Способ получения фосфорной кислоты Советский патент 1982 года по МПК C01B25/225 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

1

Изобретение относится к способам получения экстракционной фосфорной кислоты, используемой в производстве минеральных удобрений.

Известен способ получения фосфорной кислоты путем разложения фосфата смесью серной и фосфорной кислот, охлаждения образующейся пульпы воздухом и отделения; осадка сульфата кальция фильтрованием 1||

Недостатком способа является большой расход воздуха, испалф|5уемого для охлаждения пульпы (2 тыс. на 1 т/ч нагрузки по фосфатному ,вд)),,что требует больших размеров абсо :|бд йрноЧ| аппаратуры и увеличивает a6coJiiQTHQft- количество вредных выбросов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфорной кислоты, включающий разложение фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот, обработку пульпы воздухом с последующим отделением осадка сульфата кальция фильтрованием. Обработку пульпы ведут отработанным воздухом после системы абсорбции фторгазов, имеющим следующие

параметры: температура 40-50°С и влагосодержание 30-150 г/кг сухого воздуха 2.

Недостатки известного способа состоят в том, что продукционная фосфорная .кислота содержит до 2% фтора, а количество воздуха, необходимое для охлаждения пульпы, достигает 2,5-3 тыс-Нм на 1 т/ч нагрузки по сырью.

Цель изобретения - снижение содержания фтора в кислоте и сокращение расхода воздуха.

10

Поставленная цель достигается способом, включающим разложение фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот, обработку пульпы воздухом с температурой 70- 130°С; и относительной влажностью 0,01 - 15 10%, с последующим отделением осадка сульфата кальция фильтрованием.

Относительная влажность 0,01 -10% соответствует влагосодержанию 8-21 г/кг сухого воздуха.

Способ осуществляют следующим обра20зом.

Нагретый воздух отнимает больщее количество тепла от пульпы за счет более высокого теплосодержания при одной и той же относительной влажности. Низкая относительная влажность исходного воздуха позволяет повысить разность теплосодержания исходного и отходящего воздуха и, тем самым, увеличить количество отводимого тепла.

В системе НР-H2SiF6 НаО при увеличении температуры в газовой фазе снижается содержание фтористого водорода за счет увеличения парциального давления паров SiF4, а общее содержание фтора в газовой фазе увеличивается, а в жидкой соответственно уменьщается. Кроме того при получении экстрационной фосфорной кислоты из отечественных фосфатов соотнощение между фтором и кремнием таково, что в растворе нет избытка HF, а имеется только HzSiFe, что при температурах и концентрациях используемых в процессах получения ЭФК приводит к преимущественному выделению в газовую фазу SiF по сравнению с HF. Общее же количество фтора выделяющееся в газовую фазу увеличивается с увеличением температуры и количества испаряемой влаги в процессе. Соответственно уменьшается сод ржание фтора в жидкой фазе пульпы, т. е. в фосфорной кислоте.

Целесообразность выбранных интервалов температуры и относительной влажности воздуха, используемого для охлаждения, обусловлена следующим. При температуре воздуха ниже 70°С уменьшается скорость отвода тепла от пульпы и потребуется большее количество воздуха для охлаждения, так как основное количество тепла должно быть отведено за счет испарения; при температуре ниже 70°С и относительной влажности выше 10% возможно образование капельножидкой кремнефтористоводородной кислоты, что увеличивает скорость коррозии материалов, из которых изготовлено оборудование. При температуре воздуха выще 130°С эффект охлаждения снижается за счет тепла, приходящего с воздухом, и становится заметным концентрирование жидкой фазы экстракционной пульпы, что ухудщает условия кристаллообразования. Увеличивается также объем циркулирующих газов за счет паров воды.

Получение воздуха с относительной влажностью менее 0,01% представляет сложную техническую задачу и требует специальной аппаратуры, а дальнейшее снижение влажности не изменяет параметры процесса.

Пример 1. 19,5 т/ч серной кислоты, предварительно смешанной с 50 т/ч апатита. Разложение ведут цри 70°С, соотношение твердой и жидкой фаз в пульпе равно 1:2. Газы из экстрактора в количестве 400 . на 1 т апатита с температурой 70°С, содержащие 2 г/Нм фтора и влагосодержанием 280 г/кг сухого воздуха, направляют в систему абсорбции. В абсорбционном аппарате, орошаемом кремнефтористоводородной кислотой, которая предварительно охлаждается в углеграфитовых теплообменниках водой, происходит улавливание фтористых соединений до содержания фтора, равного 10 млг/Нм, и охлаждение газа до температуры 50°С, относительная влажность газа при этом повышается до 100%, затем этот газ поступает в скруббер, орошаемый 93%ной H2SO4, где происходит осушение и нагрев воздуха до 70°С и снижение относительной влажности до 0,1%. Газ из скруббера подают в экстрактор, где в результате протекания процессов тепломассообмена происход дит отвод тепла с поверхности пульпы и насыщение газа водяным паром. При таких значениях параметров воздуха количество тепла, уносимое из экстрактора паровоздушной смесью равняется количеству тепла, выделяемого в экстракторе. Это обеспечивает

5 поддержание постоянной температуры пульпы 70°С. Продукционная фосфорная кислота содержит 1,8% F.

