Способ получения триполифосфата натрия

 

Изобретение относится к способам получения неорганических солей фосфора , в частности триполифосфата натрия (NajPjOio), который широко используется для приготовления моющих, отбеливающих средств и как реагент для обработки воды, применяемой для питания котлов теплоэлектростанций. Целью изобретения является интенси-- фикация процесса и уменьшение содер-- жания примесей в продукте. Поставленная цель достигается способом получения триполифосфата натрия, в котором нитрат кальция вводится постадийно в виде 15-20%-ного раствора, 80% его добавляют в фосфорную кисло- : ту, остальную часть в раствор ортофосфатов натрия. Процесс нейтрализации кислоты содой осуществляют до рН ,5. Указанные отличия позволяют очистить фосфорную кислоту от органических веществ и низших форм фосфора, а растворы ортофосфатов от примесей. Кроме того, эти отличия позволяют интенсифицировать процесс за счет увеличения скорости фильтра-- ции растворов ортофосфатов натрия и снижения расхода нитрата кальция. 1 з.п. ф-лы, 3 табл. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (б11 4 С 01 В 25/41

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 В (, Ф4д п

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " "- ... И

К ASTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИПОЛИФОСФАТА

НАТРИЯ (21) 4011765./31 "26 (22) 16, 12, 85 (46) 07.04.88. Бюл, Ф 13 (7 1) Институт химических наук

АН КазССР (72) В.И.Литвиненко, К.Т.Арынов, С,M.Óðåêåøîâà, В.С.Горинская, С.Т.Ахаев, Г.Г.Стародубова, А.А.Алиев, P.Т.Ким, А.Г.Слизко и M.Ñ.Ôåäàøîâà (53) 546.185 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1111987, кл,. С 01 В 25/41, 1984, (57) Изобретение относится к способам получения неорганических солей фосфора, в частности триполифосфата натРия (Иа Р О „ ), который широко используется для приготовления моющих, отбеливающих средств и как реагент для обработки воды, применяемой для питания котлов теплоэлектростанций.

Целью изобретения является интенси-фикация процесса и уменьшение содер-. жания примесей в продукте. Поставленная цель достигается способом получения триполифосфата натрия, в котором нитрат кальция вводится постадийно в виде 15-20Х-ного раствора, 80X его добавляют в фосфорную кисло-. ту, остальную часть в раствор ортофосфатов натрия ° Процесс нейтрализации кислоты содой осуществляют до рН 8, 1-8,5. Указанные отличия позволяют очистить фосфорную кислоту от органических веществ и низших форм фосфора, а растворы ортофосфатов от примесей. Кроме того, эти отличия позволяют интенсифицировать процесс за счет увеличения скорости фильтра-. ции растворов ортофосфатов натрия и снижения расхода нитрата кальция.

1 з.п. ф-лы, 3 табл, 1386562

П Р и м е Р 3 ° ПРоцесс осуществля- 50 ют так же, как в примере 1, но раствор нитрата кальция приливают после нейтрализации кислоты карбонатом натрия. Скорость фильтрации 100 мл/см .ч.

Получают продукт следующего состава, мас. : основное вещество 93,4; сумма сульфатов и хлоридов 0,25; нерастворимые в воде вещества 0,030, железо

0,0074 (опыт 5).

Таким образом, оптимальными значениями РН являются значения в интервале 8,1-8,5, Изобретение относится к области получения неорганических солей Аосфора, в частности триполифосАата натрия (Иа Р О„ ), который широко используется для приготовления моющих, отбеливающих средств и как реагент для обработки воды, применяемой для питания котлов теплоэлектростанций. 10

Цель изобретения — интенсификация процесса и уменьшение содержания примесей в. продукте.

