Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1989 года по МПК C01B25/46 

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты, полученной серно-кислотным разложением природных фосфатов с последующей жидкостной экстракцией и обработкой окислителями и адсорбентами, и может быть использовано в производстве технических, кормовых и пищевых фосфатов.

Целью изобретения является снижение содержания в продукте примесей.

придающих окраску продукту, и упрощение способа.

Природные фосфаты содержат органические примеси и другие примеси, обусловливающие цветность раствора фосфорной кислоты. Кроме того, в процессе переработки руды вводят органические вещества в качестве флотаторов, антивспенивателей, модификаторов кристаллообразования, экстра- гентов фосфорной кислоты. При полу

см

ченин пищевых (кормовых) фосфатов необходимо фосфорную кислоту очистит DT примесей, в частности органического происхождения, и.обесцветить. В примерах цветность растворов дают в единицах Apha согласно нормам Американского общества по испытанию материалов 2100-71 и в единицах El ТВР (ТБФ).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Известным способом серно-кислотной обработкой непрокаленного среднего фосфата кальция (фторида) получают фосфорную кислоту имеющую следующие характеристики: , %40

Органические вещества, ррт C/PjOj 2450 Цветовой показатель (Е1 ТБР) 10, н осадок сульфата кальция, который отделяют фильтрацией.

Производят обработку указанной кислоты для обесцвечивания с помощью активированного угля в виде порошка и гранул.

Фосфорную кислоту сначала нагревают при перемешивании в течение лру часов при в присутствии 0,40% от массы порошкообразного активированного угля товарной марки Ак- тибон С Фирмы Норит НЕ (Голландия), поверхность по БЭТ: 1052 .

После фильтрации кислота имеет цветовой показатель (Е1 ТВР) 3,2 и содержание органического углерода 1700 ррт/Р205. Полученную кислоту непрерывно подают в колонну с насадкой из гранулированного активированного угля (качества CAL фирмы ПИТТСБУРГ Кемикл Кампэни США с удельной поверхностью по БЭТ: ЮООм /г) из расчета 12 л/ч (сечение колонны 78 см, высота угольного слоя 220 см, масса активированного угля 7,5 кг), причем колонна теплоизолирована на 85-90 С. Выполненная таким образом колонна может служить для обработки 800 кг перед сбором кислоты с цветовым показателем (Е1 ТВР) 0,10. Полученная серная кислота содержит 1000 ррт органического углерода/Р505.

Полученную кислоту нагревают до 50°С в батарее из восьми смесителей- отстойников, затем подвергают экстрагированию противотоком с помощью три

0

5

0

5

0

5

бутилфосфата при отношении органическая фаза/водная фаза, равном 9. Органическую фазу промывают в батарее из семи смесителей-отстойников с помощью небольшого объема воды при отношении водная фаза/органическая фаза, равном 1/18, и, кроме того, на 5-й стадии вводят 50%-ный содовый раствор из расчета 30 г NaCH на килограмм PjOj, поданного на экстрагирование; затем производят реэкстрак- цию водой противотоком при 65 С в батарее, состоящей из пяти смесителей-отстойников, при отношении органическая фаза/водная фаза, равном 6. Отбирают из батареи очищенную фосфорную кислоту, имеющую:

, %21,5

Окраска, Apha 9 и концентрируют ее до содержания 62% под атмосферным давлением в две стадии с противоточным нагревом через стенку, включающим первую стадию, работающую при и предназначенную для доведения концентрации до 38% PjOj-, и вторую стадию, работающую при 150 С и предназначенную для окончательного концентрирования.

Кислота, полученная после пребывания при 150°С в течение 1,5 ч, име- ект окраску 420 Apha и содержит 250 ррт органического углерода/Р 0.

Затем полученную кислоту подвергают окончательному обесцвечиванию согласно нескольким вариантам:

а) часть кислоты обесцвечивают с помощью 5 г HjO/iL из расчета 100% на кг кислоты при в течение 15 мин (получают окраску 66 Apha), затем с помощью 0,5% активированного угля Актибон с в расчете на , при перемешивании в течение 2 ч при 120 С, Полученная кислота имеет окраску 5,5 Apha и содержит 70 ррт органического углерода в расчете на Р2 Oj ,

б)

кислоту с содержанием PjOj- 68%

обрабатывают 5 г . из расчета 100% при 130°С в течение 15 мин на кг кислоты. Полученная кислота имеет окрас0 ку 180 Apha. После разбавления до содержания PjО 5 62% И обработки в течение 2 ч при IZO C с помощью 5 г активированного угля Актибон получают кислоту с окраской 7 Apha

5 и 65 ррт органического углерода на

pjOs;

в) очищенную экстракцией сьфую фосфорную кислоту с содержанием

515

21,5% концентрируют до 55% при окончательной температуре 130°С, а затем поддерживают эту температуру в течение 2 ч для того, чтобы проявилась окраска. Окраска составляет 180 ЛрЬа а содержание равно 260 ррт.

