Способ считки фосфорной кислоты Советский патент 1980 года по МПК C01B25/22 

Изобретение относится к способам очистки фосфорной кислоты, которая Широко используется в. производстве удобрений. Известен способ очистки фосфорно кислоты путем обработки раствора фосфорной кислоты солями калия, нат рия, бария в виде хлоридов, сульфатов, нитратов, карбонатов и фосфато при температуре не выше 40°С. Недос татком этого способа является очист ка кислоты только от примесей фтора И . Известен также способ очистки фо форной кислоты путем смешивания ее с неограниченно смешивакадимся с водой органическим растворителем, в качестве которого используют изопро панол или диоксан, при соотношении фосфорной кислоты к растворителю 1:0,25-20 при .5-100°С с образованием фазы фосфорная кислота - растворитель и водной фазы, содержащей органические примеси с последующим отделением водной фазы от фазы органический растворитель - фосфорная кислота и отделением нерастворимого остатка. Затем отделенную от водной фазы фазу растворитель - фосфорная кислота разделяют путем обработки основным щелочным соединением на две фазы - на водную фазу моноортофосфата щелочного металла и на растворитель. На третьем этапе регенерируют фосфорную кислоту и водной фазы моноортофосфата щелочного металла. Выведенный из цикла органический растворитель дополнительно подвергают концентрированию. Недостатком этого способа является его сложность, обусловленная необходимостью многостадийного разделения жидких фаз, необходимостью предварительного десульфированйя и дефторирования фосфорной кислоты, необходимостью обезвоживания органического растворителя 2 . Целью изобретения является упрощение способа очистки фосфорной кислоты. Поставленная цель достигается предложенным способом очистки фосфорной кислоты путем смешения ее с неограниченно смешивающимся с водой органическим растворителем, в качестве которого используют соединение, выбранное из группы: сульфолан, диметилсульфоксид, диэтилгликоль, этиленгликолевый моноэтиловый эфир, этиленгликолевый монобугиловый эфир, диэтнленгликолевый монобутиловый эфир, ацетат этиленгликолевого монометилового эфира, N-метиллирролидин или 3-метоксибутанол, причем фосфорную кислоту смешивают с растворителем в объемном соотношении 1:0,3-30, полученную смесь нагревают до 90-200 0 до удаления из нее 95-100%, содержащейся в ней воды,после чего отделяют нерастворимый осадок и регенерируют фосфорную кислоту из раствора. Возможно добавление к смеси фосфорной кислоты с органическим растворителем фосфатов, карбонатов, сульфатов или гидроокисей щелочнЕлх металлов в количестве 100-300% от стехиометрически необходимого для связвания примесей, а также добавление к очищаемой фосфорной кислоте серной кислоты в количестве 0,1-8,0 ве в расчете на , содержащийся в фосфорной кислоте.

Отличиями предложенного способа являются органические растворители, соотношение фосфорной кислоты и оргнического растворителя, температурный режим обработки смеси, а также вводимые в кислоту добавки и их количество .

Целесообразность выбранных концентраций и режима обусловлено следующим: при экспериментальном исследовании было обнаружено, что при экстракционной очистке фосфорной кислоты неограниченно смешивающимися с водой органическими растворителями может быть достигнут особенно высокий эффект разделения, если подлежащую очистке фосфорную кислоту смешивать в объемном соотношении 1:0,3-30 с растворителем,температура кипения которого лежит выше температуры кипения воды или азеотропной смеси, образующейся из воды и растворителя. Было определено, что в качестве таких растворителей могут использоваться соединения выбранные из группы: сульфолан. диметилсульфоксид, диэтилгликоль, этиленгликолевый моноэтиловый эфир, этиленгликолевый монобутиловый эфир, днэтиленгликоЛевый М9нобутиловый эфир, ацетат этиленгликолевого монометилового эфира, -метилпирролидин-ИЛИ 3-метоксибуханол. Выбор температуры, при которой удаляется несвязанная вода из смеси (90-200 0) обусловлен свойствами растворителей и азеотропов растворителей с водой. Для успешного использования регенерированных растворителей из них должно быть удалено 95-100% воды. Добавление к смеси фосфорной кислоты и растворителя фосфатов, карбонатов, сульфатов или гидроокисей щелочных металлов необходимо для осалодения анионных примесей. Количество доСавок (100-300% от стехиометрически необходимого на осаждение примесей) определено экспериментально. Для этой же цели к фосфорной кислоте добавляют 0,1-8,0% сернойкислоты в расчете на Р О, содержащийся в фйсфорной кислоте.

