Предлагаемое изобретение относится к технике получения трехзамещенного фосфата натрия нейтрализацией фосфорной кислоты содой до динатрийфосфата и гидроксидом натрия до тринатрийфосфата, выделением выпавших кристаллов тринатрийфосфата после охлаждения нейтрализованного раствора.
Известный способ получения тринатрийфосфата предполагает получение продукта кристаллизацей раствора, упаренного до содержания в нем 18,7% Р2O5 [1]. При этом товарным продуктом является двенадцативодный кристаллогидрат тринатрийфосфата. Низкая доля безводного фосфата (43%) в нем значительно увеличивает затраты на затарку, транспортирование и непроизводительные затраты у потребителя.
Для устранения данного недостатка раствор тринатрийфосфата подвергают сушке [2]. При этом процесс производства существенно усложняется, снижается его экологичность и экономичность из-за возрастания энергозатрат. Получаемый продукт в значительной мере (до 30%) подвержен гидролизу до двузамещенной соли, что понижает его качество.
Маловодный продукт выделяют либо введением в раствор 2-10-кратного избытка гидроксида натрия сверх стехиометрического на тринатрийфосфат [3], либо осаждают из неводного растворителя [4]. В обоих случаях продукт содержит дополнительные примеси, а себестоимость его существенно возрастает.
Тринатрийфосфат с повышенной долей основного вещества (47% безводной соли) в виде десятиводного гидрата получают медленным охлаждением отработанного раствора производства вискозного волокна [5].
В качестве прототипа предлагаемого изобретения принят наиболее близкий по технической сущности способ получения трехзамещенного фосфата натрия кристаллизацией раствора, полученного нейтрализацией фосфорной кислоты содой до динатрийфосфата и гидроксидом натрия до соотношения Na2O/Р2O5=3,0-3,1 [6].
Недостатком данного способа является низкая скорость фильтрации суспензии фосфата и значительные затраты на охлаждение растворов.
Задачей предлагаемого изобретения является создание режима нейтрализации раствора динатрийфосфата гидроксидом натрия, при котором достигаются условия кристаллизации хорошо фильтрующих кристаллов тринатрийфосфата в десятиводной форме и увеличение за счет этого общей производительности процесса.
Поставленная цель достигается ведением нейтрализации в две ступени. На первой стадии раствор динатрийфосфата нейтрализуют насыщенным раствором тринатрийфосфата при температуре 60-65°С до достижения соотношения Na2O/Р2O5=2,3-2,5, а на второй стадии - раствором гидроксида натрия при температуре 70-80°С, а охлаждение массы ведут со скоростью 7-9 град./час до температуры 53°С.
Пример 1.
К 100 г раствора динатрийфосфата с мольным отношением Na2O/Р2O3=2,05 и массовой долей динатрийфосфата 52% приливают при температуре 65°С раствор тринатрийфосфата, содержащий 25% трехзамещенной соли, до достижения соотношения Na2O/Р2O5=2,3. Далее в раствор добавляют 43 мас.%-ный раствор гидроксида натрия при температуре 80°С до соотношения Na2O/Р2O5=3,1. Нейтрализованный раствор охлаждают до 53°С со скоростью 9 град./час и выделяют выпавший кристаллогидрат на фильтре. Съем осадка на вакуум-фильтре при разрежении 400 мм рт.ст. составляет 1020 кг/м2·час. Масса осадка после сушки составляет 122 г и он содержит 20,5 мас.% Р2O5.
Примеры 2-18 сведены в представленную ниже таблицу.
В примерах 2-5 устанавливают влияние температуры на первой ступени нейтрализации раствора динатрийфосфата. При этом нейтрализацию проводят при значениях всех других параметров процесса, равных приведенным в примере 1.
В примерах 6-8 устанавливают влияние мольного соотношения Na2O/Р2O5, достигаемого в конце 1 ступени нейтрализации раствора динатрийфосфата. Значения остальных параметров поддерживают равными приведенным в примере 1.
