Способ получения пирофосфорнокислого калия

 

Изобретение относится к технологии получения конденсированных фосфатов , в частности пирофосфорнокислого калия, используемого в производстве моющих средств, в электрохимических процессах меднения и др. Целью изобретения является повышение насыпной плотности продукта и снижение энергетических затрат. Цель достигается тем, что на сушку в токе горячих газов берут раствор дикалийфосфата с молярным отношением KjO/PiOs- 1,94-1,98, а процесс сушки и прокалки проводят при скорости удаления влаги 540-630 кг влаги/ч и 35-40 кг влаги/ч и температуре 210- 230 и 430-46{)°С соответственно для каждой стадии процесса. 1 з.п. ф-лы, 5 табл. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 01 В 25/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4221386/23-26 (22) 04 ° 04.87 (46) 30,03.89. Бюл. М* 12 (71) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической пропромышленности и Опытный завод Научно-производственного объединения

"Минудобрения" (72) Н..И.Силантьева, Г.А.Богданова, И,Е.Соколова, Н.M.Êàìåíñêàÿ, E.A.Ôîмина, Г.А.Кесоян, Е.Б.Мельников, Ю.Н.Гавриш, Ю.M.Ãîëoààêîç и Б.M.Капчиц (53) 546.05.18.185(088.8) (56) Патент Великобритании У 1158178, кл. В 01 D 1/14, 16.07.69. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИРОФОСФОРНОКИСЛОГО КАЛИЯ

Изобретение относится к технологии получения конденсированных фосфатов, в частности пирофосфорнокислого калия — ПФК (тетракалийдифосфата), используемого в производстве моющих средств, в электрохимических процессах меднения, цинкования, кадмирования взамен цианистого калия и др °

Целью изобретения является повышение насыпной плотности продукта и снижение энергетических затрат.

Приме р 1. 1558 кг К СО (80%) растворяют в 935 кг воды. Раствор углекислого калия, содержащий

50% К СО, плотностью 1,542 г/см в количестве 2493 кг направляют на нейтрализацию фосфорной кислоты. В

„„SU„„1468856 A1 (57) Изобретение относится к технологии получения конденсированных фосфатов, в частности пирофосфорнокислого калия, используемого в производстве моющих средств, в электрохимических процессах меднения и др. Целью изобретения является повышение насыпной плотности продукта и снижение энергетических затрат. Цель достигается тем, что на сушку в токе горячих газов берут раствор дикалийфосфата с молярным отношением

К,О/1 О 1,94 — 1,98, а процесс сушки и прокалки проводят при скорости удаления влаги 540-630 кг влаги/ч и

35-40 кг влаги/ч и температуре 210230 и 430-460 С соответственно для каждой стадии процесса. 1 э.п. ф-лы, 5 табл.

2 реактор с мешалкой загружают 1250 кг

h РО (73%) и 195 кг воды, После перемешивания и усреднения состава фосфорной кислоты в нее небольшими порциями подают раствор поташа, Бо избежание выброса реакционной массы из реактора, особенно в начале реакции нейтрализации, раствор углекислого калия подают порциями, Каждую следующую порцию подают только после прекращения выделения из раствора углекислого газа.

В случае сильного разогрева реакФ ционной массы (температура выше 70 ) раствор или суспензию охлаждают подачей холодной воды в рубашку реактора-нейтрализатора.

1468856

Нейтрализацию ведут из расчета получения раствора дикалийфосфата с содержанием примеси монокалийфосфата a0 при молярном отношении †-- = 1,94

Рг О (содержание К НРО4 48%, КН Р04 2,25%), Состав раствора контролируют по рН реакционной среды и методом химического анализа. В процессе нейтрализации удаляется 397 кг углекислого газ" «„- 366 кг воды. Раствор дикалийфосфата (3175 кг) нагревают до кипения, прогревают 20-30 мин и передают на фильтрацию.

Отфильтрованный раствор в количестве 2931 кг с плотностью 1,58 г/смэ и концентрацией КгНРО 52% и КН РО4

2,55% со скоростью 775 л/ч подается в распылительную сушилку. Температуо ра газов, поступающих на сушку, 430 С.

Сушку ведут при 210 С . Скорость удатения влаги при сушке составляет

540 кг Н О/ч, Всего .получают 685 кг/ч дикалийфосфата, который распределяется следующим образом: 548 кг/ч системой нневмотранспорта направляется в прокалочный аппарат, с отходящими газами уходит 20% сухого дикалийфосфата, т,е, 137 кг/ч. Газы направляются в циклон, где происходит их очистка от пыли дикалийфосфата (на 60%) .

