Способ получения фосфорнойКиСлОТы Советский патент 1981 года по МПК C01B25/225 C05D11/00 

Изобретение относится к способам получения фосфорной кислоты и минеральным удобрениям и может быть непользовано в химической промышленности. Известен способ получения фосфор ной кислоты путем обработки фоссырь оборотной 1 осфорной и серной кислоты При 75-85с, при концентрации серно кислоты в жидкой фазе суспензии 0,6-1,6%, с последующим отделением фосфогипса фильтрацией 1. Недостатком этого способа являет ся то, что потери с фосфогипсо и при очистке кислоты приводят к низкой степени использования которая не превышает 80%. It Фосфогипс содержит около 0,1% ,нерастворимой TjOj, а также не менее 0,2% растворимой PiOg. Так как в известных способах фосфогипс из находит непосредственного применени то его вывозят на складские дворы и вместе с ним безвозвратно теряетс не менее 5% фосфора, первоначально содержащегося в сырье. Кроме того, с фосфогипсом, содержащим примерно от 20 до 36% влаги, имеют место потери технологической воды. Для извлечения ценных компонентов из фосфо гипс.а проводят конверсию фосфогипса в сульфат аммония путем обработки его аммиаком и углекислым газом 2. Другой способ получения фосфорной кислоты высокой чистоты с концентрацией P,iOg до 72 вес.% состоит в разложении фосфатного сырья водным раствором смеси кислого и нейтрального сульфата аммония, а также фосфорной кислоты при 60-105°С. Процесс разложения проводят совместно с экстракцией образующейся фосфорной кислоты органическими растворителями, содержащими 1-5 атомов углерода в молекуле. В зависимости от применяемого растворителя процесс экстракции проводят или непосредственно при разложении или же экг- лакцию ведут после разложения, пголе предварительного отделения твердой фазы фосфогипса. Фосфогипс после фильтрации и промывки обрабатывают водным раствором карбоната аммония. Отделенный путемфильтрации раствор сульфата С1ММОНИЯ должен подвергаться энергоемкому процессу концентрирования, кристаллизации, а затем термической регенерации в кислый сульфах аммония для использования его в процессе разложения. Из экстракта 1растворителям11 вымораживают растворимые примеси при температур минус 5оС, а затем проводят дисти ляцию с получением фосфорной кисло высокой степеил чистоты и высокой концентрации 3. Недостатком способа является применение энергоемких процессов концентрирования, кристаллизации и высокотермических операций, связан ных с регенерацией кислого сульфат аммония. Производство продуктов уд рения согласно этому способу также дорого из-за необходимости разгонк экстракта растворителями фосфорной кислоты. Цель изобретения - повышение степени использования . и однов менное получение многостороннего минерального удоорения. Поставленная цель достигается способом получения фосфорной кисло заключающимся в разложении фосфатного сырья при 611 1П5°С, полученном при обработке фосфогипса водным рас вором карбоната аммония и содержащим 8-30 вес. % P-jOg и 2-35 вес, % сульфата аммония с введением серной кислоты до содержания в смеси фосфатного иона 10-40%, сульфатного иона 5-28% и аммониевого иона 1-9% отделения фосфогипса фильтрацией, с последующим разделением фильтрат на два потока в соответствии по весу 0,10-0,42, обработкой первого потока органическим растворителем, отделением осадка и смешением его со вторым потоком. Разложение фосфатного сырья веду в присутствии аммониевого ионз, что позв.оляет изменить условия кристаллизации фосфогипса. Образуются в несколько раз большие кристаллы, с более однородной популяцией величины кристаллов, содержащи 0,2-0,6% нерастворимой PftOg- За сче конверсии фосфогипса это количество фосфора переходит в рдствор и возвращается на стадию разложения фосфорного сырья, Вьщеление примесе из меньшего потока органическими растворителями и введение этих солей во второй поток обеспечивает высокую степень использования которая составляет не меньше 98%, Полная утилизация фосфогипса позволяет снизить расход серной кисЛоты более чем на 30% по сравнению с известными способами (1 и 2), а также получать около 3,8 т мела на 1 т , который используют в качестве кальциевого удобрения или как сырье для производства портлан цемента. Совмещение процессов конверсии фосфогипйа с процессом разло жения фосфатного сырья путем операции промывки фосфогипса раствором, полученным после конверсии, а также промывки мела водой от дистилляции, позволяет снизить более чем на 50% расход технологической воды, равно как и применение очистки кислоты органическими растворителями обеспечивает снижение расхода энергии от 30 до 80%, в зависимости от того, производится ли концентрированная фосфорная кислота или непосредстненно ее соли. Применение предлагаемого способа позволяет одновременно с фосфорной кислотой получать многостороннее минеральное удобрение и повысить степень использования до 97-98%. Пример 1. В переливном реакторе проводят разложение 1000 кг/ч фосфатного сырья Марокко состава, вес.