Способ концентрирования и очистки фосфорной кислоты

 

Изобретение относится к способу концентрирования и очистки от примесей экстракционной фосфорной кислоты и может быть использовано при получений кислоты для производства кормовых фосфоров. Целью изобретения является снижение содержания фтора и сульфат-иона в продукте и снижение инкрустации оборудования. Фосфорную кислоту концентрируют и очищают упариванием , смешением исходной с продукционной концентрированной кислоты при соотношении их потоков 1:(0, ,5) с образованием кислоты промежуточной концентрации 40-50% P/jO- с введением в эту кислоту кремнийсодержащих добавок-при расходе 0,1-2 ,D вес.% SiOj. В качестве добавок используют смесь, состоящую из двухкальциевого силиката, натриевого алюмосиликат 1, алюмината натрия и углекислого кальция при их содержйнии в смеси, мас.%: 75-85, 5-t и 10- 15 соответственно, продолжительность взаимодействия добавок с кислотой поддерживают 1-15 мин, образовавшийся осадок сгущают и отделяют. Целесообразно в качестве кремнийсодержащей добавки использовать белитовый шлам, получаемый в производстве глинозема из нефелинов состава, мас.%: SiOj, 24-31; СаО 50-58; , 2-5; (Naj,0 ) 1-3-, прочие - до 100%. Целесообразный расход шлама 0,32-8 ,33% от массы кислоты. Концентрщзованная кислота (54% PgOy) содержит 0,02-0,08% фтора и 0,02-0,10% SOj. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. О) 4: О) 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 01 В 25/234

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4068587/23-26 (22) 19.05.86 (46) 23.03.89. Бюл. У 11 (71) Воскресенский филиал Научноисследовательского института по удобрениям и инсектофунгицидам нм.проф.Я.В.Самойлова (72) Е.С.Островлянчик, А.В.Гриневич, В.Я.Абрамов, В.А.Ворошин, А.И.Алексеев, X.À.Áàäàëüÿíö, М.М.Талмуд, В.В.Бабкин, Д.Д.Успенский, В.В.Коряков, Т.А. Соколов и В.М.Корюкин (53) 661.634.2 (088.8) (56) Патент Великобритании

0 1127247, кл. С О1 В 25/22, 1968.

Авторское свидетельство СССР

В 542722, кл. С 01 В 25/234, 1975. (54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И ОЧИСТ° КИ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, (57) Изобретение относится к спосо бу концентрирования и очистки от примесей экстракционной фосфорной кислоты и может быть использовано при получении кислоты для производства кормовых фосфоров. Целью изобретения является снижение содержания фтора и сульфат-иона в продукте и снижение инкрустации оборудования. Фосфорную

) Изобретение относится к способу концентрирования и очистки от приме. сей экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) и может быть использовано при получении кислоты для производства кормовых фосфатов.

Целью изобретения является снижение содержания фтора и сульфат-ионов

„„90„„14670 ф а1 кислоту концентрируют и очищают упариванием, смешением исходной с продукционной концентрированной кислоты при соотношении их потоков 1:(0,8-2,5) с образованием кислоты промежуточной концентрации 40-50X Р О с и зр введением в эту кислоту кремнийсодержащих добавок при расходе 0,1-2,0 вес.7 Si0 . В качестве добавок используют смесь, состоящую из двухкальциевого силиката, натриевого алюмосиликата, алюмината натрия и углекислого кальция при их содержании в смеси, мас.7: 75-85, 5-1 и 1015 соответственно, продолжительность взаимодействия добавок с кислотой поддерживают 1-!5 мин, образовавший" ся осадок сгущают и отделяют. Целесообразно в качестве кремнийсодержащей добавки использовать белитовый шлам, получаемый в производстве глинозема из нефелинов состава, масЛ:

Si0 24-31; СаО 50-58; А1 0> 2-5; .(На О +К О) 1-3 прочие — до 100Х.

Целесообразный расход шлама 0,32-8,337 от массы кислоты. Концентриро" ванная кислота (54X P+0 ) содержит .