Предложенный способ позволяет упростить процесс за счет того, что его ведут практически в одну стадию избегая многостадийное разделение жидких фаз, предварительное десульфрование и дефторирование фосфорной кислоты, обезвоживание органическог растворителя.

Пример 1.1кг фосфорной кислоты, содержащей 28,2% фосфорного ангидрида и 0,71% железа/ 0,91% алюминия, 0,83% сульфат-иона и 2,7% фторид-иона, смешивают с 1,4 кг 3-метоксибутанола (объемное соотношение 1:2) ив реакторе, снабженном мешалкой и насадкой, нагревают до 135°С. Дистиллят (0,65 кг), содержащий воду и азеотропноотогнанный 3-метоксибутанол, улавливают. От суспензии экстракта после охлащзения отделяют осадок - 75 г, содержащий 56,2% фосфорного ангидрида. Прозрачный экстракт (1,675 кг), содержащий 0,24 кг фосфорного ангидрида, имеет 85% общее содержание фосфорного ангидрида. Этот экстракт смешивают с щелочным раствором, который состоит из 0,135 кг едкого натра и 0,18 кг дистиллята. 3-метоксибутанол, отделяющийся при растворении едкого натра в изеотропной смеси дистиллята, рециркулируется. Из насыщенного раствора дигидрофосфата натрия, образующегося при смешении, кристаллируют кристаллы гидрата дигидрофосфата натрия, в которых содержится 0,238 кг фосфорного ангидрида. Выход PgOg - 99% в расчете на содержание фосфорного ангидрида в экстракте. Осадок (75 г растирают с 90 г концентрированной серной кислоты, после чего к смеси добавляют 50 г воды и вводят 310 г 3-метоксибутанола и проводят дегидратирующий нагрев до 135с. После охлаждения осадок отфильтровывают. Экстракт содержит 40 г фосфорного ангидрида и 0,65 г примеси железа и 11 г примеси сульфат-иона. Он вместе с сырой кислотой вновь вводися в реактор. Этой операцией потери фосфорного ангидрида снижают .до 1% фосфорного ангидрида от общего количества, введенного с сырой фосфорной кислотой.

