Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1990 года по МПК C01B25/22 

Изобретение относится к техноло-- гии получения фосфорной кислоты методом сернокислотного разложения различных природных фосфатов.

Цель изобретения - повышение вых Да качества получаемого сульфата кальция.

Пример 1. Измельченные марокканские фосфаты марки 70-72 BPL (остаток на сите 100 меш - 25,8%) и серную кислоту концентрат ией 98% вводят в первые реакторы установки для одно- или двухстадийного процесса. Содержание твердых продуктов в указанных реакторах регулируют посредством рециркуляции получаемой фосфорной кислоты, тогда как содержание . в жидкой фазе поддерживают посредством рециркуляции фильтров, поступаю1 хих с фильтров „ Количество вновь вводимых и ре11;иркулиру- емых реагентов подбирают таким образом, чтобы поддерживать первоначальный расход 12 м /т производимой при нахождении в реакционном объеме в течение 3 ч и при общей циркуляции и циркуляции через испаритель 4000%. При этом используют следуюгще- условия проведения реакции в первых реакторах: .температура 72°С., содержание твердых продуктов в пульпе 24%, содержание в жидкой фазе 43%, содержание серной кислоты в жидкой фазе 1,2%. Сульфат кальция осаждается в форме pJ -полугидрата и ангидрита II; содержание CaSO составляет 5% от общего количества сульфата кальци

Получаемые в виде стеклообразной массы кристаллы обладают хорошей фильтруемостьЮо Выход 96,5%. Образующиеся твердые продукты, представ- ляюгще собой об-полугидрат и ангидрит II, содержат примерно 6% кристаллизационной воды и 1,6% общего количества в твердой фазе из расчета на высугченный при 250°С продукт.

При проведении первого опыта, осуществляемого в одностадийной установке, все количество пульпы, удаляемое из цикла и соответствующее первоначальному количеству, фильтруют и после промывки .водой удаляют с фильтра„ Полученный таким образом остаток на фильтре содержит 1,8% общего содержания и имеет влах- ность 31% (из расчета на продукт, высушенный при 250°С) . Выход в продукт составляет 92,5%.

Во втором опыте 80% первоначального количества пульпы отводят на фильтр. Осадок, полученный после фильтрования, представляет собой

К)

0

5

0

5

0

р(.-полугидрат и ангидрит II. Его снова переводят в пульпу в реакторе второй стадии с использованием фильтрата от второй фильтрации и -оставшихся 20% пульпы.

В реакторах второй стадии условия (температура,концентрация серной кислоты и концентрация Р205. регулируют таким образом, чтобы получить с/.-полугидрат и ангидрит II (20% общего количества сульфата кальция)„

Таким образом температуру поддерживают равной 68°С посредством охлаждения. Содержание твердых продуктов опять доводят до 26% в результате рециркуляции фильтрата от второй фильтрации, содержание поддерживают равным 32% посредством использования фосфорной кислоты, а содержание свободной серной кислоты - равным 15%,

Первоначальный расход пульпы на второй стадии составляет 11 м при выдерживании пульпы в течение 3 ч в реакционном объеме. Кратность общей циркуляции 2500%, кратность циркуляции через испаритель 4000%. Осадок после фильтрования, состоящий из оС-полугидрата и ангидрита II, удаляют с фильтра. Осадок содержит 0,65% 6 воды из расчета на высушенный при 2500с продукт; влажность осадка равна 28%„ Выход Р-П в продукт 97% „

IПри проведении третьего опыта все количество пульпы, получаемое на первой стадии, подают на фильтр, а осадок об-полугидрата и ангидрита

IIпереводят на второй стадии в ди- гидрат и ангидрит II (10% общего количества сульфата кальция) в результате понижения температуры до 45 с. При этом используют следующие условия проведения реакции: содержание твердых продуктов в пульпе 48%, содержание 17% и содержание . 13%„ Расход пульпы составляет 5,5 м при времени вьщерживания в реакционных зонах 12 ч; кратность общей циркуляции соответствует 2500%, кратность циркуляции через испаритель 3500%

- Остаток, получаемый после фильтрования на фильтре, состоит преимущественно из дигидрата и ангидрита II, содержит 0,35% и 17,6% (из расчета на высуиенный при 250°С про- дукт) и имеет влажность 32%,, Выход P-2.j продукт 98,5%.

По известному способу фосфорную кислоту получают рязлчожением фосфатного сырья в присутствии циркулирующей пульпы смесью оборотной фосфорной и серной кислотами при организации циркуляциии реакционной пульпы через реакционные зоны (300-4000%), через вакуум-охлаждение (2000-4000%) внутри реакционной зоны (локальная, 500-2200%) с суммарной циркуляцией через реакп.иоиные зоны и вакуум-охлаждение не более 2500%, Разложение сырья ведут при концентрации серной кислоты 15-30 г/л (1,1-2,2%). Получаю фосфорную кислоту с 29-30% качестве побочного продукта хорошо фильтруюр51йся фосфогипс, содержавши

0,62-1,0% (общ.). Р205 96%

I

Пример 2. Измельченные фосфаты Флориды марки 70-72 BPL (остаток на сите 200 меш - 61,5%) подают в реакторы первого этапа совместно с концентрированной серной кислотой (98%). Содержание твер№1х продуктов и содержание в жидкой фазе поддерживают равньм аналогичным величинам, приведенным в примере 1. Первоначальный расход составляет 12,5 м /т получаемой времени пребывания в реакционных зонах 4ч. Общая циркуляция соответствует 2500%, циркуляция через испаритель 4000%.