0,02-0,087. фтора и 0,02-0,103 S0

1 s.ï. ф-лы, 2 табл.

2 в продукте и снижение инкрустации оборудования.

II p и м е р 1. 450 кг дигидратной фосфорной .кислоты концентрацией

23,57 РО с содержанием 2,0X F u

2,17. SO> смешивают с 550 кг концентрированной фосфорной кислоты концентрацией 547 Р О с содержанием 0,062 дукта, другой смешивают с неупар ной ЭФК.

Другие примеры осуществления способа, в т.ч. при граничных значениях параметров и значениях за пределами укаэанных интервалов, приведены в табл.1. Порядок и назначение операций соответствуют приведенным в при-. мерах 1 и 2. Способ предусматривает введение реагента в один иэ потоков, поступающих на смешение.

Целесообразность выбранных интер-. валов изменения параметров процесса и состава добавки обусловлена следующим. При содержании двухкальциевого силиката в смеси менее 75Х ухудшается очистка кислоты от SO (пример 5, табл.1), при содержании двухкальциевого силиката в составе добавки более 85Х (примеры 4,6) достигается максимальная степень очистки кислоты от сульфат-ионов, но ухудшается очистка от фтора, поэтому дальнейшее уве" личение доли этой составляющей смеси нецелесообразно. При содержании гидроалюмосиликата в смеси менее 1Х (пример 9) снижается степень очисткй кислоты от фтора, при содержании более 57. (пример 10) загрязняются примесью алюминия и концентрированная фосфорная кислота и продукты дальнейшей ее переработки (аммофос, кормовые фосфаты и др.), При содержании алюмината натрия в составе реагента менее 17. (пример 13) ухудшается очистка кислоты от фтора,при содержании более 57 готовый продукт загрязняется примесью алюминия (пример 14). При содержании СаСО в составе реагента менее 10Х (пример 17) уменьшается степень очистки кислоты от SO, при содержании более 15% повышается концентрация свободной

СаО в готовом продукте и, как следствие, усиливается инкрустация оборудования при последующем упаривании кислоты.

При соотношении потоков слабой и концентрированной кислот менее, чем

1:2,5, и более, чем 1:0,8, усиливается инкрустация выпарных аппаратов при последующем упаривании этой кислоты.

Кроме того, в обоих случаях ухудшает" ся очистка от сульфат-ионов, а при соотношении более 1:0 8 снижается и степень обесфторивания (примеры

19,22).

3 1467034

Р и 0,17. SO> (соотношение потоков

1:1,22). В полученную смесь вводят 29,7 кг реагента, в составе которого

80Х двухкальциевого силиката, 57. алюмосиликата натрия, 57. алюмината натрия и 10Х СаСО - Фосфорную кислоту с добавкой перемешивают в реакторе и подают в отстойник для раз еления жидкой и твердой фаз. Время 10

Заимодействия добавки и кислоты

Р мин. Осветленную кислоту подают на концентрирование в вакуум-выпарной аппарат. Концентрирование ведут при 1вакууме 0,85 ат.Твердую фазу в составе сгущенного продукта отправляют иа дальнейшую переработку. Упаренная фосфорная кислота содержит 53Х Р O ;

0,067 Р и 0,2% SO>. Степень упарен ной кислоты от SO 97%, степень обес- 20 фторивания 97,5Х. Упаренную фосфорную

1 ислоту делят на две части: одну ис" пользуют в качестве готового продукта, другую смешивают с неупаренной

4ФК в соотношении 1:2. 25

По известному способу очистку и концентрирование экстракционной фос-. форной кислоты, содержащей 29% Р О и 2Х Р, ведут упариванием кислоты рри 90 С в вакуум-. выпарном аппарате 30 до содержания в кислоте 40-507. P О, с последующим добавлением Si0 и упариванием в вакуум-выпарном аппарате при 110 С. Упаренная кислота содержит 55Х P О ; 0,07Х Р и 2,8-3,6Х

Пример 2. 446 кг дигидратной фосфорной кислоты с содержанием

29,6Х Р О, 2,1X F и 2,27 30 смеши9BR)T с 554 кг концентрированной кис- 40 оты (52X Р О ; 0,07Х Р и 0,2% ЯО ). полученную смесь вводят 30 кг белитового шлама от производства глинозема из нефелинов, в составе котоyorо 757. двухкальциевого силиката, 47 натриевого алюмосиликата, 2Х алюмината натрия и 10% СаСО, прочие до 100Х. Фосфорную кислоту с добавкой перемешивают 5 мин и затем отделяют в сгустителе от твердой фазы.

