СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЧИЩЕННОЙ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 2023 года по МПК C01B25/234 C01B25/235 C01B25/46 

Предлагаемое изобретение относится к способу получения очищенной фосфорной кислоты, используемой в качестве сырья для производства минеральных удобрений, качестве пищевой добавки с маркировкой Е338, входящей в состав кондитерских изделий, газированных напитков, сиропов, колбас, плавленых сырков, а также имеющей применение в косметике, стоматологии и в других сферах.

Известен способ получения очищенной концентрированной фосфорной кислоты из экстракционной фосфорной кислоты, включающий в себя обессульфачивание ее соединениями стронция при повышенной температуре и последующее осветление с отделением твердой фазы отстаиванием, отличающийся тем, что исходную фосфорную кислоту сначала смешивают с серной кислотой, взятой в количестве, необходимом до содержания в исходной кислоте 3-6% SО₄^2-, концентрируют полученную смесь при отдувке соединений фтора, одновременно адсорбируют на твердых носителях, а затем обессульфачивают при соотношении Sr^2+/SO₄^2- =1,07-1,2, причем все стадии процесса ведут при температуре 96-105°С (патент № 2229435, C01B 25/234, оп. 27.05.2004 г., Бюл. № 15).

Недостатком данного способа является довольно низкая производительность из-за слабой седиментации мелкодисперсного сульфата стронция. Даже с применением коагулянта осаждение осуществляется в течении двенадцати часов.

Известен способ получения фосфорной кислоты, включающий ступенчатую экстракцию фосфорной кислоты органическим растворителем - трибутилфосфатом с последующим разделением водной и органической фаз с получением экстракта и реэкстракцией фосфорной кислоты из него водой с проведением экстракции и реэкстракции с образованием эмульсии под воздействием воздуха в режиме пульсации, отличающийся тем, что в исходную ЭФК вводят соединения магния или стронция в количестве, обеспечивающем мольное соотношение Mg/SO₄ или Sr/SO₄, равное (1,1-10):1, а экстракцию ведут при объемном соотношении органической и водной фаз (2,5-8):1 (патент № 2214361, C01B 25/234, оп. 20.10.2003 г., Бюл. № 29).

Недостатком данного метода является плохое смешивание водной и органической фаз, в связи с чем наблюдается плохой массоперенос между водной и органической фазой. Данный эффект наблюдается как при экстракции, так и при реэкстракции.

Задача предлагаемого изобретения - выпуск очищенной экстракционной фосфорной кислоты пищевого качества.

Технический результат - получение очищенной экстракционной фосфорной кислоты комбинированным способом очистки с содержанием Р₂О₅ не менее 53% из слабой фосфорной кислоты с содержанием Р₂О₅ 18-22%.

Указанный технический результат достигается способом получения очищенной экстракционной фосфорной кислоты, включающий прием экстракционной фосфорной кислоты, осаждение гипса и осветление экстракционной фосфорной кислоты с помощью добавления мела, раствора полисульфида натрия и упаренной фосфорной кислоты с дальнейшей фильтрацией, в котором упаривают фосфорную кислоту, охлаждают и фильтруют, проводят экстракцию упаренной фосфорной кислоты органическим растворителем трибутилфосфатом, осуществляют паровую отгонку фтористых и органических примесей, упаривают фосфорную кислоту не менее чем до 75 масс.% по содержанию Н₃РО₄ и проводят угольную очистку.

Способ осуществляют следующим образом.

Сущность изобретения заключается в упаривании исходной экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) и очистке комбинированным способом с использованием органического растворителя - трибутилфосфата.

Исходную ЭФК с содержанием Р₂О₅ 18-22% подают на узел осветления и осаждения гипса, которого добиваются путем дозирования мела и раствора полисульфида натрия. Для снижения растворимости гипса в исходную ЭФК добавляют упаренную кислоту (75% по H₃PO₄) с расходом 7-10 м³/ч. В результате смешивания исходной ЭФК и упаренной кислоты ее концентрация составляет 40-42% по Р₂О₅ (или 55-58% по H₃PO₄). После осаждения гипса фосфорную кислоту подают на фильтр-прессы для очистки от нерастворимого осадка. Очищенную от гипса кислоту упаривают в выпарном аппарате до содержания Р₂О₅ = 55,3%. Выпарная батарея работает под вакуумом, поэтому температура упаренной фосфорной кислоты на выходе из аппарата не превышает 90°С.