Условия проведения реакции в различных реакторах первой стадии следующие: температура 78°С, содержание твердых продуктов в пульпе 23%, содержание в жидкой фазе 45%, содержание серной кислоты в жидкой фазе 1,5%. Сульфат кальция осаждают в форме oi -полугидрата и ангидрита II (7% общего количества сульфата кальция). Осадок получают в виде стеклообразных кристаллов, обладающих хорошей фильтруемоетью. Выход 95,5%. Осадок после фильтрования содержит примерно 6% Н, и 1,5% от общего состава твердой фазы из расчета на продукт, высушенный при 250°С.

В-первом опыте все первоначальное количество пульпы отфильтровывают и после промывки удаляют с фильтра осадок, содержап1ий 1,9% ,-при влажности 27,4%. Вьгход в продукт 92,5%.

Во втором опыте 80% первоначального количества пульпы фильтр тот, а остаток посЛе фильтрования, состоящий из об-полугидрата и ангидрита II

6

вновь переводят в пульпу с использованием фильтрата от второй фильтрации, а также оставшихся 20% от базо- вого количества пульпн.

Условия реакции на второй стад1Ш подбирают таким образом, чтобы получить (/ -полугидрат с ангидритом II в количестве 25% от общей массы сульфата кальция.

Температуру поддерживают плвной 72 G посредством охлаждения. Содержание твердых продуктов в пульпе вновь доводят до 26% посредством рециркуляции фильтрата со второй фильтрации. Содержание 5-составляет 34%, а содержание свободной серной кислоты 15%. Первоначальный расход пульпы на второй стадии 12 м при продол:кительности пребывания в реакционных зонах 2,5 чо Общая циркуляция 2500%, циркуляция через испаритель 4000%. Осадок полугидрата и ангидрита II, получаемый на фильтре содержит 0,80%

при 4,2% (в расчете на продукт, высушенный при 250 с), влажность осадка соответствует 28%. Выход в продукт 96%.

В третьем опыте все превоначальнее количество пульпы, получаемое на первой стадии, фильтруют, а полученный в результате фильтрования осадок переводят в дигидрат и ангидрит, причем ангидрит II составляет 10% от общего количества сульфата кальция в результате снижения температуры до 45 С. При этом используют следующие условия реакции: содержание твердых продуктов в пульпе 45% , содержание

Ре. жидкой фазе 15%, содержание в той же фазе серной кислоты 17%. Первоначальный расход составляет 6 м при времени пребывания в реакционных зонах 10 ч. Общая циркуляция 2500%,

циркуляция через испаритель 3500%, Осадок после фильтрования, представ- ЛЯЮ1ЧИЙ собой практически полностью смесь дигидрата и ангидрита II, содержит 0,33% PgOj. и 17,8% (в расчете на высушенный при 250°С продукт), влажность осадка соответствует 33,4% Выход продукт 98,5%.

Пример 3. Смесь измельченных фосфатов Кола и Марокко в соотношении 70:30 вводят в первые реакторы первой стадии установки.

Условия проведения реакции: первоначальный расход 10 NtVT получармой TjO при времени в реакЦионных зонах 3 ч; общая циркуляция ьиих, циркуляция через испаритель 4000%, температура 72°С, содержание в жидкой- фазе 43,5%, содержание серной кислоты.в жидкой фазе 1,5%. Сульфат кальция осаждают в форме рб-полугидрата и ангидрита II (примерно 8% от общего количества сульфата кальция). Указанный сульфат кальция получают в виде стеклообразных кристаллов с хорошей Фильтруемостьго Выход 97% „ Твердый продукт (oi-полу- гидрат и ангидрит II) содержит примерно 5,9% и 1,5% от общего количества твердой фазы из расчета на высушенный при 250 с продукт. В первом опыте все базовое количество пульпы фильтруют, и после промывки получают осадок ОС-полугидрата и ангидрита II, содержаний 1.6% Р 0

о .J.

серной кислоты 9%, Первоначальный расход составляет 5 м при продолжи тельности пребывания в реакционных зонах, равной 12 ч. Общая циркуляция 2500%, циркуляция через испаритель 4000%.,

Осадок на фильтре, состоящий из дигидрата и ангидрита II, содержит fO. 0,30% 17%-Н2,0 (из рас-чета на продукт, высушенный при 250 с) влажность осадка соответствует 35%. Выход в продукт составляет 98,5%.

15 Пример 4. Измельченные марокканские фосфаты марки 70-72 BPL и концентрированную серную кислоту (98%) вводят Б первые реакторы пер- . вой стадии.

20 Содержание твердых продуктов в указанных реакторах регулируют посредством рециркуляции получаемой фосфорной кислоты, тогда как содержание в жидкой фазе поддерживают посредством рециркуляции фильтров, получаемых на фильтрации.

Количество вводимых и рециркули- руемых реагентов регулируют таким образом, чтобы поддерживать первона30 чальный расход 10 MVT производимой РЗ ОЭ-ПРИ пребьшании реагентов в реак ционном объеме в течение 3 ч при общ циркуляции и циркуля1щи через испаритель в целом 4000%. На первой стапри 20%-ной влажности Выход Р oJ

в продукте составляет 94%.

Во втором опыте все первоначальное

количество пульпы, получаемой в ре- 25

зультате осуществления первой стадии,

фильтруют и на второй, стадии перево-

дят осадок с фильтра обратно в пуль- ; пу при таких условиях, которые обес- ; печивают получение -полугидрата и

ангидрита II, образующего 15% от : общего количества сульфата кальция.

В этом слзгчае температура равна 65°С.