Пример 1, В 100 r нагретой до 90 С 75 -ной шламовой фосАорной 15 кислоты состава, мас. .: низшие формы фосфора (Н РОз) 0,5; С „ 0,3;

ГегО 0,015; P О 55,0, приливают

4,8 мл 20Х-ного водного раствора азотнокислого кальция (1, 1 г 20

Ca(NOg)g) и выдерживают в течение

15 мин, после чего очищенную от низших форм фосфора и органических примесей кислоту разбавляют до 45% и добавляют 70 г NazgO до РН 6,5. 25

Затем в суспензию вводят. еще 1,3 мл раствора. нитрата кальция (0,3 r

Са(ИОз)г), смесь перемешивают в течение 1 ч и фильтруют . После упаривания раствора сухой остаток прокали- 30 вают. Скорость фильтрации растворов г ортософатов натрия 200 мл/см.ч. Получают триполифосфат натрия следующего состава, мас.Х: основное вещество

94,0, сумма сульфатов и хлоридов

0,30Х; нерастворимые в воде вещества

0,010; железо 0,0030 (табл.1, опыт 3).

Пример 2. Процесс осуществляют аналогично описанному, но изменяют порядок добавления нитрата кальция. 40

Весь раствор азотно-кислого кальция (6, 1 мл) приливают в кислоту. Скорость фильтрации 120 мл/см -ч. Получают. продукт следующего состава, мас.Х: основное вещество 93,5, сумма,45 сульфатов и хлоридов 0,20; нерастворимые в воде вещества 0,010; железо

0,0068 (опыт 4).

Из примеров 1 — 3 видно, что раздельное введение нитрата кальция позволяет увеличить скорость фильтрации растворов ортофосфатов натрия до

2 г

200 мл/см ч против 70 мл/см .ч по известному способу, так как способствует укрупнению и улучшению свойств осадка, повышению степени адсорбции примесей.

Пример 4. Процесс .осуществляют как в примере 1, но изменяют режим нейтрализации. В 100 г нагретой до 90 С 75%-ной иламовой фосфорной кислоты приливают 4,8 мл 20Х-ного раствора азотно-кислого кальция (1, 1 г Ca(NO ) и выдерживают в течение 15 мин, после чего очищенную от низших форм фосфора и органических примесей кислоту разбавляют до 45 и добавляют 85 r Иа СО до РН 8, 1.

Затем в суспензию вводят еще 1,3 мл раствора нитрата кальция (0,3г

Ca(NOq)z » смесь перемешивают в тече-, ние 1 ч, доводят значение РН до 6,5 фосфорной кислотой и фильтруют. Скорость фильтрации растворов ортофосфатов натрия 200 мл/см час. Очищенный, раствор упаривают и прокаливают.Получают трицолифосфат натрия следующего состава, мас. : основное вещество 94,2; сумма сульфатов и хлоридов

0,12; нерастворимые в воде вещества

0,001; железо 0,0008 (опыт 6).

Пример 5. Процесс осуществляют так же, как в примере 4, до РН раствора ортофосфатов натрия на первой стадии изменяют до 8,3. Скорость фильтрации растворов ортофосфатов натрия 180 мл/см ..ч. Получают триполифосфат натрия следующего состава, мас ° Х: основное вещество 94,0,", сумма сульфатов и хлоридов 0,11; нерастворимые в воде вещества 0,001,; желехо 0 0009 (опыт 7).

П р и.м е р 6. Процесс осуществляют так же, как в примере 4, но РН раствора ортофосфатов на первой стадии доводят до 8 5. Скорость фильтрации 185 мл/см ч. Получают продукт г следующего состава, мас. : основное вещество 94,0; сумма сульфатов и хлоридов 0,11, нерастворимые в воде вещества 0,001; железо 0,0008 (опыт 8).

1386562

Пример 7. Процесс осуществля-:, ют так же, как в примере 4, но рН . ,раствора ортофосфатов доводят до 8,0. г

Скорость фильтрации 150 мл/см ч.

Получают продукт следующего состава, .мас. ; основное вещество 93,8; сумма . сульфатов и хлоридов О, 15; нерастворимые в воде вещества 0,05; железо

0,0020 (опыт 9). 10

Пример 8. Процесс осуществляют так же, как в примере 4, но рН раствора ортофосфата натрия доводят до 8,6. Скорость фильтрации 100 мл/см .ч.

Получают продукт следующего состава, 15 мас.Х: основное вещество 93,7; сумма сульфатов и хлоридов 0,13; нерастворимые в воде вещества 0,04; железо

0,0032 (опыт 10).