Упаренную фосфорную кислоту подают на следующую стадию очистки, где ее охлаждают до температуры 40°С, а затем фильтруют на фильтр-прессах. Отфильтрованную и охлажденную фосфорную кислоту подают на экстракционную очистку. Экстракционную очистку кислоты осуществляют в каскаде экстракторов органическим экстрагентом трибутилфосфатом (ТБФ).

Реэкстракт фосфорной кислоты из сборника подают на очистку от фтористых и органических примесей в ректификационную колонну. В колонный аппарат также подают вторичный пар от выпарной батареи. В процессе продувки реэкстракта в паровую фазу выделяется остаточная часть фтористых соединений и органики, которые улавливают в конденсаторе. Очищенную кислоту из колонного аппарата подают в выпарной аппарат для упаривания до концентрации 75% по H₃PO₄ (54% по Р₂О₅). Выделившиеся в паровую фазу водяные пары направляют в ректификационную колонну в качестве продувочного пара. Упаренная очищенная ЭФК самотеком поступает в промежуточную емкость.

Из промежуточной емкости очищенную фосфорную кислоту подают на адсорбционные колонны, заполненные активированным углем для удаления остаточных органических примесей, образовавшихся в процессе экстракции фосфорной кислоты. Подачу осуществляют на одну из колонн, в то время как другая находится на регенерации паром. Предусматривается периодическая замена активированного угля в адсорбционных колоннах по мере снижения его поглотительной способности. После угольной очистки кислоту подают на фильтр-пресс. Фильтрат очищенной фосфорной кислоты собирают в емкость готового продукта.

Пример 1. В реактор с мешалкой ввели 9,467м³ исходной ЭФК с содержанием Р₂О₅ - 240 г/дм³, SО₄ - 20 г/дм³ (свободная серная кислота), F-18 г/дм³, плотность раствора 1,21 г/см³. Далее к раствору ЭФК медленно во избежание образования обилия пены ввели 210 кг мела, для снижения содержания свободной серной кислоты, имеющейся в растворе ЭФК. А также 207 кг натрия сульфида и 1,2 м³ H₃PO₄. Далее полученную пульпу направили на фильтрацию. Твердый осадок, отделенный от раствора, состоял в основном из сульфата кальция, а также взвеси частиц тяжелых металлов. Масса осадка составила 500 кг по влажному продукту. Содержание Р₂О₅ - 1,1% в сухом осадке. Раствор, полученный после фильтрации, отправили на стадию упаривания для снижения содержания гипса в полученном растворе, при достижении концентрации 40-42% по Р₂О₅ (или 55-58% по H₃PO₄) раствор повторно отфильтровали. Повторно отфильтрованный раствор объемом 4,025 м³ и содержанием Р₂О₅ - 569 г/дм³ охладили, отправили на стадию экстракции. В процессе экстракции образовалось 3,4 м³ раствора реэкстракта с содержанием Р₂О₅ – 497 г/дм³. Раствор экстракции направили на паровую отгонку раствора до остаточного содержания фтора и органических соединений, переходящих в раствор в процессе экстракции. Далее раствор отправили на упаривание до необходимых норм (53% Р₂О₅). Дополнительной стадией отделения органических соединений служила адсорбционная колонна, заполненная активированным углем. Раствор после стадии доупарки отправили в адсорбционную колонну, где прошел через слой активированного угля, адсорбирующего на себе остаточные количества органических соединений. Далее раствор направили на заключительную фильтрацию. Объем раствора после фильтрации 2 м³. Состав полученной фосфорной кислоты: Р₂О₅ - 53%, плотность 1,562 г/см³, массовая доля тяжелых металлов менее 0,0005%, массовая доля мышьяка 0,5ррм, массовая доля фторидов 0,001%, массовая доля сульфатов 0,05%, массовая доля железа 0,01%.