Содержание твердых продуктов 24%, , содержание РоОс 30%. солеожаиттр i nn--

бодной H,so/if%. n;p::;:sLr/- с-35 ;c ::oLr::aT:и ;r ход на второй стадии составляет 11 мз f ...:. «2 С в при продолжительности пребывания в реакционных зонах, равной 2,5 ч; общая циркуляция 1500%, циркуляция через испаритель 4000%. Осадок на фильтре, состоящий из cvi -полугидрата и ангидрита II, содержит 0,75% и 5,2% HgO (в расчете на высушенный при продукт), влажность осадка составляет 36%. Выход в продукт составляет 96,5%.

В третьем опыте все количество пульпы, получаемое на первой стадии, фильтруют. Полученный при этом осадок Об-полугидрата и полугидрита II пере

.. V А - ...а. 1 у iJO. Oi, В

первой части и 72 с во второй части содержание твердых продуктов в реакционной пульпе 34%, содержание 7„0

40 в жидксй фазе 36%, содержание серной кислоты в жидкой фазе 0,3% в первой части и 1,25% во второй части„

Сульфат кальция осаждают в форме дигидрата Стеклообразные кристаллы

45 обладают хорошей фильтруемостью при выходе реакции 96,5%, причем твердый продукт, состоящий из дигидрата, с о- держит примерно 20% кристалл зацион- .ной воды и 1,6% от общего коли - -- .vj 4. fi. i ci J, JL Jlcptr

ВОДЯТ в дигидрат и ангидрит II (15% от общего количества сульфата кальция) посредством снижения температуры до . При .этом соблюдаются следующие условия проведения, операций; содержание твердых продуктов в пульпе 50%, содержание PgO, в жидкой фазе 19%, со держание в той же фазе

50

jf, у . v

чества твердой фазы из расчёта на вы- сушешадй при 250°С продукт,

В первом опыте первоначальное ко- . личество пульпы фильтруют.

Получаемый при этом осадок на . фильтре,, состоящий из дигидрата, переводят обратно в пульпу в реакторе второй стадии с использованием для этой цели фильтрата от второй фильтрации. В реакторах второй стасерной кислоты 9%, Первоначальный - расход составляет 5 м при продолжительности пребывания в реакционных , зонах, равной 12 ч. Общая циркуляция 2500%, циркуляция через испаритель 4000%.,

Осадок на фильтре, состоящий из дигидрата и ангидрита II, содержит fO. 0,30% 17%-Н2,0 (из рас-чета на продукт, высушенный при 250 с) влажность осадка соответствует 35%. Выход в продукт составляет 98,5%.

5 Пример 4. Измельченные марокканские фосфаты марки 70-72 BPL и концентрированную серную кислоту (98%) вводят Б первые реакторы пер- . вой стадии.

0 Содержание твердых продуктов в указанных реакторах регулируют посредством рециркуляции получаемой фосфорной кислоты, тогда как содержание в жидкой фазе поддерживают посредством рециркуляции фильтров, получаемых на фильтрации.

Количество вводимых и рециркули- руемых реагентов регулируют таким образом, чтобы поддерживать первона0 чальный расход 10 MVT производимой РЗ ОЭ-ПРИ пребьшании реагентов в реакционном объеме в течение 3 ч при общей циркуляции и циркуля1щи через испаритель в целом 4000%. На первой ста5

-

5 ;c ::oLr::aT:и ;r ;c ::oLr::aT:и ;r ...:. «2 С в

.. V А - ...а. 1 у iJO. Oi, В

первой части и 72 с во второй части содержание твердых продуктов в реакционной пульпе 34%, содержание 7„0

в жидксй фазе 36%, содержание серной кислоты в жидкой фазе 0,3% в первой части и 1,25% во второй части„

Сульфат кальция осаждают в форме дигидрата Стеклообразные кристаллы

обладают хорошей фильтруемостью при выходе реакции 96,5%, причем твердый продукт, состоящий из дигидрата, с о- держит примерно 20% кристалл зацион- ной воды и 1,6% от общего коли

jf, у . v

чества твердой фазы из расчёта на вы- сушешадй при 250°С продукт,

В первом опыте первоначальное ко- личество пульпы фильтруют.

Получаемый при этом осадок на ильтре,, состоящий из дигидрата, переводят обратно в пульпу в реактое второй стадии с использованием ля этой цели фильтрата от второй ильтрации. В реакторах второй ста I

дин ппдд,ржирпют г, yc;i(4 ;iH (rcMii ратуу)а, концентр 1ЦИЯ cennoii кпг.лоты н коние. j - фосфора), чтобы обеспечить получение у -полугидрата и ангидрита II (в количестве 5% от количества сульфата кальция),

Температуру тодлерживают равной 90°С посредством инжектирования пара содержание твердых продуктов вновь доводят до 30% посредством рециркуляции фильтратов от второй фильтрации, содержание поддерживают на уровне 24%, подавая фосфорную кислоту, а содержание свободной серной кислоты поддерживают равным 15%о

Первоначальный объем на второй стадии составляет 9 м при времени пребывания в реакционном объеме 1 ч, а циркуляция соответствует 2500%, Осадок после фильтрования, содержащий с 6-полугидрат и ангидрит II, удаляют с фильтра„ Осадок содержит 0,30% и 5,6% из расчета на высуигенный при 250°С продукт. Влажность осадка 18%. Выход продукт 98,8%.

Весь первоначальный объем пульпы, поступающ11й с первой стадии, фильтруют, а полученный при этом осадок дигидрата подвергают на второй стадии вторичной обработке с получением дигидрата при изменении температуры до в присутствии жидких серной и фосфорной кислот.