Пример 9. Процесс осущест- 2О вляют так же, как в примере 4, но рН раствора ортофосфатов доводят до

7,5. Скорость фильтрации 110

2 мл/см .ч. Получают продукт следующегб состава, мас.X: основное вещес- 25 тво 93,8; сумма сульфатов и хлоридов

0,20; нерастворимые в воде вещества

О, 100; железо 0,0065 (опыт 11).

Пример 10. Процесс осуществляют так же, как в примере 4» НО . 30 рН раствора ортофосфатов доводят до

9,0. Скорость фильтрации 80 мл/см .ч.

Получают продукт следующего. состава, мас. : основное вещество 93,8; сумма сульфатов и хлоридов 0,23; нерастворимые в воде вещества 0,050; железо 0,0060 (опыт 12), Пример 11. Процесс осуществляют так же, как в примере 4, но изменяют количество 20 -ного раствора 40 нитрата кальция, вводимого в кислоту до нейтрализации. Приливают 4,5 мл (1,0 Ca(NO ) раствора, что составляет 75Х от общего. количества нитрата, в кислоту и 1,6 мл (25X) в раствор 45 ортофосфатов натрия. Скорость фильтрации 150 мл/см ч. Получают продукт следующего состава, мас.X: .основное вещество 93.,8; сумма сульфатов и хлоридов 0,24; нерастворимые в вофе вещества 0,020; железо 0,0018.

Пример 12. Процесс осуществляют так же,как в примере 4, но изменяют количество 20Х-ного раствора нитрата кальция, вводимого в кислоту до нейтрализации. Приливают 5,2 мл

55 раствора (85 ) в кислоту и 0,8 мп (15X) в раствор ортофосфатов натрия.

Скорость фильтрации 130 мл/см ч.

Получают продукт следующего состава, Mac.X: основное вещество 93,6; сумма сульфатов и хлоридов 0,26; нерастворимые в воде вещества 0,040; железо

О, 0015.

Пример 13. Процесс осуществляют так же, как в примере 4, но изменяют концентрацию водного раствора нитрата кальция до 40Х. На первой стадии приливают 2,4 мл 40 -ного раствора азотно-кислого кальция (1,1 г

Ca(NO>), на второй стадии 0,65 мл (0,3 г Ca(NO ) . Скорость фильтрации растворов ортофосфатов натрия г

180 мл/см ..ч. Получают триполифосфат натрия следующего состава, мас. .: основное вещество 94,0; сумма сульфатов и хлоридов 0,10; нерастворимые в воде вещества 0,001 железо 0,0009, Пример 14. Процесс осуществляют так же, как в примере 4, но изменяют концентрацию водного раствора нитрата кальция, используют

10Х-ный раствор.

На первой стадии приливают 9,6 мл

10Х-ного раствора азотно-кислого кальция 1,1 r Ca(NO>), на второй стадии 2,6 мл 0,3 r Са(ИО ) . Скорость фильтрации растворрв ортофосг фатов натрия 190 мл/см ч. Получают триполифосфат натрия следующего состава, мас.Х: основное вещество 94,0; сумма сульфатов и хлоридов 0,11 нерастворимые в воде вещества 0,001; железо 0,0008, Из примеров 13 и 14 следует, что концентрация раствора нитрата кальция не оказывает влияния на качество триполифосфата. и на процесс фильтрации.

Однако использовать растворы низких концентраций (ниже 10X) нерационально, особенно в производственных масштабах из-эа увеличения объемов, а концентрация более 40Х находится в области, близкой к насыщению.

Зависимость степени очистки фосфорной кислоты от расхода нитрата кальция приведена в табл.2.

При изменении количества нитрата кальция, вводимого в горячую фосфорную кислоту, оптимальная очистка шламовой фосфорной кислоты достигается при использовании 1, 1 г Ca(NO )

Зависимость качества триполифосфата натрия от количества нитрата кальция приведена в табл.3, 1386562

Как показывают данные табл.3, продукт лучшего качества получают при введении 0,3 r нитрата кальция.

Введение раствора нитрата кальция в два приема, первоначально в фосфорную кислоту, а затем в раствор ортофосфатов натрия, полученный после добавления соды,.и повышение рН от 6,5 до 8, 1-8,5 позволяет снизить 10 расход соединений кальция в 4 раза, увеличить скорость фильтрации в 3 раза.

