Способ очистки фосфорной кислоты Советский патент 1979 года по МПК C01B25/22 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ Отличие данного способа от известного состоит в том, 4to процесс ведут непрерьгоно при кратности ступеней экстракции не менее трех; а также в том, что на одной из ступеней экстракции вводят соединения алюминия в количестве 0,05-3,0 вес.% в расчете на Р2О5 в кислоте, а на последней ступени водную фазу обрабатывают соединением. щелочного металла и/или аммония в количестве 0,5- 6,0 вес.% в расчете на PjOs в кислоте. Процесс очистки ведут по следующей технологической схеме. исходную фосфорную кислоту подвергают предварительной очистке от фтора добавлением двуокиси кремния, от сульфат-иона поср ством осаждения его кальцием в виде гипса и от органических примесей активированным углем. Затем предварительно очищенную фосфорную кислоту и органический растворитель, который неограниченно смешивается с водой и фосфорной кислотой, например изопропиловый спирт, смешивают в экстракционном сосу де в присутств ии ионов щелочных металлов или аммония. Образовавишеся при этом органическая и водная фазы противотоком вводят в icOHTakt друг с другом в серии нескольких последовательно подключенных экстракционных сосудов. Органическую фазу в одном из экстракционнь1х сосудов смешивают с соединением алюминия, в качестве которого могут быть использованы сульфат, ортофосфат алюминия, алюминат натрия, окись или гидроокись алюминия, причем их можно вводить как в твердом, так н в растворенном состоянии. Количестбо вводимого соединения алюми: ния определяется содержанием примеси фтора в очищаемой кислоте и составляет 0,053,0, предпочтительно 0,2-1,5 вес.% в расчете . на содержание пятиокиси фосфора в кислоте. Водную фазу в последнем экстракпио шом сосуде смешивают с соедине1шем щелочного металла и/или аммония, в качестве которого могут использованы ортофосфаты, карбонаты, окиси, гидроокиси. В расчете на содержание пятиокиси фосфора в фосфорной кислоте, соединение щелочного металла и/или аммония добавляют в количестве 0,5-6,0, предпочтитель но 1,5-4,0 вес.%. Указанные интервальные значения вытекают из количества катионных примесей (AI+Fe+Mg в сырой фосфорной кислоте, которое составляет 1-3%. Образовавшуюся при противоточной экстракции чистую фосфорную кислоту и содержаищи воду растворитель разделяют известным способом, например отгонкой растворителя. Содержащий воду органический раство ритель вновь возвращают для экстракции фос форной кислоты. Образовавшаяся в первом экстракционном сосуде водаая фаза содержит извлеченные из неочищенной фосфорной кислоты соедине1шя в виде фосфатов, фторидов и т.д. Содержание пятиокиси фосфора в этой фазе примерно 8-16, вес.% в расчете на содержание пятиокиси фосфора в фосфорной кислоте. Она может eJbiTb применена в качестве удобрений или предпочтительнее после отделения связанной в фосфатах фосфорной кислоты с помощью . серной кислоты она может быть переработана во второй серии экстракционных сосудов посредством добавления неограниченно смешивающегося с водой и фосфорной кислотой растворителя, например изопропилового спирта. При этой и последующей экстракции фосфорная кислота экстрагируется при образовании фаз Из ее водного или сернокислого раствора, причем отделенная водная фаза, которая выводится из цикла, содержит лишь 2-4 вес.% пятиокиСи фосфора в расчете на содержание его в Исходной кислоте. Образовавшуюся орга1шческую фазу, содержащую фосфорную кислоту, серную кислоту и воду, в последующих экстракционных сосудах второй серии вводят в контакт с водной, содержащей ионы щелочных металлов или аммония фазой из главной экстракции, промывают и наконец возвращают в первый сосуд главной экстракции. При последующей экстракции содержащую воду, ионы щелочных металлов или аммония фазу подают противотоком к органической фазе. Преимущественно она возвращается в процесс главной экстракции, например, совместно с неочищенной фосфорной кислотой. Эксперимен1ально установлено, что оптимальное число ступеней экстракции, обеспечивающее требуемую чистоту продукта, равно трем-пяти в зависимости от загрязненности исходной фосфорной кислоты. Пример. 1000 л/ч предварительно очищенной фосфорной кислоты, содержащей 45,5 вес.% пятиокиси фосфора, обрабатывают в миксере Сеттлера 5000 л/ч введенного в цикл изопропилового спирта и 1000 л/ч фазы, содержащей шшрт, воду и фосфорную кислоту и полученной на стадии обработки водной фазы серной кислотой, причем обработку ведут при 20-30°С. В результате непрерывно 200 л/ч водной фазы, содержащей загрязнения фосфорной кислоты. Верхнюю фазу, содержащую спирт, воду и фосфорную кислоту, противотоком вводят в контакт и промывают в батарее из пяти миксеров Сеттлера с 200 л/ч насыщенного раствора моноалкалифосфата, который получают в миксере Сеттлера добавлением 40 л/ч 50%-ного раствора гидроокиси натрия. Очищенную фазу, содержащую спирт, воду и фосфорную кислоту, нейтрализуют в миксере Сегглера 50%-ным раствором гидроокиси натрия до стадии мононатрийфосфата. Отделенную спиртовую фазу охлахедают и Применяют для дальнейшей очистки фосфорно кислоты. 200 л/ч водной фазы, которую получают при смешении фосфорной кислоты со спиртом в экстракционном сосуде, смещивают с 70 л/ч 75%-ной серной кислоты и производят обработку в системе из двух миксеров Сеттле ра 1000 л/ч введенного в цикл изопропилового спирта. При этой операции получают 116 л/ водной фазы. Фазу, которая содержит 3,0 вес.% :от использованной пятиокиси фосфора, отбра сьгаают или перерабатывают на удобрения. Фазу, которая содержит спирт, воду, серную кислоту и фосфорную кислоту, противотоком промывают в батарее из трех миксеров Сеттле ра 280 л/ч насыщенного раствора моноалкалифосфата, чтобы удалить из спиртовой фазы се ную кислоту. При этой обработке получают 200 л/ч водной фазы, которую подают с неочищенной фосфорной кислотой на стадию гла ной экстракции. Фазу, содержащую спирт, воду, фосфорную кислоту, которая еще содержит небольшое ко личество серной кислоты, подают в первый экстракционный сосуд главной экстракции. Результаты анализа очищенного раствора мононатрийфосфата (вес.%:) Fe0,0007 А1 0,0016 П p и м e p 2. Неочищенную фосфорную кислоту в соответствии с примером 1 обраба тывают по аналогаи с указаш{ым способом, однако в миксер Сетглера промьшиой батаре (состоящей из 5 миксеров) дополнительно дозируют 50 л/ч раствора сульфата алюлшния (80 г) А12Оз/ч, чтобы удалить ионы фтора, оставшиеся после предварительной очистки. Анализ очищенного раствора мононатрийфосфата дал следующие результаты (вес.%): Fe0,0004 А1 0,0016 Са 0,0007 Mg 0,0007 V0,0001 50з 0,0166 F0,0005 PiOs 33,0 П р- и м е р 3. Предварительно очищенную; фосфорную кислоту обрабатывают по аналогии со способом, указанным в примере 1, однако на последней стадии промывной батареи из пяти миксеров Сеттлера дозируют 45 л/ч 50%-нЬго раствора гидроокиси натрия и водную фазу, которая образовалась при смещении фосфорной кислоты со спиртом, смещивают с 130 л/ч 75%-;ной серной кислоты. Потери пятиокиси фосфора составляли 3,4 вес.% (в расчете на примененное количество PjOs в фосфорной кислоте).. Ниже представлены результать анализа очиенного раствора монснатрийфосфата (вес.%;) FO0,0007 , А1 0,0016 Mg 0,0007 Са- 0,0002 Ра О; 32,5 . ЗОз 0,03 F0,025 П р и м е р 4. Такую же фосфорную кисоту, что и в примере 3, обрабатывают по анаогии со способом, указанным в примере 3. днако на второй ступени промывной батареи з пяти миксеров Сеттлера дополнительно дозируют 55 л/ч раствора моноалюминийфосфата (содержание 7,5 вес.%). Очищеш1ЫЙ раствор мононатрийфосфата при нализе давал следующие результаты (вес.%): Fe 0,0005 А1 0,0016 Mg 0,0007 Са 0,0002 Р205 32,5 ЗОз 0,015 F0,0007 В таблице представлены сравнительные даные по степени очистки фосфорной кислоты звестными 1 и 2 и предлагаемым 1-4 способами (величины примесей выражены в вес.%, причем за основу взят раствор моноатрийфосфата концентрации 33 вес.%).