Условия обработки следующие: содержание твердых продуктов в пульпе 38%, содержание Р 17% и содер;;;а- ние 10%. Первоначальный объем 6,5 м при времени пребывания в реакционных зонах t,5 ч; общая циркуляция 2500% а циркуляция через испаритель 3500%. Осадок после фильтрования состоит практически полностью из дигидрата и содержит 0,95% РяОс-и 19,6% (из расчета на продукт, высушенный при ), содержание влаги в осадке 34%. Выход в продукт 96%,

I

Пример 5. Измельченные фосфаты Флориды марки 70-72 BPL подают . в реакторы первой стадии установки вместе с концентрированной серной кислотой (98%). Содержание твердых продуктов в указанных реакторах и концентрация .Р-2.5- соответствуют первоначальному объему равному 11 получаемой при времени пребывания в реакционных зонах 3,5 ч; об756

ная циркуляция 2500%, циркуляция через испаритель 4000%.

При осуществлении предлагаемого способа условия проведения реакции в различных реакторах первой стадии следуюп1ие: температура 78°С в первой части и 70°С во второй части, содержание твердых продуктов в пульпе 33%,

л содержание в жидкой фазе 38%, содержание Н S0, в жидкой фагзо 0,5% в первой части и 1,5% во второй части. Сульфат кальщгя осаждают в виде диг1вдрата, представляющего собой стеклообразные кристаллы с хорошей

0

0

фильтруемостью. Выход реакции 95,5%о Осадок, получаемый при фильтровании, содержит примерно 20% НО и 1,5% РлОс- от общего количества твердой фазы из расчета на высушенный при 250°С продукт. I

Б первом опыте все первоначальное количество пульпы отфильтровывают

5 и промывают осадок на фильтре с использованием для этой цели фильтров после второй .ф1шьтра1Ц1и, после чего удаляют осадок с фильтра. Содержание влаги в осадке равно 40%.

JQ Полученный осадок подвергают переработке на второй стадии с получением дигидрата при 80 с; содержание твердых продуктов в пульпе 34%, содержание 20% и содержание серной кислоты 8%. Первоначальное коли-

чество 8 м при продолжительности пребывания в реакционных- зонах 1,5 ч. Общая циркуляция соответствует 2500%, циркуляция через испаритель 3000%.

Осадок после фильтрования представляет собой дигидрат; содержание нем 1,1л, влажность равна 35%. Выход Р2.Г)5 в продукт 96%.

.с Во втором опыте, осугцествляемом в той же установке, 100% первоначального количества пульпы фильтруют. Осадок на фильтре в виде дигидрата вновь переводят в пульпу с использоQ ванием фильтратов от второй фильтрации .

Условия осуп1ествления реакции под- бирак т таким образом, чтобы на второй стадии получить ОС-полугидрят с небольшим количеством ангидрита II, составляю1чнм 5% от об1цего количества сульфата кальция.

Температуру ГЕоддерживают (тайной 92 С посредством инжектиро1)аиия водя-

5

11

ного пара. Содержание твердых продуктов в пульпе доводят до 28% посредством рециркуляции фильтратов после вт рой фильтрации. Содержание Р-0 составляет 22%, а содержание свободной серной кислоты - 10%, Первоначальный объем на второй стадии равен 10 м при продолжительности пребывания в.реакционных зонах- 1,0 ч, и общей циркуляции 2500%. Осадок полугидрата и ангидрита 11, после второй фильтрции содержит 0,35% 5,8% HjO из расчета на высушенный при 250°С продукт; содержание влаги в осадке составляет 20% „ Выход продукт

Уо у Ь% о

в третьем опыте все количество пульпы, поступающее с первой стадии, фильтруют и полученный при фильтровании осадок переводят в ангидрит II посредством понижения температуры до 55 ангидрит II составляет при этом 95% от общего количества сульфата калышя, а остальные 5% приходятся на долю дигидрата Условия реакции: содержание твердых продуктов в пульпе 40%, содержание Р, в жидкой фазе 15%, содержание 25%. Первоначальный объем 6 м при времени пребывания в реакционных зонах 1 ч„ Общая циркуляция соответствует 2500% циркуляция через испаритель 3500% Осадок на фильтре, со- стояушй преимущественно из ангидрита II, извлекают с фильтра„ Осадок содержит 0,38% Р,05- и 0,7% из расчета на высушенный при 250°С продукт; содержание влаги в осадке 40%,. Выход Р2.05 в продукт 98%,

Пример 6. Смесь измельченных фосфатов Кола и Марокко в соотношении 70:30 подают в первый реактор. Условия осуществления процесса следуюпще: первоначальный объем 10 производимой при продолжительности пребывания в реакционных зонах 3,5 ч, общая циркуляция 500%, циркуляция через испаритель 4000%, температура 80°С в первой части и 72°С во второй части, содержа- цие серной кислоты в жидкой фазе 0,4% в первой части и 1,5% во второй части. Сульфат кальция осаждают в форме дигидрата. Указанный сульфат представляет .собой стеклообразные кристаллы, обладающие хорошей фильт- руемостыо. Выход реакции равен 97%. Твердый продукт (дигидрат) содержит

1

кттоа1614756

10

примерно 19% HgO и 1,0% ,- в расчете на высзтценный при 250°С продукт.

При проведении первого опыта все количество пульпы, поступающее с первой стадии, фильтруют и на-второй стадии осадок вновь переводят в пульпу в таких условиях, чтобы обеспечить получение об-полугидрата и ангидрита II, который составляет 5% от общего количества сульфата кальция.

Температура при этом равна , содержание твердых продуктов - 30%, содержание свободной серной кислоты - 15%о Первоначальный объем на указанной второй стадии составляет 9 м при продолжительности пребывания в реакционных зонах 1,0 ч. Общая циркуляция 1500%. Осадок р6-полугидрата 20 и ангидрита II, получаемый на фильтре, содержит 0,28% и 5,8% в расчете на высушенный при 250ос продукт, содержание влаги в осадкр 18,5%. Выход P,2.s-в продукт 98,5%.