82 кг/ч дикалийфосфата также направляется в прокалочный аппарат, Гаэ, выходящий иэ циклона распылительной сушилки, уносящий 55 кг/ч дикалийфосфата, направляется на мокрую очистку и после скруббера выбрасывается в атмосферу (t=70+5 С), а раствор дикалийфосфата направляется на стадию нейтрализации. Суммарно

630 кг/ч сухого дикалийфосфата направляется на прокалку.

Температура газов, поступающих на о прокалку, 630 С, Прокалка проводится при 430 С, Скорость удаления влао ги составляет 35 кг НгО/ч, скорость подвода тепла 8 С/мин. Потери продукта с отходящими газами составляют

26 кг/ч, т. е. 4% в пересчете на дикалийфосфат, Отходящий гаэ иэ прокалочного аппарата поступает в распылительную сушку, Продукт в количестве 569 кг/ч охлаждается со скоростью

22 С/мин, а затем направляется на фасовку.

Удельный расход тепла в процессе сушки и прокалки составил 1050 ккал/кг

Н О „

1О

ЗО

Р5

Получен продукт следующего соста4 г О> 99,6; Кг11Р64 0,4.

Содержание нерастворимых в воде веществ 0,01 вес.%, насыпная плотность

0,720 т/и, рН 1% раствора 10,15.

Пример 2. 1023 кг КОН (100%) растворяют в 1117 кг воды при нагревании. Раствор едкого кали (2140 кг) подают в реактор для приготовления раствора дикалийфосфата, куда при перемешивании порциями вводят 1238 кг раствора фосфорной кислоты (73%

Н,РО,).

Нейтрализацию ведут иэ расчета получения раствора дикалийфосфата

КО при молярном отношении - --=1,98.

P О

Содержание КгНРО 48%, КНгРО 0,4%.

Состав раствора контролируют по рН реакционной среды (рН 10,6) и методом химического анализа. Для лучшей очистки от железа к раствору добавляют 200 кг воды, нагревают до кипения и кипятят 20-30 мин, затем раствор фильтруют и собирают в сборнике готового раствора (3166 кг). Отфильтрованный раствор с удельным весом

1,53 г/см, содержащий К hPO 50% и

Kh Ð0 0,4%, подается в распылительную сушилку в количестве 878 л/ч.

Скорость подвода тепла при сушке о составляет 130 С/мин, температура о газов, поступающих на сушку, 460 С. о

Сушку-проводят при 230 С и скорости удаления влаги 630 кг Н 0/ч. Всего получают 713 кг/ч дикалийфосфата, который распределяется следующим образом: 500 кг/ч системой транспортировки направляется в прокалочный аппарат, с отходящими газами уходит 30% дикалийфосфата (213 кг/ч). Газы направляются в циклон, где происходит улавливание пыли дикалийфосфата на

60%; т.е, 128 кг/ч дикалийфосфата, который также подается на прокалку, Суммарно на прокалку поступает

628 кг/ч дикалийфосфата, Температура газов, поступающих на прокалку составляет 680 С, Прокалка проводится при 460 С со скоростью подвода тепла 10 С/мин, Скорость удаления влаги составляет при этом 50 кг H,Î/÷, С отходящими газами уходит 5i. продукта, т.е, 31,4 кг/ч в пересчете на дикалийфосфат, Отходящий газ иэ. прокалочного аппарата подается на распылительную сушилку, где пыль улавливается и входит в баланс про20

Примеры осуществления способа, раскрывающие влияние температуры сушки раствора дикалийфосфата на показатели процесса, представлены в табл.2. Ыолярное отношение †--=1 96

К О

5 скорость удаления влаги при сушке

585 кг Н О/ч, температура прокалки

445 С, скорость удаления влаги при прокалке 47,5 кг Н О/ч, Примеры осуществления способа, раскрывающие влияние температуры прокалки на показатели процесса, представлены в табл.3. Температура 40 о сушки раствора 220 С, скорость удаления влаги при сушке 585 кг Н О/ч, У О молярное отношение - --=1,96, ско2 рость удаления влаги при прокалке

47,5 кг Б О/ч.

