Способ получения фосфорной кислоты

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, включающий разложение фоссырья смесью серной и фосфорной КИС/1ОТ, кристаллизацию с,ульфата кальция , обработку реакционной пульпы воздухом с последующим разделением ее на два потока, один из которых возвращают на стадии разложения и кристаллизации, а другой - на фильтрацию с отделением осадка сульфата кальция, отличающийся тем. что, с целью повышения производительности процесса путем ул5чшения условий фильтрации, объемное соотношение реакционной пульны с воздухом поддерживают равным 1:1,5-15, при этом плотность потока, возвращаемого на стадии разложения и кристаллизации, поддерживают от 0,4 до 1,5 г/см. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку пульпы воздухом ведут в присутствии серной кислоты или монокальцийфосфата, при этом весовое соотношение высаливающего агента к растворенному сульфату кальция в растворе фосфорной кислоты поддерживаиот равным 0, 5i 2,5:1. 3. Способ по п. 1, отличаю (Л щ и и с я тем, что пульпу обрабатывают воздухом 0,5-15 мин. 4. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что объемное соотнршение рециркулируемого и фильтруемого потоков поддерживают равным О,53 ,0:1.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

- Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2968712/23-26 (22) 05.08.80 (46) 30 08 ° 83. Бюл. Р 32 (72) Б.Г. Зотов, В ° А. Эайцев, A.Â. Морозов, Ю.И. Киприянов, T.Ã. Колганова, Г.A. Кунина, Н.Ф.Хрипунов, И.П. Мухин, Э.-P.é. Пятраускас, A.Ю. Пилкаускас и М.К. Чистяков (53) 661.634.2(088.8) (56) 1. Патент США В 3119662, кл. 23-165, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

М 582198, кл. С 01 В 25/22, 1977 (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, включающий разложение фоссырья смесью серной и фосфорной кислот, кристаллизацию сульфата кальция, обработку реакционной пульпы воздухом с последующим разделением ее на два потока, один из которых возвращают на стадии разложения и кристаллизации, а другой — на фильтрацию с отделением осадка сульфата кальция, отличающийся тем,,,su„„i A что, с целью повышения производительности процесса путем улучшения условий фильтрации, объемное соотношение реакционной пульны с воздухом поддерживают равным 1:1 5-15, при этом плотность потока, возвращаемого на стадии разложения и кристаллизации, поддерживают от 0,4 до 1,5.г/смЗ.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что обработку пульпы воздухом ведут в присутотвии серной кислоты или монокальцийфосфата, при этом весовое соотношение высаливающего агента к растворенному сульфату кальция в растворе фосфорной кислоты поддерживают равным 0,52,5!l.

Щ

Ф

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что пульпу обрабатывают воздухом 0,5-15 мин.

4; Способ по п. 1, о т л и ч а ю- С шийся тем, что объемное соотнршение рециркулируемого и фильтруемо- Я

ro потоков поддерживают равным 0;53 ОФle

1038280

Изобретение относится к способу получения кислоты, которая может быть использована в производстве минеральных удобрений.

Известен способ получения фосфорной кислоты, включающий сернокислот- 5 ное разложение фосфатного сырья с последующим отделением осадка и выдерживанием кислоты 1-2 сут при 2050 С. При этом кислоту или продувают воздухом, или перемешивают для 10 снятия пересыщения. Далее отделяют осадок примесей и добавляют в кислоте 0,5-5% 93%-ный вес Н S04 для повторного выделения примесей 313, Недостатком данного способа является длительность процесса, связанная с выдержкой кислоты для снятия пересыщения, Наиболее близким к предлагаемому является способ получения фосфорной кислоты, включающий разложение фосфатного сырья смесью серной и оборотной фосфорной кислот, кристаллизацию сульфата кальция, обработку пульпы воздухом с последующим разделением ее на два потока, один из которых в количестве 80-90% возвращают на стадию разложения и кристаллизации, а другой — на фильтрацию с отделением осадка сульфата кальция.

Предварительно перед фильтрацией пульпу выдерживают при 65-90 С в течение 2-4 ч (2 .

При этом пульпу обрабатывают поздухом при соотношении пульпы и воздуха равном 1:60-170. 35

Плотность потока, возвращаемого на стадии разложения и кристаллизации, составляет 1,6 г/см .