15

25 При провел .нии второго опыта все колшгество пульпы, получаемое на первой стадии, фильтруют. Полученный при этом осадок дигидрата подвергают взаимодействию с растворами при 30 6в С. При этом соблюдаются следующие условия проведения реакции: содержание твердых продуктов в пульпе 38%, содержание в жидкой фазе 19% и содержание серной кислоты 9%. Первоначальный объем составляет 9 м при продолжительности пребывания в реакционных зонах 1,2 ч; общая циркуляция 2500%, циркуляция через испаритель 4000%.

0 Образующийся осадок содержит дигидрат и ангидрит II (3% от общего количества получаемого на фильтре сульфата кальция), Осадок содержит 0,85% PiOg-H 18,5% в расчете

5 на высушенный при продукт. Содержание влаги в осадке 35%. Выход PjOj- в продукт 96,5%.

П р Р м е р 7 о Измельченные марокканские фосфаты марки 70-72 BPL и

Q концентрированную серную кислоту (98%) подают в первые реакторы первой стадии.,

Содержание твердых продуктов в реакторах регулируют посредством ре- 5 циркуляции получаемой фосфорной кислоты, тогда как содержание Р,0,.. в жидкой фазе поддерживают путем рециркуляции фштьтратов, получаемых после первой и второй фильтраций

Количество вводимых и рециркули- руемых реагентов подбирают таким образом, чтобы перврначальный объем составлял 12 м /т производимой при времени нахождения в реакционно объеме 3 ч Общая циркулятдия и циркляция через испаритель соответствую 4000%. В реакторах первой стадии по держивают следующие условия реакции температура 82°С в первой части и 72°С во второй части, содержание твердых продуктов в пульпе 24%, содержание в жидкой фазе 43%, содержание в жидкой фазе в первой части и 1,2% во второй части.

Сульфат кальция осаждает в форме Об-полугидрата и ангидрита II; содержанием CaSO 5% от общего количест ва.

Полученные стеклообразные кристаллы обладают хорошей фильтруемостью. Выход 96,5%, Образуюрщйся твердый продукт в форме 0 -полугидрата и ангидрита II содержит примерно.6% кристаллизационной воды и 1,6% PyOf от общего количества твердой фазы из расчета на высздченный при 250°С продукт.

В первом опыте 80% от исходного количества пульпы фильтруют.

Полученный таким способом осадок после фильтрования состоит из Об-полу гидрата и ангидрита II; его вновь переводят в пульпу в реакторе второй стадии с использованием фильтрата от второй фильтрации, а также оставшихся 20% пульпы.

В реакторах второй стадии поддер- живают такие условия (температура, концентрация серной кислоть и концентрация ), .чтобы обеспечить получение смеси (X.-полугидрата и ангидрита II (20% исходя из общего количества сульфата кальция),

Температуру поддерживают равной в8°С путем охлаждения. Содержание твердых продуктов поддерживают на Фовне 26% рециркуляцией фильтрата от второй фильтрации, содержание в фосфорной кислоте поддержива- |ют равным 32%, содержание свободной верной кислоты - равньм 15%.

Базовое количество на второй стадии равно 11 м при продолжительности пребывания я реакционном объеме 3 ч. Общая циркуляция соответствует 2500%, циркуляция через испаритель

1475614

4000%. Осадок, получаемый на фггпьтре и состоящий из od-полугидрата и ангидрита II, содержит 0,65% и 4,6% Н (из расчета на высушенный при 250 С продукт), влажность осадка 28%. Выход У2. в продукт 97%.

Во втором опыте все количество пульгы, получаемое на первой стадии, 10 фильтруют, а полученный при этом

осадок (Х -полугидрата и ангилрита II переводят на второй стадии в ДIiгид- рат и ангидрит II (10% от общего количества сульфата капьция) снижением 15 температуры до 45°С.

Условия, при которых осуществля- . ют операции, следуюгще: содержание твердых продуктов в пульпе 48%, содержание 17%, содержание 20 13%. Первоначальный объем составляет 5,5 м при продолжительности пребывания в реакционных зонах 12 Чо Общая циркуляция 2500%, циркуляция через испаритель 3500%. Остаток, получаемый 25 после фильтрования, представляет

собой преимухцественно дигидрат и ангидрит II и содержит 0,35% и 17,6% Н20 из расчета на высушенный при 250 С продукт; содержание влаги 30 в осадке 32%. Выход в продукт 96,8%.

Различные опыты в соответствии с описанными примерами производятся в установке производительностью 20 кг 35 VV 3 24 ч.

В примерах 1-3 в первом опыте используется установка, содержащая два реактора, во втором опыте - имеющая два реактора на первой и второй дд стадиях, а в третьем опыте - имеющая два реактора на первой стадии и четыре реактора на второй стадии, в примерах 4-7 в первом о пыте используется установка, содержащая три 45 реактора, во втором опыте - содержащая два реактора на первой и второй стадиях, а в третьем опыте - содержащая два реактора на первой стадии и один реактор на второй стадии. 0 Пример 8. Фосфат Phalaborna загружают в первый реактор первой стадии установки.

Рабочие условия следующие: основной расход 7 м /т получаемой 5 при продолжительности пребывания в реакционных зонах первого и второго этапов соответственно 6 ч и 1 ч, общая циркуляция 500%, циркуляция на испаритель 4000%, температура 85°С

1

ИсЯ TieppoM и 75 С ил втором этапе, со держание . в жидкой фазе 0,25% на Первом и 1% на втором этапах.