Пример 2. В реактор с мешалкой ввели 9,467 м³ исходной ЭФК с содержанием Р₂О₅ - 240 г/дм³, SО₄ -20 г/дм³ (свободная серная кислота), F-18 г/дм³, плотность раствора 1,21 г/см³. Далее к раствору ЭФК медленно во избежание образования обилия пены ввели 210 кг мела для снижения содержания свободной серной кислоты, имеющейся в растворе ЭФК. А также 231 кг натрия сульфида и 1,5 м³ H₃PO₄. Далее полученную пульпу направили на фильтрацию. Твердый осадок, отделенный от раствора, состоял в основном из сульфата кальция, а также взвеси частиц тяжелых металлов. Масса осадка составила 527 кг по влажному продукту. Содержание Р₂О₅ - 1,12% в сухом осадке. Раствор, полученный после фильтрации, отправили на стадию упаривания для снижения содержания гипса в полученном растворе, при достижении концентрации 40-42% по Р₂О₅ (или 55-58% по H₃PO₄) раствор повторно отфильтровали. Повторно отфильтрованный раствор объемом 4,2 м³ и содержанием Р₂О₅ - 575 г/дм³ охладили, отправили на стадию экстракции, В процессе экстракции образовалось 3,5 м³ раствора реэкстракта с содержанием Р₂О₅ - 515 г/дм³. Раствор экстракции направили на паровую отгонку раствора до остаточного содержания фтора и органических соединений, переходящих в раствор в процессе экстракции. Далее раствор отправили на упаривание до необходимых норм (53% Р₂О₅). Дополнительной стадией отделения органических соединений служила адсорбционная колонна, заполненная активированным углем. Раствор после стадии доупарки поступил в адсорбционную колонну, где прошел через слой активированного угля, адсорбирующего на себе остаточные количества органических соединений. Далее раствор направили на заключительную фильтрацию. Объем раствора после фильтрации 2,1 м³. Состав полученной фосфорной кислоты: Р₂О₅ - 53%, плотность 1,565 г/см³, массовая доля тяжелых металлов менее 0,005%, массовая доля мышьяка 1,7 ррм, массовая доля фторидов 0,001%, массовая доля сульфатов 0,05%, массовая доля железа 0,01%.

Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к способу получения очищенной экстракционной фосфорной кислоты, используемой в качестве сырья для производства минеральных удобрений, в качестве пищевой добавки, входящей в состав кондитерских изделий, газированных напитков, сиропов, колбас, плавленых сырков, а также имеющей применение в косметике, стоматологии и в других областях. Способ включает прием экстракционной фосфорной кислоты, осаждение гипса и осветление фосфорной кислоты с помощью добавления мела, раствора полисульфида натрия и упаренной фосфорной кислоты с дальнейшей фильтрацией. Фосфорную кислоту охлаждают и фильтруют, проводят экстракцию упаренной фосфорной кислоты растворителем трибутилфосфатом, осуществляют паровую отгонку фтористых и органических примесей, упаривают фосфорную кислоту не менее чем до 75% по весовому содержанию Н₃РО₄ и проводят угольную очистку. Техническим результатом изобретения является обеспечение метода получения очищенной фосфорной кислоты комбинированным способом очистки с содержанием Р₂О₅ не менее 53% из слабой фосфорной кислоты с содержанием Р₂О₅ 18-22%. 2 пр.

Способ получения очищенной экстракционной фосфорной кислоты, включающий прием экстракционной фосфорной кислоты, осаждение гипса и осветление фосфорной кислоты с помощью добавления мела, раствора полисульфида натрия и упаренной фосфорной кислоты с дальнейшей фильтрацией, в котором упаривают фосфорную кислоту, охлаждают и фильтруют, проводят экстракцию упаренной фосфорной кислоты органическим растворителем трибутилфосфатом, осуществляют паровую отгонку фтористых и органических примесей, упаривают фосфорную кислоту не менее чем до 75 мас.% по содержанию Н₃РО₄ и проводят угольную очистку.