Недостатком известного способа является неполное снятие пересыщения,4P что приводит к забивке оборудования фильтра и снижению производительности процесса эа счет ухудшения условий фильтрации.

Цель изобретения — повышение про 45 иэводительности процесса эа счет улучшения условий фильтрации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения фосфорной кислоты, включающего разложение Фоссырья кальция и обработку реакционной пульпы воздухом, с последующим разделением ее на два потока, один иэ которых возвращают на стадии разложения и кристаллизации, а другой — на фильтрацию с отделением осадка сульфата кальция, при этом объемное соотношение реакционной пульпы с воздухом поддерживают равным 1:1,5-15, а плотность потока, 60 возвращаемого на стадии разложения и кристаллизации, поддерживают от

0,4 до 1,5 г/смэ.

Обработку пульпы воздухом ведут ,в присутствии сеРной кислоты или 65 монокальцийфосфата при весовом соотношении высаливающего агента к растворенному сульфату кальция в растворе Фосфорной кислоты поддерживают равным 0,5-2,5:1.

При этом пульпу обрабатывают воздухом 0,5-15 мин, а объемное соотношение рециркулируемого и фильФруемого потоков поддерживают равным

0 5-3,0:1.

П р и и е р 1. В реактор загружают 2600 кг рециркулируемой пульпы и 1000 кг апатитовогс концентрата, которые разлагают серной и оборотной фосфорной кислотами при 90 С.

В результате разложения получают

7800 кг (4,67 м%) суспензии полугидрата сульфата кальция, содержащей 2160 кг полугидрата сульфата кальция и 5640 кг фосфорной кислоты, концентрацией 45% Р О .

Фосфорная кислота содержит, мас.%:

H SOy 0,5 и CaSO4 1,4. Суспенэию ,обрабатывают 7 нм воздуха при 90 С в течение 15 мин и 135 кг 93 мас.% серной кислотой. При этом осаждается сульфат кальция и содержание его в кислоте снижается до 0,32 мас.% °

После разделения газожидкостного потока на рециркулируемый с плотностью 0,68-1,5 г/смэ и удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 1000 см /г и фильтруемый с плотностью 1,5-1,8 г/см и удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 600 см /г получают 840 кг продукционной фосфорной кислоты, мас.%:

Р О 45; H

Производительность по фильтрации

1500 кг/м .ч CaSO4 в пересчете на сухой сульфат кальция.

Пример 2. Способ осуществляют согласно примеру 1. В результате разложения получают 19200 кг .суспенэии дигидрата сульфата кальция, состоящей иэ 6400 кг СаЯО 2 H O u

12800 кг раствора экстракциоиной фосфорной кислоты, концентрацией

30 мас.% Р О>, содержащей H

Полученную суспензию обрабатывают

0,5 мин 24 м воздуха и 172 кг 75%ной H2SO4 . При этом происходит осаждение дигидрида сульфата кальция до остаточного содержания его в жидкой фазе 0,25 мас.%. Полученный газожидкостный пенный поток разделяют на верхний, переменной плотности, изменяющийся от 1,5 г/см до 0,44 г/см с удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 1800 см ./г, нижний— плотностью 1,5-1,55 г/см с удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 1200 см /г.

Суспензию из верхнего слоя в количестве 14529 кг рециркулируют в зону разложения сырья, а пульпу из

1038280 нижнего слоя в количестве 4843 кг выводят на фильтрацию, при этом получают 1275 кг экстракционной ФосФорной уислоты, содержащей, вес. %:

Р105 30; SOg 3 и 1798 кг днгидрата сульфата кальция.

Производительность по фильтрации

720 кг/м ч в пересчете на сухой сульфат кальция

Пример 3. Способ осуществляют согласно примеру 1. В результате 10 разложения при 105 С в 5200 кг рециркулируемой пульпй 1000 кг апатитового концентрата получают 10400 кг суспензии, состоящей из 2880 кг полу-. гидрата сульфата кальция и 7520 кг )5 раствора экстракционной фосфорной кислоты, концентрацией 45 мас.% по

В10, содержащей Н $0,, концентрацией 0,5 мас.% и 1,5 мас.% Са$04.