Сульфат кальция осаждают в форме диг 1драта. Этот сульфат находится в форме двойных кристаллов с хорошей фил 1труемостью. Выход от химического воздействия составляет 95,8%, твердые дигидратированные вещества содержат около 20% и 2,2% . в Ц|глом в твердой фазе в расчете на продукт, высушенный при 250 Сс

V первом варианте 80% основного дебета пульпы фильтруют. Осадок посл фильтрования репульпируют в реактор, второй стадии с фильтратами от второ фильтрации и оставшимися 20% пульпы. В стадии условия установленм для| получения 0 -полугидрата и ангидрит II, образующего 2% всего сульфат кальция,

Так, при 105 С содержание твердьк BeuitecTB составляет 28%, Для жидкости сод ержание составляет 22%, содержание свободной . - 10%„ Основной расход в этой стадии 9 м /ч при продолжительности пребывания в реакционных зонах 0,5 ч и общей циркуляции 1500%, Осадок о -полугйд- рага и ангидрита II, выгружаемый, из фильтра, содержит 0,25% и 5,8% исходя из продукта, высугченного npi ,, Содержание влаги в осадке i на фильтре составляет 19%,.

I Выход в расчете на содержание в отходах сульфата кальция выше 99%,

Во втором испытании, также осу- ществляемом в установке этого типа, 80% основного объема пульпы первой стадии фильтруют и полученный после фильтрации осадок, репульпируемый вместе с оставшимися 20% пульпы, превращают в ангидрит II, поддержива температуру 75°С, причем последний образует 60% всего сульфата калыщя, а оставшиеся 40% представляют собой поЛугидраТо Другие реакционные уело- вин следуювше: содержание твердых вейеств в пульпе 30%, в жидкой фазе содержание РЧ 20%, содержание 12%,. Основной расход 8 м при продолжительности пребьшания в реяк- ционных зонах 1,5 ч, общая циркуляция 2500%, устанавливаемая гщркуля- ция на испаритель 3500%с Осадок посл фильтрации, образованный главным об-

61Ь .

разом ангидритом- 1 и удлля. ь1ый из фильтра, содержит 0,30% и 327 в расчете на продукт, пысуиген- ный при 250 С, причем содержание влаги в осадке сос авляет 30%, Выход 98,5%„

Пример 9, Фосфат Флориды (Hookers Prairie) загружают в реакторы 1;ервой стадии установки, вместе с концентрированной 98%-ной серной кислотой. Содержание твердых веществ в реакторах составляет 20% для -концентрации 33%, номинальный расход 12 получаемой 2. при времени пребывания в реакционных зонах первого и второго этапов 5 и 1 ч, общая циркуляция 2500% и устанавливаемая циркуляция на испаритель 3000

Реакционные условия в различных реакторах этой первой стадии следующие: температура на первом и 70 С на втором этапах, содержание твердых веществ в пульпе 20%, содержание Р205-В жидкой фазе 33%, содержание . в жидкой фазе 0,6% на первом и 2,0% на втором этапах. Оставшийся в форме дигидрата сульфат кальция находится в виде двойных кристаллов с хорошей фильтруемостью Выход 95,5% и осадок после фильтрации содержит около 19% и 1,2% всего Pj. твердой фазе в расчете на сухой вес при высушивании при 250°Со

I

В первом испытании основной объем пульпы отфильтровывают и полученный осадок промьшают фильтратами от второй фильтрации и выгр-ужают. Он имеет влагу 38%,

Полученный осадок (после фильтрации) перекристаллизовывают на второй стадии в дигидрат и ангидрит II, причем последний образует 15% всего сульфата кальция при поддержании температуры 80°С, содержание твердых веществ в пульпе 20%, содержание P,jOg- 25%, содержание 4%, Основной расход составляет 12 м при продолжительности пребьгоания в реакционных зонах 2,0 ч; общая циркуляция 2500% и устанавливаемая циркуляция на испаритель 2000%,

Осадок после фильтрации образован главным образом дигидратом и ангид- ритом II, содержащим 0,7% PgO, 18,2 НйО исходя из продукта, высушенного при , содержание влаги 34%, Вы17

ход P,0 в отходах сульфата кальция выше 97,5%.

Во втором испытании, также осущесвляемом, в установке этого типа, весь основной объем пульпы первой стадии фильтруют и полученный после фильтрации осадок превращают в. ангидрит II снижая температуру до 30°С, причем последний образует 95% всего сульфата кальция,- а оставшиеся 5% представляют собой дигидрат. Другие реакционные условия следутоище: содержание твердых веществ в пульпе 45%, в жидкой фазе содержание 15% и содержание составляет 25%. Основной объем составляет 6 м при продолжительности пребывания в реакционных зонах 1,5 ч, общая циркуляция 2500%, устанавливаемая циркуляция на испаритель 3500%.

Осадок после фильтрации, образованный главным образом ангидритом II выгружаем1.1Й из фильтра, содержит 0,30% и 0,2% исходя из про- дукта, выс тиенного при 250 с, причем содержание влаги в осадке составляет 32%. Выход 98,5%.

Приме р 10. Измельченный Фосфат Марокко 70-72 BPL и концентрированную 98%-ную серную кислоту загружают в первые реакторы первой стадии установки.

Содержание твердого вещества в реакторах контролируют путем рециркуляции получаемой фосфорной кислоты, а концентрацию в жидкой фазе поддерживают за счет рециркуляции фильтратов, после первой и второй фильтра- ций„ Количество добавляемых и рецир- кулируемых реагентов такое, чтобы поддерживать основной расход tO м /т получаемой при пребывании на первом и втором этапах соответственно 4 и 1 ч, общая циркуляция и циркуляция на испаритель по 4000%. Реакционные условия в ваннах первой стадии следующие: температура 80 и 70°С на первом и втором этапах, содержание твердого вещества в реакционной пуль- 1пе 32%, содержание в жидкой фа- ise 43%, содержание . в жидкой фазе 0,3 и 1,0% на первом и втором этапах.