Способ позволяет .перерабатывать шламовые термические кислоты и получить продукт, отвечающий требованиям категории "Высшего качества":

Na P 0,<) не менее 94, Fe — не более

0,0057, нерастворимого в воде остатка 0,10, 0,6Х суммы хлоридов и суль- 20 фатов и рН 17-ного водного раствора

9,7+0,2.

Предлагаемый способ с использованием азотно-кислого кальция, кроме очистки от соединений железа, поэ- 25 воляет окислить недоокисленные формы фосфора (Р», Н РО ) и органические вещества и тем самым. исключить приI менение. азотно-кислого аммония. Триполифосфат натрия не загрязняется ионами кальция.

Формула и з обретения

1. Способ получения триполифосфата натрия, включающий нейтрализацию фосфорной кислоты содой при нагревании, обработку полученной суспенэии соединениями кальция с последующим отделением осадка.и термообработкой раствора, отличающийся тем, что, с целью интенсификаций процесса и уменьшения содержания примесей в продукте, в качестве соединения кальция используют нитрат кальция, который вводят в виде водного раствора постадийно: первоначально 80Х его в фосфорную кислоту, затем 207 — в раствор ортофосфатов натрия, а нейтрализацию.кислоты содой ведут до рН 8,1-8,5.

2. Способ rio n.1, о т л и ч а юlq и и с я тем, что водный раствор нитрата кальция используют 10-40Х-ной

Концентрации.

13865б2

01 О й» 1

g о о

В В

О1 О1 сео

1V

1 «0

О 1

Р 10О1Ь о о о

О

В о о о о а о о

В а о о

О О о о о о

В а б о о о

О м ь

В о оОо о 3 о о о eé ОЙ!О> а 00 If!! у1 . I 2

С.Э

3 ф о м сЧ «Ч

В В о о м

В В о о

О О О

ЧС Yl СЧ N

В б В . а о о о о о

В о

В о о о

00 О1 о

О сЧ еО . о о о о о о

В O В о о о сЧ Л м o о о о о

° В о о ь сЧ

О а

l0 о н о о

О Ъ -0 ф сч сч с 1 сч о о о о о о о о

В O В а о о о о "Ъ ео

CV C4 о о

О О а а о о

О. о

) о

О .1

3 о 3

О а

Ф, В о

О О а В ф ф о а В

Л Ое л

° е б

CO ф ееЕ е е а В

OO а

В а В еО ео ео а о

01 а

Ф о

1 Q

1е 1 I

0 C«I

«0 1 а сЧ ф 00 и о щ «3

А 6

В В

° Ю В

10л

»Я) м

0 ° hl

0«\ В» В» °

Itl Ф Л «О е

1 «0

1а

1» ж

К, Ц i а (!! 11

«1

Л)3 а сЧ О О В I ф ф а а а В °

-ф М м с1 «1

Ое Ое Ое Ое Ое Ое Ое Ch Oi

О О 00 -- сО C«i о с 1 о с о о

О О О О О О

О О О О О О а В В В В

О О О О О О о 8 м 3 ф б со м g ф Л Л С » Л Л Л Л Л Л Л

00 1 Ф е е Ф" 0 е чс а а а а а а б а а а

° 0 0 Ф О Ф. «О Ь- О О О а б б В а а В а

° в е» ° еа е» е В» °

1386562

Таблица2

Опыт

Расход нитрата кальция, r

Содержание примесей, мас.7

Н зРО4

0,6

0,10

0,8

0,09

0,01

0,04

1,4

0,04

Та блица 3

Содержание компонентов, мас.7

Опыт

Основное вещество

0,15

93 1

0,1

94,0

0,3

0,15

94,2

0,5

0,12

Составитель Г.Сальникова, Техред Л. Олийнык

Редактор Н.Рогулич

Корректор С, Шекмар

Тираж 446 Подписное

Заказ 1464/26

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Расход нитрата кальция, r

0,0076

0,0008

0,0008 г

Органические вещества (С )

0,02

0,007

0,007

2804 +С1 Нерастворв воде вещества

О, 100

0,001

0,001