Осветленную кислоту подают на концентрирование в вакуум-вынарной аппарат, где поддерживают вакуум 0,9 ат.

Сгущенную часть перерабатывают на фтористые соли. Упаренная фосфорная кислота содержит 54% Р О ; 0,057. Р и 0,10% SO . Упаренную фосфорную кислоту делят на два потока: один используют в качестве готового про1467034

Наиболее полно взаимодействие добавки с примесями протекает при продолжительности 1-15 мин. Продолжительность менее 1 мин недостаточна для завершения взаимодействия, при этом степень очистки кислоты от фто. ра и сульфат-ионов снижается. При продолжительности более 15 мин достигается максимальная степень очистки кислоты от примесей, поэтому дальнейший контакт добавки и кислоты нецелесообразен (примеры 23,26).

Белитовый шлам образуется при выщелачивании глиноземсодержащих нефелиноизвестковых спеков. По фазовому составу белитовый шлам представляет собой смесь силикатов, гидросиликатов, гидроалюминатов, карбонатов, алюмосиликатов. Частицы шлама агрегированы, шлам отличается высокой дисперсностью.

Химический состав белитового шлама, 7:

SiOi 24,0-31,0

СаО 50,0-58,0

А1то, 2,0-5ЪО (Na 0+K 0) 1,0"3,0

Прочие До 100 фазовый состав, 7:

Двухкальциевый силикат 75-80

Карбонаты кальция 12-13

Алюминат натрия 1-2

Натриевый алюмосиликат 1-2

Прочие До 100

Расход кремнийсодержащей добавки составляет 0 1-2,0 мас.Х, что в пересчете на белитовый шлам составляет

0,32-8,33Х (или 3,2-83,3 кг на 1 т кислоты). лтоснование расхода белитового шлама приведено в табл.2 °

Из приведенных примеров видно, что при расходе белитового шлама менее 0,32 мас.Х (3,2 кг/т кислоты) не достигается глубокая очистка фос5 форной кислоты от фтора и сульфатионов.. Расход добавки 8,33 мас.7. (83,3 кг/т кислоты) обеспечивает максимальную степень очистки кислоты от примесей и снижение инкрустации оборудования, поэтому дальнейшее увеличение расхода добавки экономически нецелесообразно.

Ф о р м у л а изобретения

1. Способ концентрирования и очистки фосфорной кислоты, включающий ее смешение с продукционной концентрированной кислотой с получением кислоты промежуточной концентрации

40-507. Р О, упаривание ее в присутствии кремнийсодержащей добавки при расходе 0,1-2,0 мас.7- SiO, о т—

2б л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения содержания фтора и сульфатиона в продукте и снижения инкрустации оборудования, в качестве добавки используют смесь, состоящую

30 иэ двухкальциевого силиката, алюмината натрия, натриевого алюмосиликата и углекислого кальция при их содержании в смеси, мас.Х:75-85, 1,5, 1-5 и 10-15 соответственно,j

35 добавку вводят на стадию смешения исходной и продукционной кислоты при соотношении их потоков 1:(0,8-2,5), которую осуществляют в течение 115 мин с последующим отделением осадао "

2. Способ по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве добавки используют белитовый шлам, по" лученный в производстве глинозема из нефелинов.

1467034

О

Р

Х Ф

f"

Е М

О

Д kf

I °

Щ

МО О аcn s

Ф О

Ц Ф 4

ЗОХРЕ

О

ОФО сЧсчсч

ОО- ОО-О

«л а л в л а

ООООООО

Ф

1 1 1 с0 О О .1

Р, Я 3 Й 4

Ф Ql О

1 !