Сульфат калыщя .осаждают в форме 6i-пoлyгидpaтa и ангидрита II, причем содержание последнего составляет 2% от общего количества сульфата кальция.

т475618

Полученные двойные кристаллы обладают хорошей фильтруемостью. Выход 95,0%. Твердые вещества, образован- ные pd-полугидратом и ангидритом II, содержат около 6,1% кристаллизационной воды и 1,4% всего в твердой фазе в расчете на высуиюнный при 250°С продукт.

10 В этом испытании 70% основного дебита пульпы фильтруют.

Таким образом полученный осадок после фильтрации, образованный рС-по- лугидратом и ангидритом II, репуль- 15 пирук т в реактор второй стадии вместе с фильтратами после второй фильтра- . ции и оставшимися 30% пульпы.

В реакторах второй стадии температурные условия, концентрации 20 и последовательно регулируют

для получения 0 -полугидрата и ангидрита II в количестве 20% от всего сульфата кальция

Температуру поддерживают 60°С за 25 счет охлаждения. Содержание твердых веществ (34%) контролируют за счет рециркуляции.фильтров после второй фильтрации, содержание Р,,П поддер- ЖIiвaют равным 38% в фосфорной кисло- 30 те, содержание свободной серной кислоты поддерживается при 15%.

Основной расход второй стадии составляет около 9 м при пребывании в реакционном объеме 3 ч, причем об- щая цирк ля1щя 2500% и устанавливаемая циркуляция на испаритель 4000%. Осадок после фильтрации, содержащий CXL-пол у гидрат и ангидрит II, состой - . из менее 0,7% и 4,8% в рас- д0 чете на продукт, высушенный при содержание влаги в осадке 27%. Выход 97%.

Пример IT. Измельченный фосфат Флориды 70-72 BPL загружают в ре- д5 акторы первой стадии установки вместе с концентрированной 98%-ной серной кислотой. Содержание твердых веществ в этих реакторах составляет 26% для концентрации 52%, номинальный 0 расход 11 м /т получаемой при времени пребывания в реакционных зонах первого и второго этапов 1,5 ч общая циркуляция 2500%, устанавливаемая циркуляция на испаритель 4000%. Реакционные условия в раз.гтичных реакторах этой первой стадии следу- ющие: температура 75 и 65°С на первом и втором этапах, содержание твердых веществ в пульпе 26%. содержание

в жрщкой фазе 52%; содержание в жидкой фазе 0,85 и 2,5% на первом и втором этапах. Осадивишйся в форме (Х.-полугидрата и ангидрита II сульфат ,ия (образующий 12% всего суль- f ljiTa кальция) имеет вид двойных кри- с {галлов и хорошую .фильтруемость. Выход от химического воздействия составляет 94,5% и осадок после фильтрации содержит около 58% и 1,5% всей в твердой фазе в расчете на высушенный при 250°С продукт,,

В этом испытании основной расход гльпы отфильтровывают, осадок про- фильтратами от второй фильтрации и выгружают. Содержание влаги в нем 20%.

п.г

Полученный осадок перекристаллизо- въшают во второй стадии до дигидрата И: ангидрита II, причем последний образует 30% всего сульфата каль;:ия г(ри снижении температуры до 30°С, содержание твердых веществ в пульпе 62%, содержание Р. 15%, и содержащие 25%, Основной расход со- С1тавляет 4 м при продолясительности г|ребывания в реакционных зонах 18 Чо 4б1ч;ая циркуляция 2500%, устанавлива- е|мая циркуляция на испаритель 4000%. I Осадок после фильтрации образован х лавным образом дигидратом и ангид- т 1итом II, содержащим 0,2% Р2.5 в расчете.на продукт, высушенный , содержание влаги 30%. Вы- Ыод в расчете на содержание в .отходах сульфата кальция 99%.

Ф

ормула изобретения

1. Способ получения фосфорной кис- доты, включающий разложение измельченного фосфатного сырья обработкой оборотной фосфорной и серной кислота- 1ЯИ в нескольких зонах с образованием реакционной пульпы, состоящей из фосфорной кислоты и осадка сульфата кальция, вакуум-охлаждение пульпы н ее циркуляцию через реакционные

зоны в количестве 300-4000% от основ- 50 пентоксида фосфора в жидкой фазе

ного потока, через вакуум-охлаждение :в количестве 2000-4000% от основного потока, внутри каждой реакционной зоны в .количестве 500-2000% от основного потока, причем сумму циркуляции Через реакционные зоны и внутри каждой реакционной зоны поддерживают большей или равной 2500% от основного потока, отделение продукта от осадка

сульфата кальция фш1ьтраци;-й, промывку осадка и возврат пpo пIвныx вод в процесс, отличающийся

тем, что, с целью повышения выхода

продукта и качества получаемого сульфата кальция, процесс ведут в две стадии, первую стадию ведут в два этапа с образованием либо дигидрата,

либо об-полугидрата сульфата кальция, содержащего 2-12 мас„% ангидрита сульфата кальция, при поддержании следующего режима: концентрация в жидкой фазе пульпы пентоксида фосфора и

серной кислоты соответственно 33-52 и 0,25-2,5 мас,%, содержание твердого в пульпе 20-38 мас.%, температура 65-85 С, время 1,5-7,0 ч, отделяют продукт от осадка сульфатакальция,

промывают осадок растворами, образованными при фильтрации осадка на второй стадии, с возвратом промывных растворов на разложение, на второй стадии осадок сульфата калыщя либо

отмывают репульпацией в растворе фосфорной и серной кислот, либо пере- кристаллизовывают в другие гидратные формы при поддержании следующего режима: концентрация в жидкой фазе

пульпы пентоксида фосфора и серной кислоты соответственно 15-38 и 4-25 мас.%, содержание твердого в пульпе 20-70 мае0%, температура 30- 105°С, время 0,5-18,0 ч, осадок сульфата кальция, содержащего 2-95 масо% ангидрита сульфата кальция отделяют от раствора фильтрацией, промывают и раствор и промывные воды возвращают в процесс .