Примеры осуществления способа раскрывающие влияние скорости удаления влаги при сушке на показатели процесса, представлены в табл.4. Со- 50

К О став раствора ----=1,96, температура

Р О сушки 220 C скорость удаления влаги при прокалке 47,5 кг Б О/ч, температура прокалки 445 С, 55

Примеры осуществления способа, раскрывающие влияние скорости удаления влаги при прокалке на показатели процесса, представлены в табл.5. Со30

45

5 146885 цесса. После прокалки продукт охлаждают со скоростью 25 С/мин, Полученный калий пирофосфорнокислый в количестве 565 кг/ч направляется на

5 фасовку, Удельный расход теплоносителя при сушке и прокалке составляет

1185 ккал/кг h О.

Получен продукт следующего соста- 10 ва, вес.X: К Р О, 99,8; К НРО4 0,2.

Нерастворимые в воде вещества отсут3 ствуют. Насыпная плотность 0,46 т/м, рН 1X . раствора 10, 2.

Примеры осуществления способа, 15 раскрывающие влияние молярного отКО ношения — -- раствора дикалийфосфаР О та на показатели процесса, представлены в табл,1, Температура сушки раствора дикалийфосфата 220 С, скорость удаления влаги при сушке 585 кг

h<0/ч.,температура прокалки 445 С, 1( скорость удаления влаги при прокалке 47,5 кг H О, 25

КО став раствора — -=1,96, скорость

Р О У У удаления влаги при сушке 585 кг Н О/ч, о температура сушки 220 С, температура прокалки 445 С, В табл,1-5 приведено обоснование выбранных интервалов параметров, Каждая таблица иллюстрирует влияние изменения одного из заявляемых параметров (второй столбец таблиц) на показатели процесса. При этом остальные заявляемые параметры неизменны и находятся в выбранных интервалах. В каждой из таблиц приведены для сравнения параметры и показатели прототип.

На примерах 5-7 табл.1 видно, что ведение процесса в предлагаемых интервалах молярного отношения позволяет получить прсдукт с насыпной плотностью 0,465-0,72 т/м и хороэ шим качеством при наименьших энергетических затратах. При отклонении от предлагаемых интервалов в меньшую сторону (примеры 3-4) уменьшается плотность и ухудшается качество готового продукта (увеличивается содержание ортоформ и снижается содержание основного вещества, возрастает процент нерастворимых в воде веществ). При увеличении молярного отношения выше предлагаемого интервала (примеры 8,9) наблюдается уменьшение насыпной плотности до уровня прототипа и увеличение удельного расхода тепла, Температура сушки (табл,2) оказывает существенное влияние на состав готового продукта: при уменьшении температуры ниже 210 С (пример 11) появляется большое количество ортоформы и содержание основного вещества снижается до 947.. При возрастании температуры выше 230 (пример 15) содержание нерастворимых в воде веществ возрастает до 0,6Х.

В табл.3 представлены данные по влиянию температуры прокалки на показатели процесса. При снижении температуры прокалки ниже предлагаемых интервалов процесс компенсации затормаживается и в продукте содержатся ортофосфаты (пример 17), а при ее повышении выше предлагаемого интервала появляются полиформы в готовом продукте (пример 21), вследствие чего увеличивается содержание нерастворимых в воде веществ.

1468856

Т а б л и ц а 1

Насыпная

Состав готового продукта, вес,Х

Удельный расход тепла

Пример Иолярное № отношеплот1 НР0 Нерастворимые в воде

Ф вещества ф 2 Т ние

Ка0

Р О ность, т/м ккал

r влаги

9Р 0,356

1,93 0,561

1,94 0,720

1,96 - 0,654

1,98 0,465

1,99 0,355

2,0 0,352

2,0 0,352

0,4

0,3

0,3

0,2

0,2

0,3

105О

1981,4

93,4

94,6

99,1

99,7

99,8

99,8

99,8

99,7

4

6

8

10 (прототип) 0,8

0,6

0,01

0,01 отс. отс. отс. отс.

В табл.4 представлены данные по влиянию скорости удаления влаги в процессе сушки на показатели процесса. При значениях скорости удаления влаги ниже предлагаемого интервала (пример 23) продукт содержит значительное количество ортофосфатов, а при скорости удаления влаги выше предлагаемого интервала (пример 27) структурные превращения идут более глубоко с образованием полифосфатов, в

При этом энергетические затраты возрастают и достигают уровня прототипа.