14 1О" д

11Ч !

0 с0

Х

Х

О

О е Щ (ИИИОООО

Л 4 ф Ф ф Ф

О I

О О1» л, сЧ О

I сО" О О1 сЧ О

1 I 1 1

I I 1

1 I I

I 1 1 1

I 1 1 е

1 I I

»

1 I I I

I 1 I

I. 1 I I

О Вс

5 и е

gl Ю1Х с0 KI Х

1- РО

О

С.Э!

1-1- 1!

I 1 I 1 1 14 1

2Д

1 1 1

I I I

»

1 I 1

) 1 I

+(б 1 I 1

1 1 I I 1 1

I I 1

1«

1 О с4

I Рч — l

1 I 1 1

I I 1 I I I I 1 I 1 1 I

О Х 2 Ее

t(А Х О

ОРФХХ

М 1-Ю53

I I 1 1 I 1

И I

1 I И

И «uS

1 I И ИИИе-Ое»

1 I 1 1 еХ

1 О

1 Ж Х

Х РеХ О

O I. e g

Ф О Х

Х $ C4 10

Ф.

4е

Ф О л л

О О

1 04

О О

Ф 14 О е ХХ О О

О Ф О

V Н Х с3

0O ) 1 (v л е

1 сч а е ее ) (Ч л в ее сЧ в в ее сЧ л в

° °

I I « сЧ

° е л сЧ

° ° ° ° ее

° е е»

1 ж а

Ое Ф

1 М Е

О Сс) О е- ф О О О О СЧ О О О 00 О 00 СЧ

ОсчОО - -с 1 - - е- -Ос1О в л л Е л л в а л а а ° л л л «л

О ОООООООООООООООО

ФФ ИСЧ 0 ОФ04WСс1фСс СЧСЧ СЧИИСОСе)И("Ъ

О ООООО-ОООсЧОООО-О ОО -ОО -О а в а а л а л в а а а а л а а в а а а а а а а а

О ОООООООООООООООО ООООООб

И а е е

И С Ф И И И 4Ч СЧ О И Л И И И И О О О О

И И л «1е

Ие-Ие-4 е0 е — Ие-ИОС ИИИ ИИИИИИИИ

И

° 4е

Ие»ИеИО СЧсЧсЧИИИИС ИИИИИИИ

И И СЧ е О чР с " О О О1 О О О О СЧ И И

Ф 00 ф П CO Г 00 И 00 Г ф Л Ф

О "СЧсе)-е И Ф &Ф01 О е-CV с ) Ф И О е ИiО Г 00 0 CV СЧ СЧ СЧ CV С 4 С 4

Я

34

tf Х

О Ж йк

О Ж

5!

Л

1467034

Таблица 2

Пример

Расход белито вого шлама к весу кислоты

Соотношение потоков слабой и концентрированной кислот

Состав кислоты слабой

7 конц. одериан в гото одержание

-.в готом продук° Х ом проукте, Х

I мас.X кг/т

Р 0 SO

27 1: 2,5

3,2 . 0,08

0,12

28 1 : 2,5

83,$ 0,02

30 0,05

0 ° 08

2 1: 124 5

О, 1.0

29 1 : 2,5

2,0 0 50

0,6 10

30 1 : 2,5

0,02

0,07

10

Составитель Г.Целищев

Техред И.Ходанич Корректор М. Самборская

Редактор Н.Гунько

Заказ 1113/19 Тирак 435 Подписное нщщПи Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.уагород, ул. Гагарина, 101

Продол в:ит ель ность взаимо дейст вия, мин.

:,290 1 8

i54,О 0,1 !

lee 0 1 8

54,0 1

296 22

i52,О 0,2

)29 0 1 8 54,0 0,1

290 18 ,54,0 О, 1

1 6 0,32

0,03

16 833

0,03

21 3,0

0,07

1 8 0,2

0 05

1 8 9,0

0 05