Полученную суспензию обрабатывают 12 нм воздуха в присутствии

328 кг суспенэии, содержащей 139 кг фосфата .кальция и 189 кг экстракционной фосфорной кислоты. При этом содержание полугидрата сульФата каль- >5 ция понижается в растворе до

0,4 вес.%. После разделения газожидкостного потока на рециркулируемой плотностью от 0,6 до 1,5 r/cì и

3 удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 800 см /г и фильтруемый плотностью 1, 5-1, 7 г/см 3 и удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 1200 см /г, получают 1128 кг продукционной экстракционной фосфорной кислоты и 1523 кг по- 35 лугидрата сульфата кальция.

Произволительность по фильтрации

1300 кг/м .ч в пересчете на сухой

CaSOg.

Пример 4. В реактор загружаются

9600 кг рециркулируемой пульпы и

1000 кг Фосфата Кара-Тау, содержащего РО 28 мас.%, и используемого для разложения смеси 890 кг 93%-но% серной кислоты и 2910 кг оборотной .Фосфорной кислоты. В результате разложения при 80 С получают 14400кг суспензии дигидрата сульфата кальция (4800 кг Са$04 2 Н О} и 9600 кг раст" вора экстракционной фосфорной кисло» ты, концентрацией 21 мас.% по Р О содержащей Н $04 концентрацией

3,5 мас.% и 1,4 мас.% Са$04 . Обработку полученной суспензии ведут 15 нм воздуха 4 мин. В результате обработки, содержащие Са$04 в растворе эк-. стракционной фосфорной кислоты снимается до 0,3 мас.%. После разделения газожидкостного потока на рециркулируемый с плотностью 0,52-1,5 г/см и фильтруемый плотностью 1,51 г/см получают 1245 кг продукционной фосфорной кислоты концентрацией 21%

Р О и 1705 кг фосфогипса. Производительность по Фильтрации 600 кг/ ч по сухому сульфату кальция.

Зависимость влияния объемного соотношения пульпы и воздуха, высаливающих агентов, времени, плотности рециркулируемого потока и соотношения между рециркулируемым и фильтруемым потоками на степень снятия остаточного пересыщения и крупность кристаллов сульфата кальция при получении фосфорной кислоты приведены в табл. 1; сравнительные данные известного и предлагаемого способов приведены в табл. 2.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса за счет улучшения условий фильтрации, повысить выход продукта, снизить содержание сульфата кальция до 0,25-0,35 мас ° %, что снижает инструкцию оборудования и коммуникаций, стабилизирует работу фильтровального оборудования.

1038280

Ф

Ц

Ц

Э н

vхN а х и

1 » Х

1 Э» ак

1 Э з х ы, Р с — — — . о о о о

СЧ N л л о о о о

О О О О

Ifl Ф 00 О (ч л л о о о о о о о о ь а л л 1Ч <Ч . CV

az х v

v и

1! 1я

I Х Х

1 & 5

I Ф а х н о о о

О О О О О О

О «! <Ч О О Ь (Ч Л. Л1 Ф С0 1 с е д а хм ее (б Н и Q «1И Е Х 0О а & N хM эАднх цх оо о xw e оома

1

nfl IA 1

М М 10 Eel .«У с \ с с с о о о о о

1ll о с ° с о о (Ч м «э с с

О О 1

1 1 ю В ч л

1 I

Ul «Y с с о. о л л с с

° °

1 1

° 3 CO

«Ф Ю с с о о

И\ с л с с

1 л л

° Ф 1

«Ф М M с с. с о о ь

In с л

I (с!

М с о.и 1 с л !

10 с о

1 —. Ф вЂ” — —.4

v а 0Ф

zo ех ех

0 х х 0 х Эх даано

ЕОХ! !Х д х.Г0

1анэтХ0 ооай« л

° Ю

О11 л л

° ° ° ° ° Ф

О л 1 <ч м

Л1

° °

СЧ с о

° Э

1Ч

« I

ФФ м

«ч

° 4 ° Ф (ч м с

L l Х

3айх ааааа

»00 а

tA «3

Ю с ф Il) с л ra о л л а » о а а

»« l

«! м. 1 о !

