Способ концентрирования фосфорной кислоты Советский патент 1986 года по МПК C01B25/234 

Изобретение относится к концентрированию фосфорной кислоты путем выпаривания фосфорной ки(1поты, полученной разложением фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот.

Цель изобретения - снижение содержания полуторных окислов и з меньше- ние энергетических затрат.

Пример. Фосф 5рную кислоту, полученную разложением фосфатного сырья - апатита смесью серной и фосфорной кислот, сост,ава, %: PjOp 28,3; F 1,9; 0 1,7, и температуры 70-80°С подают в вакуум-выпарной аппарат. Туда же одновременно подают водный раствор поверхностно-активного вещества, в качестве которого ис- г эльзуют смесь натриевых солей высши жирных кислот, смоляных кислот и лигнина. Соотношение компонентов в смеси составляет, %: 30,2, 63,7 и 6,1 соответственно. При этом количество смеси составляет 0,1 кг/т . Расход греющего пара составляет 2,59 т/т PjOg. Упаренная кислота содержит,% Pj,05 51,4; F 0,45; 0,87,

Пример 2. Фосфорную кислоту приведенного в примере I состава выпаривают аналогично примеру в присутствии смеси указанных компонентов, содержание которых составляет,%: 22,4; 67,4 и 0,2 соответственно . Смесь вводят в количестве 2,5 кг/т PjOy в виде 10%-ного водного раствора. Упаренная кислота содержит, %: 52,8; F 0,37; RjOg 0,84. Расход греющего пара составляет 2,64 т/т PjOjПример 3. Фосфорную кислоту приведенного в примере состава выпаривают аналогично примеру 1 в присутствии смеси калиевых солей высших жирных кислот, смоляных кислот и лигнина. Соотношение компонентов в смеси составляет, мас.%: 46.,5; 45 и 8.5. При этом количество смеси составляет 1,3 кг/т . Расход греющего пара составляет 2,51 т/т PjOy Упаренная кислота содержит,%г PjO.y 52,6; F 0,21; RjO 0,76.

Для обоснования выбранных пределов проводят опыты при м ак симальных, минимальных и запредельных значениях соотношений компонентов в смеси.

Результаты опытов, проведенных при различных количествах смеси,

а также результаты опытов при различных соотношениях компонентов сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, предлагаемое соотношение количества калиевых или натриевых солей высших жирных кислот, смоляных кислот и лигнина является оптимальным. Превьш1ение содержания одного из компонентов в смеси (опыты 11,13 и 15) или понижение содержания одного из компонентов в смеси (опыты 10,12 и 14) приводит к увеличению содержания полуторных окислов и фтора, т.е. не достигается поставленная цель.

Выпаривание фосфорной кислоты, полученной разложением фосфатного сьфья смесью серной и фосфорной кислот, сопровождается выделением в твердую фазу растворенных в исходной кислоте примесей - сульфата кальция, фторидов и кремнефторидов, фосфатов алюминия и железа и др. Кристаллизация примесей происходит как вследствие повышения их концентрации в растворе кислоты при выпаривании, так и вследствие высаливающего действия фосфорной кислоты, возрастающего по мере увеличения концентрации последней. Количество и характер кристаллизующихся примесей существенно зависят от условий осуществления процесса концентрирования кислоты. Выпаривание кислоты в присутствии поверхностно-активных веществ приводит к более полному вы- ;делению примесей из раствора и изме- Нению структуры осадка, образуемого кристаллами на теплообменных поверхностях. Более полное выделение примесей может быть объяснено cнижёниe остаточного пересыщения упаренной фосфорной кислоты, что приводит к повьш1ению качества ее вследствие меньшего количества растворенных в ней примесей. Присутствие поверхностно-активного вещества, адсорбируемого на гранях кристаллов, изменяет условия их взаимодействия, препятствует образованию плотного (монолитного) слоя осадка на теплопереда- ющнх поверхностях. Образующийся бо- лее рьпшый слой осадка имеет меньшее тепловое сопротивление, что приводит к увеличению коэффициента теплопередачи и, следовательно, к снижению расхода греющего пара. В результате по сравнению с известным способом в

3I

упаренной кислоте содержание фтора снижается в 2-4 раза, полуторных окислов в 1-4 раза, а также уменьшается расход .греющего пара на 15-25%, Использование в качестве поверхностно-активного вещества смеси натриевых или калиевых солей высших жирнь1Х кислот, смоляных кислот и лиг Нина, смеси солей высших жирных кислот и поливинилового спирта, полиак риламида обусловлено значительным различием поверхностных свойств крис галлов примесей и широким диапазоном условий их выделения и позволяет мо дифицировать свойства кристаллов в течение всего процесса выпаривания Выпаривание фосфорной кислоты в присутствии 0,1-2,5 кг/т PjiOy. указанной смеси обеспечивает повьшение качества упаренной кислоты и снижение энергетических затрат в широком диа555634

пазоне составов исходной фосфорной кислоты. При меньшем, чем 0,1 кг/т , количестве смеси качество jma- ренной кислоты и энергетические затраты изменяются незначительно по сравнению с известным способом. При большем, чем 2,5 кг/т количестве смеси имеет место частичная стабилизация примесей, что приводит

to к возрастанию содержания фтора и полуторньрс окислов, т.е. снижению качества упаренной кислоты.

Использование предлагаемого способа- концентрирования фосфорной 15 кислоты по сравнению с известным обеспечивает повышение качества кислоты за счет снижения полуторных окислов до 0,76-0,87% и фтора до 0,2-0,3%, а также снижение расхода 20 греющего пара до 2,5-2,65 т/т , т.е. на 15-25%.