Пример 2. 15,5 т/ч серной кислоты, пред,. варительно смешанной с 50 т/ч оборотной фосфорной кислоты, смешивают с 20 т/ч апатита. Разложение осуществляют при температуре 100°С, соотношение твердой и жидкой фаз в пульпе равно 1:2. Газы из экстрактора в коллчестве 700 на 1 т апатита -с температурой 100°С, содержащие 25 г/Нм фтора и 850 г/кг сухого воздуха водяных паров, направляют в систему абсорбции. В абсорбционном аппарате орошаемом кремнефтористоводородной кислотой, которая предварительно охлаждается в уг0 леграфитовых теплообменниках водой, происходит улавливание фтористых соединений и охлаждение газа до 50°С, относительная влажность при этом повышается до 98%. Затем этот газ поступает в скруббер орошаемый 93%-ной H2SO4, где происходит осушение и нагрев воздуха до 130°С и снижение относительной влажности до 10%. Газ из скруббера подают в экстрактор, где в результате протекания процессов тепломассообмена происходит отвод тепла с поверхности пульпы и насыщение газа водяным паром. При таких значениях параметров воздуха количество тепла, уносимое из экстрактора паро-воздущной смесью равняется количеству тепла, выделяемого в экстракторе. Это обеспечивает поддержание постоянной температуры пульпы 100°С. Продукционная фосфорная кислота содержит 1,6 фтора.

Пример 3. 19,5 т/ч серной кислоты, предварительно смешанной с 50 т/ч оборотной фосфорной кислоты, смешивают с 20 т/ч

0 апатита. Разложение ведут при 80°С, соотношение твердой и жидкой фаз в пульпе равно 1:2. Газы из экстрактора в количестве 600 на 1 т апатита с.температурой 80°С, содержащие 18 г/Нм фтора и 400 г/кг сухого воздуха паров, направляют

5 в систему абсорбции. В абсорбционном аи-; парате, орошаемом кремнефтористоводородной кислотой, которая предварительно охлаждается в углеграфитовых теплообменниках водой, происходит улавливание фтористых соединений до 10 млг/Нм и охлаждение газа до температуры 50°С, влажность газа при этом повышается до . Затем этот газ поступает в скруббер, орошаемый 93%ной H2SO4, где происходит осушение и нагрев воздуха до 100°С и снижение относительной влажности до 1% . Газ из скруббера подают в экстрактор, где в результате протекания процессов тепломассообмена происходит отвод тепла с поверхности пульпы и насыщение газа водяным паром. При таких значениях параметров воздуха, количество тепла, уносимое из экстрактора паро-воздушной смесью равняется количеству тепла, выделяемого в экстракторе. Это обеспечивает поддержание постоянной температуры пульпы 80°С. Продукционная фосфорная кислота содержит 1,7% фтора.

Пример 4. Процесс ведут, как указано. в примере 1. Расход воздуха 400 . Состав газа, выходящего из экстрактора: содержание фтора 2 г/Нм, влагосодержание 280 г/кг сухого воздуха. Состав газа, выходящего из абсорбера: содержание фтора 10 млг/Нм, относительная влажность 100%. Состав газа, выходящего из скруббера: относительная влажность О ,01%. Содержание фтора в продукционной кислоте 1,8%.

Использование предлагаемого способа позволит снизить содержание фтора в продукционной кислоте на 0,2-0,4% (1,6- 1,8 фтора вместо 2,0-2,2% по известному), сократить расход охлаждаемого воздуха в 4-7 раз, устранить вредные выбросы в атмосферу и увеличить срок службы оборудования в 1,5-2 раза за счет устранения образования в экстракторе капельно-жидкой кремнефтористоводородной кислоты и соответственно, создания менее коррозионноактивной среды.

Формула изобретения

Способ получения фосфорной кислоты, включающий разложение фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот, обработку пульпы воздухом с последующим отделением осадка сульфата кальция фильтрованием, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания фтора в кислоте и сокращения расхода- воздуха, на обработку пульпы подают воздух с температурой 70-130°С, и относительной влажностью 0,01 -10%. Источники, информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 539830, кл. С 01 В 25/22, 1974.