去除效果。如磷酸二氢钾溶液除砷加入一定量的五硫化二磷试剂,与溶液中的杂质砷进行反应,生成硫化砷沉淀而去除磷酸二氢钾溶液中的砷离子。

但化学沉淀法除砷砷含量难以达到ppm级,且磷酸二氢钾溶液需结晶、过滤、干燥后才能用于食品级偏磷酸钾的生产,不仅工艺过程繁重,而且结晶母液作为废水排放不利于环保。



技术实现要素:

本发明目的是在于提出一种固体磷酸二氢钾中除砷,同时不产生结晶母液而直接反应生成食品级偏磷酸钾的工艺。

为解决上述提出的问题所采用的解决方案为:一种固体磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺,在加热搅拌条件下,以氢卤酸与熔融状态的磷酸二氢钾反应,生成低沸点的卤化砷物质升华,直接继续加热脱砷后的熔融态磷酸二氢钾发生脱水聚合反应,制备食品级偏磷酸钾。

按上述方案,所采用的熔融状态的磷酸二氢钾含砷量为3~10ppm。

按上述方案,加热温度应控制在230℃-250℃,搅拌速度控制在150r/min-350r/min,反应时间在30min-90min。

按上述方案,所述的氢卤酸为氢氯酸、氢溴酸或氢碘酸。

按上述方案,当磷酸二氢钾(mol):氢卤酸(mol)=8-35:1时,食品级偏磷酸钾中砷的含量可降低至2.08ppm-2.92ppm。

按上述方案,脱水聚合反应的温度为500℃~700℃,反应时间为3h~4h,升温速率为6.7℃/min~25℃/min。

按上述方案,所述的食品级偏磷酸钾的粘度为6.5mPa·s~15mPa·s。

采用上述方法本发明的效果是:

1)磷酸二氢钾在熔融状态下除砷,氢卤酸与砷离子反应生成低沸点的AsCl3随着气体分离出去。该方法操作工艺方便,脱砷后固相熔融状态下的磷酸二氢钾便于食品级偏磷酸钾的制备;

2)在制备食品级偏磷酸钾的过程中,熔融态的磷酸二氢钾可直接进入偏磷酸钾反应合成装置,通过进一步升温来制备食品级偏磷酸钾。除砷过程可以衔接到后续的聚偏磷酸钾的工艺,两个工段无缝连接,可避免脱砷后磷酸二氢钾冷却后再升温熔融,减少了重复加热所带来的能量损耗;

3)磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺无需结晶、过滤工序,避免了磷酸二氢钾结晶母液难以利用的问题,工艺过程简单,且无废水排放;

4)磷酸二氢钾融熔除砷制备的食品级偏磷酸钾,其粘度达6.5mPa·s~15mPa·s。

具体实施方式

以下提供本发明一种固体磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺的具体实施方式。

实施例1

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率为150rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.03mol盐酸,反应30min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.82ppm。以升温速率为15℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例2

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.03mol盐酸,反应30min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.65ppm。以升温速率为15℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例3

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率350rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.03mol盐酸,反应30min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.44ppm。以升温速率为15℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例4

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.03mol盐酸,反应30min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.44ppm。以升温速率为15℃/min继续加热至600℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例5

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.03mol盐酸,反应30min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.52ppm。以升温速率为15℃/min继续加热至700℃好,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例6

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.03mol盐酸,反应60min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.22ppm。以升温速率为15℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例7

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.03mol盐酸,反应90min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.08ppm。以升温速率为15℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例8

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.06mol盐酸,反应60min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.58ppm。以升温速率为15℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例9

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.09mol盐酸,反应60min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.56ppm。以升温速率为15℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例10

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.12mol盐酸,反应60min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.54ppm。以升温速率为15℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例11

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.03mol盐酸,反应60min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.79ppm。以升温速率为6.7℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例12

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.03mol盐酸,反应60min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.80ppm。以升温速率为20℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

实施例13

称取136.09g磷酸二氢钾(含砷量5.33ppm)于500mL三口烧瓶中,在电子万用炉上加热至熔融状态(230℃到250℃),而后转移至恒温电磁加热器内,调节搅拌速率250rpm,缓慢升温至熔融状态,读出插入温度计数值,滴加0.12mol盐酸,反应60min,得到除砷后磷酸二氢钾,该磷酸二氢钾砷含量为2.78ppm。以升温速率为25℃/min继续加热至500℃,反应时间180min,制得偏磷酸钾。本发明微量砷的测试采用的是电感耦合等离子体发射光谱仪,由于砷含量非常低,所以用此法是各种分析方法中干扰最小的一种,分析准度高,灵敏度高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用来限制本发明,凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改,等同替代或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征:

1.一种固体磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺,在加热搅拌条件下,以氢卤酸与熔融状态的磷酸二氢钾反应,生成低沸点的卤化砷物质升华,直接继续加热脱砷后的熔融态磷酸二氢钾发生脱水聚合反应,制备食品级偏磷酸钾。

2.根据权利要求1所述的固体磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺,其特征在于:所采用的熔融状态的磷酸二氢钾含砷量为3~10ppm。

3.根据权利要求1所述的固体磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺,其特征在于:加热温度应控制在230℃-250℃,搅拌速度控制在150r/min-350r/min,反应时间在30min-90min。

4.根据权利要求1所述的固体磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺,其特征在于:所述的氢卤酸为氢氯酸、氢溴酸或氢碘酸。

5.根据权利要求1所述的固体磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺,其特征在于:当磷酸二氢钾(mol):氢卤酸(mol)=8-35:1时,食品级偏磷酸钾中砷的含量可降低至2.08ppm-2.92ppm。

6.根据权利要求1所述的固体磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺,其特征在于:脱水聚合反应的温度为500℃~700℃,反应时间为3h~4h,升温速率为6.7℃/min~25℃/min。

7.根据权利要求1所述的固体磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺,其特征在于:所述的食品级偏磷酸钾的粘度为6.5mPa·s~15mPa·s。

技术总结
本发明涉及融熔态磷酸二氢钾去除微量砷制备偏磷酸钾工艺,在加热搅拌条件下,以氢卤酸与熔融状态的磷酸二氢钾反应,生成低沸点的卤化砷物质升华,直接继续加热脱砷后的熔融态磷酸二氢钾发生脱水聚合反应,制备食品级偏磷酸钾。采用上述方法本发明的效果是:1)该方法操作工艺方便,脱砷后固相熔融状态下的磷酸二氢钾便于食品级偏磷酸钾的制备;2)除砷过程可以衔接到后续的聚偏磷酸钾的工艺,两个工段无缝连接,可避免脱砷后磷酸二氢钾冷却后再升温熔融,减少了重复加热所带来的能量损耗;3)磷酸二氢钾融熔除砷制备食品级偏磷酸钾的工艺无需结晶、过滤工序,且无废水排放;4)食品级偏磷酸钾粘度达6.5mPa·s~15mPa·s。

技术研发人员:丁一刚;骆万智;龙秉文;邓伏礼;刘生鹏;刘东;杨昌炎;何俊
受保护的技术使用者:武汉工程大学;湖北祥云(集团)化工股份有限公司
文档号码:201610844440
技术研发日:2016.09.23
技术公布日:2017.01.25

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