в течеПолученную кислоту нагревают ние 15 мин при 130 С с использованием 5 г в расчете на 100% на кг кислоты. Окраска составляет 37 Apha. Затем производят перемешивание с 0,5 активированного угля Лк- тибон в течение 2 ч при 90°С Получают окраску 3 Apha, содержание 100 ppm. Указанная кислота вновь окрашивается до 14 Apha после концентрирования до 60% при атмосферном давлении (максимальная температура 155°С). Повторно кислота окрашивается лишь до 8 Apha, если ее концентрировать под пониженным давлением до содержания 60% так, чтобы не превышать температуры 110 С, то есть сохраняя температуру ниже температуры, при которой была получена 55%-ная кислота. Кислота, которую можно использовать в пищевых целях, до:жна содержать не более 70 ррт Сдрг и иметь цветность менее 10 Apha,

Пример 1 сравнительньп. Исходную фосфорную кислоту по примеру 1 с содержанием Р2.05 0% перед предварительным обесцвечиванием согласно настоящему изобретению подвергают эк- страгированию трибутилфосфатом согласно примеру 1, В этих условиях проводить непрерывную промышленную экстракцию невозможно вследствие большого периода времени, необходимого для разделения фаз в батареях смесителей-отстойников, С другой стороны, после очень длительного времени разделения на поверхности раздела фаз существует третья грязевая фракция черноватого цвета,

Пример2и сравнительный пример 2, В этих примерах в лабораторных условиях периодически сравнивают скорости отстаивания кислот, полученных из непрокаленного фосфата (фторида), Исходная фосфорная кислота, полученная серно-кислотным разложением сырья, содержит;

Pj05, по весу АО Органический углерод, ppm/P tOs 2250

0

0

5

0

5

10,6

Цветовой показатель, Е 1 ТВР

Опыты по экстрагированию на исходной фосфорной кислоте.

Контактируют 600 мл указанной кислоты при 50 С с 600 мл трибутилфосфа- та в качестве экстрагента в стеклянном цилиндрическом сосуде диаметром 12,5 см и высотой 24 см. Производят перемешивание фаз в течение 3 мин с помощью мешалки Рэйнери, снабженной турбиной центростремительного действия диаметром 5,5 см, вращающейся 5 со скоростью 800 об/мин и погруженной на 2/3 глубины жидкости. Останавливают мешалку и наблюдают за отстаиванием в зависимости от времени, которое исчисляют относительно предельной поверхности раздела. Результаты приведены в табл, 1,

Берут часть указанной исходной кислоты и обрабатывают ее по примеру 1 сначала порошкообразным, а затем гранулированным активированным углем. Получают предварительно обесцвеченную кислоту с цветовым показателем Е 1 ТВР 0,03, содержащую 650 ррт ., Предварительно обесцвеченную кислоту экстрагируют тем же способом с помощью трибутилфосфата и производят указанным методом оценку способности фаз к расслаиванию. Результаты приведены в табл, 1,

Таблица 1

Применяемая кислота

J1отстаивания

Исходная кислота из непрокаленной руды (фторида) Е1 ТВР 10,6 2250 ррт С/Р, 05 40%

Исходная кислота из руды, предварительно обесцвеченная с помощью активированного угля до Е1 ТВР: 0,03 650 ррт C/P Oj10% через 3 мин 30% через 6 мин 35% через 20 мин

25% через 1 мин 70% через 1,5 мин 100% через

2 мин 10 с

В не обесцвеченной предварительно кислоте появляются черноватые студе- нистые хлопья, которые скапливаются на поверх1;остях раздела, а растворитель окрашиваются в темно-коричневый цвет.

Эти опыты говорят о влиянии предварительного обесцвечивания согласно настоящему изобретению на способность фаз к отстаиванию в случае применения чистых растворителей. Разница в способности к отстаиванию и содержании студенистых веществ увеличивается при использовании растворителей, рецир- кулируемых после реэкстракции в случае необесцвеченной предварительно кислоты.