SOj Al - 0,0222 0,0111 0,0088 0,0222

Mg 0,0044 0,0033 0,0016 0,555 0,067 0,0007

Ca Как следует из таблицы, предложенный способ позволяет значительно снизить содержание примесей в фосфорной кислоте. Формула изобретения 1. Способ ошстки фосфорной кислоты органическим растворителем, который неограниченно смеишвается с водой и фосфор1гой кислотой в присутствии ионов щелочного металла и/или мония с последующим отделением фосфорной кислоты от органического растворителя, от л. ичающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, процесс ведут непрерывно при кратности ступеней экстракции неменее трех причем на одной из ступеней в органическую фазу вводят соединения алюми2,17 0,0133 0,0166 0,03 0,015

0,034 0,0007 0,0007 0,0007 .0,0007

0,0109 0,005 0,0005 0,025 0,0007

0,0010 0,0007 0,0007 0,0002 0,0002 0,019 0,0016 0,0016 0,,0016 0,0004 0,0007 0,0005 ния и на последней ступени экстракции водную фазу обрабать1ваот соединением шелочного металла и/иди. аммЬния. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что соединение алюминия вводят в количестве 0,05-3,0 вес,% в расчете на пятиокись фосфора в кислоте. 3.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что соединение щелочного металла и/или аммония вводят в количестве 0,56,0 вес.% в расчете на содержание пятиокиси фосфора в кислоте., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США № 3684438, кл. 423-321, 15.08.72. ,2. Патент Германии № 648295, кл. 12 С 25/18, 27.07.37. (прототип).