%: Р5.0д31,2 Сао51,8 Fe-jOj0,7 Ае,гОз 0,6 МдОО,4 Fe3, 9 COf,4 , 3 SO,О , У NaJjO0,8 Битумины ПрочееО,У 3680 кг/ч водного рас:твора серной кислоты и сульфата аммония cocraiiii, вес.%: HoSO18,39 (NH4)2S0428, HjPO41,0 Fe,,01 АВ,.ОЗ0,03 f0,36 ,04 Разложение ведут при 80С в реакторе с идеальным перемешиванием и сактивной емкостью 20,0 м . В процессе разлоя ения, после фильтрации и промывки 34,8 вес.% раствором сульфата аммония, получают 3039 кг фос фогипса состава, вес.%: CaSO 2НдО49,0 СаНРО 0,2 Неразложившийся фосфоритО.1 FOJ1 S ,4 Fe-iO,О , 1 ,,0,1 ( )j S041 5 , J 1 NH , 2 Прочее0,9 HQO33,8 Фосфогипс обрабатывают раствором карбоната аммония в количестве 3764,0 кг/ч, концентрацией 20,95 вес,% (, причем после промывки водой в количестве 1965 кг/ч и после сушки получают 1102,9 кг/ч мела для удобрения состава, вес.%: СаСОо,73,0 CaSO j-aHjO9,3 Неразложившийся фосфоритО,2 (NH;, )ft S047,0 (Ш4)аНР040,1 AggiOs0,2 ,0,2 SiOu1,0 CaSO4 {NH4 )2 SO , I ,7 Прочее2,2 Фильтрат после отделения осадка в количестве 2974,9 кг/ч, представ ляющий собой раствор сульфата аммо ния с концентрацией 34,8 вес.% {NH.JoSO, после введения 705,2 кг серной кислоты с концентрацией 96,0% HgSU направляют на разложен сырья. Фильтрат получают в результ разложения, в количестве 2497,3 кг делят на два потока, меньший поток в количестве 517,0 кг/ч направляют на выделение фосфорной кислоты, а второй поток в количестве 1980,3 к направляют на производство минерал ного многостороннего удобрения тип 1К. в адиабатически охлажденный поток добавляют метанол в количест 711,0 кг/ч, затем в течение двух часов выделяют примеси при темпера туре, равной 15с. В раствор ввод также 6,6 кг/ч мела с ранее опреде ленным составом, образованного в процессе конверсии пця очистки жидкой фазы от сульфатных ионов. После центрифугирования получаю 1034 кг/ч раствора с составом, вес.%: CHjOH6.8,5 (NH4)3 SQ40,1 NH HjPQd .0,3 Hj ,1 HjO22,9 Прочее.0,1 Этот раствор дистиллируют, прич дистилляцию проводят при давлении 400 тор, при температуре 130с, и получают 97,7 кг/ч фосфорной кис лоты с концентрацией 68 вес.% PgOg Во второй поток добавляют 1598 осадка сульфата аммония полученно го на стадии вьшеления примесей, а также хлорид калия в количестве, 365,5 кг/ч. Полученную смесь аквюн эируют газообразным аммиаком в кол честве 76,5 кг/ч. Затем реакционну смесь подвергают сушке и гранулировани, причем получают 1550 кг/ч мин«фалыюго многостороннего удобрения типа NPK liltl (), состава, вес.%{ КСЬ23,44 NH4)j 50446,27 ,94 ),0,22 (KHj,) НаРОл19,57 Aftpi,0,19 F0,83 CaSOU 2H,.O0,53 CaCOj0,02 HfiO0,72 NaCR0,29 Прочее0,98 Пример 2. В переливном реакторе идеального перемешивания с актнвны-1 объемом 20,0 см при 80 С проводят разложение 1000 кг/ч фосфорита Марокко состава, указанного в примере 1, причем подают 3750 кг/ч водного раствора серной кислоты и сульфата аммония, содержащего 12,83 вес.% и 27,55 вес.% (. Осадок фосфогипса в количестве и состава, указанного в примере 1, после промывки полученным в результате конверсии раствором сульфата.аммония в количестве 3444 кг/ч с концентрацией 30 вес.% (NH) SO подвергают конверсии в присутствии 3836 кг/ч-раствора карбоната аммония с концентрацией 21,0 вес.% (ЫН4)еСОэ.Осадок мела отфильтровывают, а затем промывают водой в количестве 2100 кг/ч, причем после сушки получают 1000,6 кг/ч мела для удобрения состава, вес.%1 CaCOj81,0 CaSO42H2O5,4 (NIb)aSO;4 .5/0 (,1 Ae,0j0,2 ,0,2 ,0 Прочее. 2,3 Фильтратом от процесса конверсии осадок фосфогипса промывают, а затем добавляют 501,2 кг/ч серной кислоты, содержащей 96 вес.% HgSO , а также 196 кг/ч полученного в результате дистилляции раствора при получении солей фосфорной кислоты и этот раствор вводят в процесс разложения. Фильтрат, полученный в результате разложения, в количестве 2387 кг/ч делят на два потока; меньший поток . в количестве 360 кг/ч щелока направляют на производство солей фосфорной кислоты, а второй - в количестве 2027 кг/ч направляют на производство минерального многостороннего удобрения типа NPK. В поток, направленный на получение солей фосфорной кислоты, сначала дозируют серную кислоту S количестве 30,9 кг/ч, а затем, после охлаэкдения раствора до , дозируют смесь кэотфопанола и метанола в количестве 420,0 кг/ч, содержсицую 30 вес1% изопропанола и 70 вес.% метанола. Выделение примесей проиэводят в течение 2-х ч, причем из жидкой фазы одаовремеино удаляют сульфатные ноиы в результате дозировки 2,8 кг/ч мела, образовавшегося в процессе коиверсии. Спиртовой раствор фосфорной кислоты в количестве 702,0 кг/ч с концентрацией 6,3 вес.% после центрифугирования нейтргшизуют при аммиаком в количестве 10,7 кг/ч, причем после