В примерах 9-12 определяют влияние температуры на второй стадии нейтрализации раствора динатрийфосфата. Остальные параметры поддерживают аналогичными приведенным в примере 1.
В примерах 13-16 определяют влияние скорости охлаждения нейтрализованного раствора до 53°С при изменении начальной температуры раствора в пределах 70-80°С. Остальные параметры поддерживают аналогичными приведенным в примере 1.
В примере 17 охлаждение суспензии ведут до конечной температуры 50°С. Остальные параметры поддерживают аналогично приведенным в примере 1.
Пример 18.
100 г раствора динатрийфосфата с мольным соотношением Na2O/Р2O5=2,05, с массовой долей динатрийфосфата 52% и температурой 60°С смешивают с 35,8 г 43 мас.%-ного раствора гидроксида натрия с температурой 20°С. Полученный раствор тринатрийфосфата с мольным отношением Na2O/Р2O5=3,1 и температурой 106°С охлаждают до 53°С со скоростью 8,8 град./час. Съем осадка на фильтре составил 620 кг/м2·час. Масса осадка после сушки равна 78 г, и он содержит 20,1 мас.% Р2O5.
Таким образом, оптимальная температура на 1 ступени нейтрализации раствора динатрийфосфата равна 60-65°С и на 2 ступени 70-80°С.
При повышении температур нейтрализации возрастают затраты на охлаждение растворов и снижается скорость фильтрации суспензии (примеры 3, 4 и 11, 12).
При понижении температур ниже 60 и 70°С соответственно фильтрующие свойства осадков соли также понижаются (примеры 5 и 10).
При понижении степени нейтрализации на 1 ступени ниже соотношения Na2O/Р2O5=2,3 фильтрующие свойства кристаллов понижаются и съем осадка падает до 620-850 кг/м2·час (примеры 7 и 18).
Увеличение степени нейтрализации на 1 ступени сверх соотношения Na2O/Р2O5=2,5 существенно не меняет фильтрующие свойства кристаллов, тогда как производительность процесса нейтрализации понижается из-за увеличения объема возвратного раствора тринатрийфосфата (пример 8).
Увеличение скорости охлаждения раствора более 9 град./час приводит к ухудшению фильтрующих свойств кристаллов, падению съема осадка на фильтре и уменьшению доли P2O5 и качества получаемого продукта (пример 13).
При уменьшении скорости охлаждения ниже 7 град./час съем осадка и качество продукта высокие, но общая производительность процесса уменьшается в 1,2-1,5 раза.
При охлаждении раствора ниже 53°С (пример 17) или при проведении нейтрализации раствора динатрийфосфата в 1 ступень только гидроксидом натрия (пример 18) снижаются качество продукта (доля Р2O5=19-20,1%), съем осадка на фильтре в 1,4-1,5 раза, производительность второй стадии нейтрализации в 1,4-2 раза.
Предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом увеличить производительность процесса в 1,2-1,4 раза, увеличить производительность фильтрации в 1,4-1,5 раза и повысить содержание Р2O5 в продукте до 20,3-20,6 мас.%.
Источники информации
1. Позин М.Е. Технология минеральных солей, Л.: Химия, 1970, ч.2.
2. Авторское свидетельство №1544710, МКИ С 01 В 25/30. Способ получения моногидрата тринатрийфосфата (А.Ф.Гафарова, З.Л.Шевко, Н.Л.Абдуллина и др. №4325894/23-26; заявл. 10.11.87; опубл. 23.02.90, бюл. №7).
3. Реферативный журнал «Химия» М.: ВИНИТИ (РЖХ) 1998, реф. 16Л46П. Тринатрийфосфат (Йоахим Маркман, Руди Висембарски, Дарис Гисхир. Заявка 19515480. Германия. С 01 В 25/30. заявл. 27.4.95; опубл. 30.10.96).