При скорости удаления влаги ниже заявляемого интервала (табл,5) термические превращения с образованием пирофосфорнокислого калия протекают замедленно и в продукте остается значительное количество ортофосфата ка- 20 лия, Существенно возрастают и энергетические затраты (пример 29). При повышении скорости удаления влаги выше предлагаемого интервала (пример

33) значительно возрастают энерге- 25 тические затраты ((до уровня прототипа), термические превращения ускоряются, что приводит к образованию по лифосфата калия, ЗО

По сравнению с прототипом предла" гаемый способ позволяет без снижения качества продукта получить пирофосфорнокислый калий с насыпной плотностью более 0,35 т/м, что снижает пыление продукта при транспортировке, фасовке и т,д. и, предотвращает потери готового продукта за счет механического уноса; снизить энергозатраты; получить продукт из растворОв дикалийфосфата. с плотностью менее 1,893 т/м, обеспечив при этом отсутствие налипания продукта на стенки аппарата.

Формула. изобретения

), Способ получения пирофосфорнокислого калия; включающий нейтрализацию фосфорной кислоты соединениями калия с последующей сушкой и прокалкой раствора дикалийфосфата в токе горячих газов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы шения насыпной плотности продукта и снижения энергозатрат при сохранении качества продукта, на сушку подают раствор дикалийфосфата с молярным отношением K 0:P О =1,94-1,98, сушку ведут при температуре 210230 С и скорости удаления влаги 540630 кг/ч, а прокалку — при 430-460 С и скорости удаления влаги 35-50 кг/ч.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что сушку ведут при о скорости подвода тепла 80-130 С/мин, прокалку — при скорости подвода тело ла 8-l0 C/Mèí, охлаждение продукта— при скорости отвода тепла 22-25 С/мин, } 0

1468856

Та бли па 2

Состав готового продукта, вес,7. удельный

Пример

}}I

Температу- Насыпная ра сушки, плотность

С т/и расход тепла, ккал

4 20> HPG< Нераствори мые вещества кг влаги

410-425

0,1

Отсутствует

11 и

0,6

Отсутствует

Таблица 3

Состав готового продукта, вес,ь

Темпера- Насыптура про- ная о калки, С плотПример }}

K0PiGz К hPGå

Нераство римые в воде вещества ность т/м

0,2

Отсутствует

17

18

19

2}

22 (прототип) 0,45

Отсутствует

Таблица 4 дельный асход

Состав готового продукта, вес.Ж

Насыпная

Скорость удаления влаги,кг

Н О/ч

Пример

}}I плотность т/и епла ккал/кг

Н О

K+Pz От

К ЕРО Нерастворимы в воде вещества

0,15

0,05 Отсутствует

1181,5

11,82,1

1981,4

94,0 2,5, 99,6 0,4

99,7 0,3

99,8 0,2

102,0 0,4

99,7 0,3

23 530

24 540

25 600

26 630

27 640

28 363 (прототип) 0 25

Отсутствует

Присутствует полифосфат.

11

12

13

14

41 0425

0,860

0,655

О, 654

О, 651

О, 580

0,352

0,510

0,555

О, 654

0,640

0,520

О;352

О, 620

0,650

0,654

0,502

0,380

0,352

94,0

99,6

99,7

99,7

99,6

99,7

94,0 3,0

99,6 0,4

99,7 0,3

99,8 0,2

103,0 1,2

99,7 0,3

2,0

0,4

0,3

0,3

0,2

0,,3

1100 !

1981,4

1230,0

1180,0

1100,0

}170,0

1280,0

1981,4

1468856

Таблица 5

Насыпная плотПример

Состав готового продукта, вес. 7. ность, т/м

КаРР

К НРО

0,2

Отсутствует

1150

29 25 0,606

30 35 0,655

92,2 5,5

99,6 0,4

0,1

Отсутствует

Присутствует полифосфат.

Составитель И.Прокофьев

Редактор M. Циткина Техред И. Дидык Корректор M,Màêñèìèøèíåö

Заказ 1311/22 Тираж 435 Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

3l

32

33

Скорость удаления влаги, кг Н О/ч

47,5 0,654

60 0,710

70 0,560

363 0,352 (процессы сушки и прокалки совмещены) 99,7 0,3

99,8 0,2

104, О 0,3

99,7 0,3

Нерастворимые в воде вещества

Удельный расход . тепла, ккал/кг

h G

1100 1190

1985

1981,4