Пример 3. Готовят фосфорную кислоту обработкой непрокаленного фосфата концентрации 40% . Эта кислота имеет цветовой показатель Е1 ТВ 1,7 и содержит 400 ррт органического углерода/Р О 5Указанную исходную кислоту предварительно обесцвечивают на колонне с насадкой из гранулированного активированного угля при тех же условиях, что и в примере касается гранулированного активированного угля) без предварительной обработки с помощью порошкообразного активированного угля. Производительность колонны в данном случае составляет 2500 кг P.OJ при цветовом показателе по меньшей мере 0,10, в среднем полученная кислота содержит 130 ррт органического углерода/Р Оъ

5

0

5

0

При экстрагировании и деэкстраги- ровании указанной предварительно обесцвеченной кислоты способом, описанным в примере 1, получают очищенную кислоту, которую концентрируют с 23 до 62% при 150°С. При нагреве при 150°С полученная кислота снова окрашивается (окраска 2АО ЛрЬа) и содержит 82 ррт органического угле- рода/PjO 5.

Окрашенную кислоту с содержанием Р2,05 62% обрабатывают в течение 15 мин при 60°С с помощью 5 г . в расчете 100% на кг кислоты. Получают кислоту с окраской 85 Apha. Эту кислоту обрабатывают О,5%-активиро- ванного угля Лктибон С (Норит ИВ) в расчете на в течение 2 ч при 120 С. После фильтрации получают кислоту с содержанием Р2.0,, 62% с окраской 7 ЛрЬа, содержащую 28 ррт органического углерода/Р2.05.

В табл. 2 даны варианты очистки кислоты вне заявленных интервалов, а также воспроизведены примеры (1 и 2) по прототипу. Во всех примерах есть операции предварительной очистки на активированном угле и экстракция трибутилфосфатом.

Таблица2

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты, полученной сернокислотным разложением природных фосфатов, с последующей жидкостной экстракцией трибутилфосфатом и обработкой автивированным углем и окислителем и может быть использовано в производстве технических, кормовых и пищевых фосфатов. Целью изобретения является снижение содержания в продукте примесей, придающих окраску продукту, и упрощение способа. Фосфорную кислоту получают обработкой непрокаленных фосфатов серной кислотой, отделением осадка сульфата кальция фильтрацией, обработкой отфильтрованного водного раствора фосфорной кислоты активированным углем при 50°С в течение 2 ч в количестве 0,4% от массы P₂O₅, жидкостной экстракцией фосфорной кислоты из очищенного раствора трибутилфосфатом, водной регистракцией, концентрированием водного реэкстракта до 55 - 62% P₂O₅, обработкой концентрированного раствора перекисью водорода в течение 15 мин при 110 - 130°С с последующей обработкой активированным углем при той же температуре. Получают фосфорную кислоту с содержанием органического углерода менее 70 PPM/P₂O₅ и цветностью менее 10 ед. APHA. 2 табл.

Из данных табл. 2 следует, что об- 50 Формула изобретения

работка только перекисью водорода или активированным углем недостаточна для снижения цветового показателя продукта.

При температуре обработки ниже (№ 3) и концентрации обрабатываемой кислоты нугае 50% (№ 4) цветовой показатель продукта остается по- вьш)енным.

55

Способ получения фосфорной кислоты, вкдючающий обработку непрокаленных фосфатных руд серной кислотой, отделение осадка сульфата кальция фильтрацией, жидкостную экстракцию фосфорной кислоты из водного раствора трибутилфосфатом, отделение насыщенного фосфорной кислотой трибутил

Способ получения фосфорной кислоты, вкдючающий обработку непрокаленных фосфатных руд серной кислотой, отделение осадка сульфата кальция фильтрацией, жидкостную экстракцию фосфорной кислоты из водного раствора трибутилфосфатом, отделение насыщенного фосфорной кислотой трибутил9152657910

фосфата от обедненного водного раст- жидкостной реэкстракцией обрабатывают вора, реэкстракцию фосфорной кислоты активированным углем в количестве из трибутилфосфата водой, концентри- 0,4% от массы в течение 2 ч при рование водного реэкстракта с после- 50°С, концентрирование ведут до кон- дующей обработкой его окислителем центрации , равной 55-62 мас.%, при нагревании и активированным уг- причем в качестве окислителя испольлем, отличающийся тем,( зуют перекись водорода, обработку ею что, с целью снижения содержания в ведут 15 мин и обработку концентрипродукте примесей, придающих окраску рованного реэкстракта активированным продукту, и упрощения способа, вод- углём и перекисью водорода аедут при ный раствор фосфорной кислоты перед 110-130°С.