центрифугирования и сушки при получают 72,5 кг/ч фосфата аммония с составом, вес.%:

ЫН НцРОд98,8

(ЫН4)й8О40,7

НдО0,5

Центрифугированный водно-спиртовой раствор подвергают дистилляции |при и давлении 680 тор, приче органические растворители 293 кг/ч метанола и 125 кг/ч HaonpojnaHOJia возвращают в процесс высаливания, а использованную жидкость в количеве 196 кг/ч вводят в реакционную смесь, дозируемую в реактор разложения.

Во второй поток добавляют осадо полученный при операции высаливани из потока примесей, направленного на получение солей фосфорной кислоты, в количестве 111,3 кг/ч состава, вес.%:

(,9

,3

Ге,Оз0,4

,1,3

CaSO - ,0

Н РОд0,3

HijO,3,0

Прочее2,5

а также хлорид калия в количестве 404,1 кг/ч и образовавшуюся смесь аммонизируют газообразным аммиаком в количестве 30,3 кг/ч. Затем смес подвергают сушке и гранулированию при , причем получают 1453,0 кг/ч минерального удобрения типа NPK, содержащего 12,5 % N, 17,6% PjOg и 17,6% KgO, с составом вес.%:

,8

(Шй),,15

(ЫН4)5,,9

NHjj ,13

0,1

Ге„0

ACaOj

0,1

1,0

1,0

0,81

Формула изобретения

Способ получения фосфорной кислоты, включающий разложение фосфорного сырья при 60-105 С смесью, содержащей водный раствор фосфорной кислоты и сульфата аммония, отделение фосфогипса фильтрацией, обработку фосфорной кислоты органическим растворителем, обработку фосфогипса водным раствором карбоната аммония, отличающийся те.м, что, с целью повышения степени использования и одновременного получения многостороннего минерального удобрения, в качестве смеси для разложения фосфорного сырья используют раствор, полученный при обработке фосфогипса водным раствором карбоната аммония при содержании в нем 8-30 вес,% и 2-35 вес.% сульфата аммония с введением серной кислоты до содержания в смеси фосфатного иона 1040%, сульфатного иона 5-28% и аммониевого иона 1-9% с последующим разделением фильтрата на два потока в весовом соотношении 0,10-0,42, обработкой меньшего потока органическим растворителем, отделением осадка и смешением его со вторым потоком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Чехословакии № 124369, кл. С 01 В 25/22, 15.09.67.

2.Позин М.Е. Технология минеральных солей. Л., Химия, 1974, с. 1068-1070, 1086-1987, 1251.

3.Патент ПНР № 74854,

кл. С 01 В 25/22, 1975 (прототип).