Пример 2,1кг фосфорной кислоты, содержащей 52,6% фосфорного ангидрида; 0,39% железа, 0,29% алюминия, 7,3% сульфат-иона и 1,2% фторид-иона, смешивают с 7 кг двуокиси кремния, 32 г углекислого натрия, 21 г углекислого кальция и 1,11 кг 3-метоксибутанола и подвергают экстракции так же, как в приме ре 1. Получают 0,21 кг дистиллята, О,138.кг осадка и 1,803 кг экстракта с содержанием 0,483 кг фосфорного ангидрида. Для получения дигидрофосфата натрия экстракт смешивают с щелочньдм раствором, который состоит из 272 г гидроокиси натрия всего количества дистиллята и 120 г водьз. Метоксибутанольную фазу, содержащую 5 г фосфорного ангидрида рециркулируют. Выход фосфорного ангидрида в ДЦ1 гидрофосфат натрия 91% в расчете на исходное содержание фо форного ангидрида в сырой кислоте. С целью регенерации фосфорного ангидрида, содержащегося в осадке, 138 г осадка переводят в растворимую форму обработкой 83 г концентрированной серной кислоты. После охлаждения смесь смешивают с 50 мл воды и 330 г метоксибутанола. Экстракт содержит 36 г фосфорного ангидрида 0,2 г железа и 11,5 г сульфат-иона. Он вместе с сырой кислотой вновь вводится в основной реактор. Потеря фосфорного ангидрида снижается до 1,3%. Пример 3. 1 кг фосфорной кислоты, содержащей 30,0 вес фосфорного ангидрида; 0,57% железа; 0,58% алюминия, 6,5% сульфат-иона и 3,6% фторид-иона, смешивают с 20 г углекислого натрия 13 г углекислого калия и 7 г двуокиси кремния и после этого подвергают экстракции 1,38 кг метоксибутанола. Осадок отделяют от раствора. Далее процесс ведут также, как и в примере 1. Получают 1,680 кг экстракта, содержащего 270 г форфорного ангидрида, 619 г дистиллята и 110 г осадка. Для получения дигидрофосфата натрия экстракт смешивают со щелочным раствором, содержащим 150 г гидроокиси натрия и 191 г дистиллята. Выход фосфорного ангидрида в дигидрофосфат натрия 88,5% в расчете на исходное содержание фосфорного ангидрида в кислоте, Метоксибутанольную фазу, содержащую 4 г фосфорного ангидрида, рециркулируют . Для регенерации .Фос.Фата, содержащегося в осадке,110 г осадка обрабатывают 64 г концентрированной серной кислоты, 60 мл воды и 265 г метоксибутанола. Экстракт, содержащий 26 г фосфорного ангидрида,О,5 г железа и 13 г сульфат-иона, рециркулируется в процессе. Общие потери фосфорного ангидрида составляют 1,35%. . Пример 4. Процесс ведут так же, как и в примере 1, различными растворителями, используя соотношение растворителя к сырой фосфорной кислоте 2:1. Результаты очистки кислоты различными растворителями отражены в таблице.

12,7 4130 2410

14,2 2070 547 15,8 1870 1490 13,3 2700 1230

14,0 2029 1787

12,6 560 4800

Пример 5.1кг фосфорной кислоты такой же, как и в примере 3, обрабатывают 20 г углекислого натрия, 13 г углекислого калия и 7 г двуокиси кремния и смешивают с 2,77 кг 3-метоксибутанола. Выпавшие в.оссщок примеси - 94 г отделяют. Прозрачный раствор смешивают 10 щелочным раствором, содерж,ащим 158 г гидроокиси натрия и 175 г дистиллята. При этом раствор разделяется на две фазы - верхняя содержит метоксибутанол и часть воды нижняя - гидрофосфат натрия в водном растворе. После упаривания и сушки получают 469 г дигидрофосфата натрия, содержащего 277,5 фосфорного ангидрида. Это соответствует выходу 92,5% в расчете на фосфорный ангидрид, введенный с сырой кислотой. Метоксибутанольную фазу (3,31 кг с содержанием воды 16 вес подвергают дистиллятивному обезвоживанию и 2,70 кг безводного мвтоксибутанола возвращают в процесс

Формула изобретения

счет исключения стадий разделения, десульфирования и дефторирования, в качестве органического растворителя используют соединение, выбранное из группы: сульфолан, диметилсульфоксид, диэтилгликоль, этиленгликолевый моноэтиловый эфир, этилегликолевый монобутиловый эфир, диэтиленгликолевый монобутиловый эфир ацетат этиленгликолевого монометилового эфира, N-метилпирролидин или 3-метоксибутанол, смешение ведут в обтэемном соотношении 1:0,3-30, а полученную смесь нагревают до 90200°С до удаления из нее 95-100% содержсщейся в ней воды.

2,Способ поп,1, отличающийся тем, что к смеси фосфорной кислоты с органическим растворителем добавляют фосфаты, карбонат сульфаты или гидроокиси щелочных металлов в количестве 100-300% от стехиометрически необходимого для связывания примесей,

3,Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что в фосфорную кислоту предварительно вводят серную кислоту в количестве 0,18,0 вес.% в расчете на PjOs, содержащийся в фосфорной кислоте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 44562, кл. С 05 В 3/00.01.03.35,

кл, 12 i 25/30, 04.01,73 г, (прототип) .