4. Авторское свидетельство №592747, МКИ С 01 В 25/30. Способ получения безводных фосфатов натрия (Е.Д.Дзюба, В.В.Печковский, Г.И.Салонец. №2304276/23-26; заявл.29.12.75; опубл. 15.02.78, бюл. №6).
5. Авторское свидетельство №1775362, С 01 В 25/30. Способ получения десятиводного фосфата натрия (В.П.Ким, А.И.Селин, И.Т.Бондарев и другие. №4658489/26; заявл.03.03.89; опубл. 02.11.92, бюл. №42).
6. Реферативный журнал «Химия» М.: ВИНИТИ (РЖХ) 1977. реф. 6Л47П. Получение кристаллического ортофосфата натрия (Иноуе Тадаси, Комияма Тадаси, Ямасита Масао. Кл. 15 G1 (С 01 В 25/30) №51 - 11080; заявл. 03.03.71; №42-4134; опубл. 08.04.76).
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕМИВОДНОГО ДИНАТРИЙФОСФАТА | 2004 |
|
RU2277067C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДНОГО МОНОНАТРИЙФОСФАТА | 2007 |
|
RU2340549C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИСТОГО АММОНИЯ | 2010 |
|
RU2448045C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИНАТРИЙФОСФАТА | 2008 |
|
RU2372282C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИНАТРИЙФОСФАТА | 1995 |
|
RU2145572C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИНАТРИЙФОСФАТА | 1998 |
|
RU2147552C1 |
Способ переработки отработанной серной кислоты | 1991 |
|
SU1803380A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИНАТРИЙФОСФАТА | 1999 |
|
RU2149826C1 |
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ | 1997 |
|
RU2118613C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИПОЛИФОСФАТА НАТРИЯ | 2001 |
|
RU2200703C1 |
Изобретение относится к технике получения трехзамещенного фосфата натрия нейтрализацией фосфорной кислоты содой до динатрийфосфата и гидроксидом натрия до тринатрийфосфата, выделением кристаллов тринатрийфосфата после охлаждения нейтрализованного раствора. Способ заключается в нейтрализации раствора динатрийфосфата первоначально насыщенным раствором тринатрийфосфата при температуре 60-65°С до соотношения Na2O/Р2О5=2,3-2,5, а затем при температуре 70-80°С раствором гидроксида натрия и выделении тринатрийфосфата охлаждением нейтрализованного раствора со скоростью 7-9 град./час до температуры 53°С. Применение способа позволяет увеличить скорость фильтрации суспензии фосфата и соответственно производительность процесса в 1,2-1,4 раза, производительность фильтрации в 1,4-1,5 раза и повысить содержание Р2O5 в продукте до 20,3-20,6 мас.%. 1 табл.
Способ получения десятиводного тринатрийфосфата путем нейтрализации раствора динатрийфосфата раствором гидроксида натрия и выделения тринатрийфосфата охлаждением раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и экономичности процесса, нейтрализацию ведут первоначально насыщенным раствором тринатрийфосфата при температуре 60-65°С до достижения соотношения Na2O/Р2O5=2,3-2,5, а затем раствором гидроксида натрия при температуре 70-80°С и выделяют тринатрийфосфат охлаждением нейтрализованного раствора со скоростью 7-9 град/ч до температуры 53°С.
Видоизменение прибора для получения стереоскопических впечатлений от двух изображений различного масштаба | 1919 |
|
SU54A1 |
Способ получения тринатрийфосфата | 1971 |
|
SU439474A1 |
Способ получения тринатрийфосфата двенадцативодного кристаллогидрата | 1989 |
|
SU1701629A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИНАТРИЙФОСФАТА | 1999 |
|
RU2149826C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИНАТРИЙФОСФАТА | 1995 |
|
RU2145572C1 |
М.Е.Позин, Технология минеральных солей, Л., Химия, 1974, ч.2, с.1069-1070 | |||
US 4394358 А, 19.07.1983. |
Авторы
Даты
2006-04-27—Публикация
2004-02-13—Подача