2. Способ поп, 1, отличающийся тем, что на первой стадии с последующей кристаллизацией дигидрата сульфата кальция первый этап ведут при 75-85 С и концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 0,25-0,60 мас.%, второй этап - при 72-75°С и концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 1-2 мас,% и на стадии поддерживают концентрацию

пульпы 33-38 мас.%, содержание .твердого в пульпе 20-38 мас.% и процесс ведут 3-7 ч.

. 3. Способ по п. 1,отлича- 55 ю Щ и и с я тем, что на первой стадии с последующей кристаллизацией -полугидрата сульфата кальция первый этап ведут при 75-82 с и концентра- Ц11и серной кислоты в жидкой фазе

2116

пульпы 0,30-0,85 мас.%. второй этап - при 65-72°С и концентрации серной кислоты в жидкой Лазе пульпы 1,0- 2,5 мас.% и на стадии поддерживают концентрацию пентоксида фосфора а жидкой фазе пульпы 43-52 мас.%, содержание твердого в пульпе 23-26 мас.% процесс ведут 1,5-7,0 ч.

4,Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что первую стадию ведут в один этап при 72-78 с и концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 1,2-1,5 мас.%.

1

5.Способ по п. 1, отличающийся тем, что репульпацию дигидрата сульфата кальция ведут при 75-80°С в течение 1,5 ч в растворе, содержащем 17-20 мас.% пентоксида фосфора, 8-10 мас.% серной кислоты при содержании твердого в пульпе 34- 38 мас.%о

I

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перекристаллизацию дигидрата сульната кальция в сульфат кальция,содержащего 3-95 мас,%. ангидрита сульфата кальция, ведут при 30-80°С в течение 1-2 ч в растворе, содержащем 15-25 мас.% денто- ксида фосфора, 4-25 мас.% серной кислоты, при содержании твердого в пульпе 20-45 мас.%.

475622

7.Способ по п. 1, отличаю- щ и и с я тем, что перекристаллизацию дигидрата в о/., -полугидрат сульфа5 та кальция, содержагпгй 2-60 мас.% ангидрита сульфата кальция, ведут при 75-105 с в течение 0,5-1,5 ч в растворе, содержащем .20-26 мас.% пентоксида фосфора, 10-15 мас.% серной кисло10 ты при содержании твердого в пульпе 28-70 мас.%.

8.Способ попп. 1и2, отл и- чающийся тем, что перекристаллизацию об-полугидрата сульфата каль5 ция в сульфат кальция, содержащий

15-25 мас.% ангидрита сульфата кальция, . ведут при 60-72 с в течение 2,5-3,0 ч -в растворе, содержащем 30-38 мас,% P, и 15 мас.% серной кислоты, при 0 содержании твердого в пульпе 34 мас.%,

9. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что перекристаллизацию od-полугидрата сульфата каль- 5 ция в дигидрат, содержащий 10-30 мас.% ангидрита сульфата кальция, ведут при 30-45°С в течение 10-18 ч в растворе, содержащем 15-19 мас.% ., и 9-25 мас.% серной кислоты, при содер- 0 жании твердого в пульпе 45-62 мас.%„ Приоритет по пунктам:

05.11.84 по пп.1,6-9 21.05. 85 по пп. 2-4

Изобретение относится к технологии получения фосфорной кислоты методом сернокислотного разложения различных природных фосфатов. Целью изобретения является повышение выхода P₂O₅ и качества получаемого сульфата кальция. Фосфорную кислоту получают разложением измельченного фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами в две стадии в нескольких реакционных зонах, вакуум-охлаждением образованной реакционной пульпы и ее циркуляцией через реакционные зоны в количестве 300-400% от основного потока, через вакуум-охлаждение в количестве 2000-4000% от основного потока, внутри каждой реакционной зоны в количестве 500-2000% от основного потока, причем сумму циркуляции через реакционные зоны и внутри каждой реакционной зоны поддерживают более или равной 2500% от основного потока. Первую стадию ведут в два этапа с образованием либо дигидрата, либо α-полугидрата сульфата кальция, содержащего 2-12 мас.% ангидрида сульфата кальция, при поддержании следующего режима : концентрация в жидкой фазе пульпы P₂O₅ и серной кислоты соответственно 44-52 и 0,25-2,5 мас.%, содержание твердого в пульпе 20-38 мас.%, температура 65-85°С, время 1,5-7,0 ч, отделяют продукт от осадка сульфата кальция, промывают осадок растворами, образованными при фильтрации осадка на второй стадии, с возвратом промывочных растворов на разложение. На второй стадии, осадок сульфата кальция либо отмывают репульцией в растворе фосфорной и серной кислот, либо перекристаллизовывают в другие гидратные формы при поддержании следующего режима : концентрация в жидкой фазе пульпы P₂O₅ и серной кислоты соответственно 15-38 и 4-25 мас.%, содержание твердого в пульпе 20-70 мас.%, температура 30-105°С, время 0,5-18 ч, осадок сульфата кальция, содержащий 2-95 мас.% ангидрита сульфата кальция, отделяют от раствора фильтрацией, промывают, раствор и промывные воды возвращают в процесс. Указанные отличия позволяют повысить выход P₂O₅ до 96,5-98,8% и снизить содержание P₂O₅ в сульфате кальция до 0,20-0,95%. 8 з.п. ф-лы.