«й 1

«1 1

Ж 1 «!

10 1 1

u !

1 1

I 1

1 1

1 4-1

Й I

СЧ

I Ж I

° 1

° °

1А с («3

l l I

1 I

1 I л

° °

IA с

I (с!

Л1 Л1

° Ф ° °

11 ) LA с с

I о л

° 1

° г

I «р с

01 Ih с с

Л1 («! Л!

° ° а« ° 4

1 л

Ю с л

° ° ° 1

Л1 Л1

«Ф с

° Ф

Л!

Ill

ФЧ «1

° ° ° 4 л, л

l а

Хо

И И е а,о

Е ,1! 0 о н

ver

0 х а, н х е

0ЦХ

Ц 1,0 ! х хн

Э хх х Э Х

Е 1 0 К д е х х

0 х Х

ХОЕ 1! н! ац

0Еое

oSmx оян еох

e IA I0 ох а,e х & оеы 0 о о

Э Я t6 ь

mmI V

3 на! g о л ое ах п1

Э Х

0 ЕЕХ

ХХОЦ

ЕХХ11

ЭЕХ0

RBoR ох5х

1

1

1 о о о о о о о о о м о в л л 1«! 1 1

1

1!

1 л л

° ° ° °

LO м с

1Ч O

1

1

1, Ij

1 о ч>

1Ч «1 1

1038380 оэо! о (( ож жо а ь (н жй .ое

Ф ы Я И

g е аф фч(СО

Ю

Ю

1

Са

C) 334V ж о ао

Ю

Са

an

О

Ю

РЪ л

О

Ю (О

О аА

I

I (1

I (I ж

1 Н о (н о ! a

C)

N (1 ь

Ю

Ю

СЪ

Ю

Са

Ю

ОЭ

C)

Ю

CO

О

Са

СЧ

53

35ЭЗ н аж н й

О I о о о ! о

3Й1

e i((a нжн жВ1я

Йж 9 Г

О

Ю

Ю о

I

Ю

Ю

С0 а !!

% ээа э-жэ нхнжэа ай1:3.f

Са

Са

an

t о

Ю о

СЧ -Ю

Са

Ю

C)

Ю л

М

g н о

Н I о а

И I

I

I

Э "11

1 хяээ ж

НОа4 ф охжэ бЪ . ь ( щцщж an

aCauZ1л

1 I эо

4 М мо

Ц

СЗМФ Ю а5 о (:(Э

° У

Ю

СЧ

С Ъ

Са (%

Ю

an

СЧ

М

Ю.IC Я ж м

Q Ia( а((4

Ц в

CI 4 бо н ж

МЪ

1 I

<б п3 я ж

INхоа ю б(й ж ж а4э

И

g н о н о а

И ъ лю

I I

eo ° ,((ж о

М л

ЦГФ 1

Ьый оэ

I..

I (!

1

Ю

НЪ

М

° 1 (m

L Э Ф

eno ио

0 (4 ° э но (Го Э о эб

1 O

<бж 1

Ф ж э аб(о вГ3б ж с3 хьюм цэ ц@жж охоэх> ((ххаои

1

an

° Ф (а

<Ч

% л

1 Ч

М л!

I ! !

Г

I ,I

I

1

I (l

l !

1 о а

itj и цо

Ф кук

24y

1 (ФЭ

ЙжРаэ

4 Н Н

C i(I i(3 ж бах н

I ч

I

3 !

1

1 .!

I ,3 1

I

1

1

1

1

itt М нн эо ео

4 Х (» а о э

II б(о

ot:

5 ж

Pt. ж о аэ 4 х В 3 вФ

43 3 о ож ж 33

1 аэ (".

I 31

1 1 М он . ао ! .мн ахи

1 840

I

1

I

I

t .I

I

1

1

1

1 !

I

co aD

Ю

Ю

Ю

Са

Ю

° 1

C)

D о л

Ю

Ю

ОЪ

Ю

Ю аА

СЧ

Ю

Ю

СЧ

<Ч

an с Ъ

М

О

1 аА

СЧ

М ь

Э I it(Н t e VХt жвсмой йхвж э э4н аа джетро б (бра х чэ ьб

I (1

1

1

I

3

l

I

I

1

t

I

I (