Способ получения фосфорной кислоты

 

Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты, полученной сернокислотным разложением природных фосфатов, с последующей жидкостной экстракцией трибутилфосфатом и обработкой автивированным углем и окислителем и может быть использовано в производстве технических, кормовых и пищевых фосфатов. Целью изобретения является снижение содержания в продукте примесей, придающих окраску продукту, и упрощение способа. Фосфорную кислоту получают обработкой непрокаленных фосфатов серной кислотой, отделением осадка сульфата кальция фильтрацией, обработкой отфильтрованного водного раствора фосфорной кислоты активированным углем при 50°С в течение 2 ч в количестве 0,4% от массы P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB>, жидкостной экстракцией фосфорной кислоты из очищенного раствора трибутилфосфатом, водной регистракцией, концентрированием водного реэкстракта до 55 - 62% P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB>, обработкой концентрированного раствора перекисью водорода в течение 15 мин при 110 - 130°С с последующей обработкой активированным углем при той же температуре. Получают фосфорную кислоту с содержанием органического углерода менее 70 PPM/P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB> и цветностью менее 10 ед. APHA. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51)4 С 01 В 25 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3006999/23-26 (22) 19.11.80 (31) 7928530 (32) 20.11.79 (33) FR (46) 30.11.89. Бюл. Р 44 (71) Рон-Пуленк Эндюстри (FR) (72) Луи Винан (BE) (53) 661.634.2(088.8) (56) Патент Японии 1(44-22403, кл. 15 В 53, опублик. 1969.

Патент Великобритании Р 1296668, кл. С1А, опублик ° 1972, Патент США М 4044108, кл. С 01 В 25/16, опублик. 1977. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к способу получения фосфорной кислоты, полученной сернокислотным разложением природных фосфатов, с последующей жидкостной экстракцией трибутилфосфатом и обработкой активированным углем и окислителем, и может быть использоИзобретение относится к способу получения фосфорной кислоты, полученной серно-кислотным разложением природных фосфатов с последующей жидкостной экстракцией и обработкой окислителями и адсорбентами, и может быть использовано в производстве технических, кормовых и пищевых фосфатов, Целью изобретения является снижение содержания в продукте примесей, 2 вано в производстве технических, кормовых и пищевых фосфатов. Целью изобретения является снижение содержания в продукте примесей, придающих окраску продукту, и упрощение способа, Фосфорную кислоту получают обработкой непрокаленных фосфатов серной кислотой, отделением осадка сульфата кальция фильтрацией, обработкой отфильтрованного водного раствора фосфориой кислоты активированным углем при

50 С, в течение 2 ч в количестве 0,47 от массы Р О, жидкостной экстракцией фосфорной кислоты иэ очищенного раствора трибутилфосфатом, водной реэкстракцией, концентрированием водного реэкстракта до 55-627. Р О, обработкой концентрированного раствора перекисью водорода в течение 15 мин при 110-130 С с последующей обработкой активированным углем при той же температуре. Получают фосфорную кислоту с содержанием органического углерода менее 70 ppm/Г О и цветностью менее 10 ед, Apha. 2 табл ° придающих окраску продукту, и упрощение способа.

Природные фосфаты содержат органические примеси и другие примеси, обусловливающие цветность раствора фосфорной кислоты. Кроме того, в процессе переработки руды вводят органические вещества в качестве флотаторов, антивспенивателей, модификаторов кристаллообраэования, экстрагентов фосфорной кислоты. При полу1526579

20 чении пищевых (кормовых) фосфатов необходимо фосфорную кислоту очистить от примесей, в частности органического происхождения, и обесцветить.

В примерах цветность растворов дают в единицах Apha согласно нормам Американского общества по испытанию материалов АБО) 2100-71 и в единицах

ЕТ TBP (ТБФ) .

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Известным способом серно-кислотной обработкой непрокаленного среднего фосфата кальция (фторида) получают фосфорную кислоту, имеющую следующие характеристики:

Р Î, 40

Органические вецестна, ppm С/Р О 2450

Цветовой показатель (E1 ТБР) 10, и осадок сульфата кальция, который отделяют фильтрацией.

Производят обработку укаэанной кислоты для обесцвечивания с помощью активированного угля в виде порошка и гранул.

Фосфорную кислоту сначала нагревают прп перемешивании в течение р:вух часов при 50 С н присутствии 0,40 . о 30 от массы P О порошкообразного активированного угля тонарной марки "AK тибон С" фирмы "Норит НВ" (Голландия), поверхность по БЭТ: 1052 м /г.

После фильтрации кислота имеет цветовой показатель (El TBP) 3,2 и содержание органического углерода

1700 ppm/Ð Î . Полученную кислоту непрерывно подают в колонну с насадкой из гранулированного активирован- 40 ного угля (качества САЬ фирмы

"ПИТТСБУРГ Кемикл Кампэни" США с удельной поверхностью по БЭТ: 1000 м /

/г) иэ расчета 12 л/ч (сечение колонны 78 см, высота угольного слоя 45

220 см, масса активированного угля

7,5 кг), причем колонна теплоизолиронана на 85-90 С. Выполненная таким образом колонна может служить для обработки 800 кг Р<О> перед сбором 50 кислоты с цветовым показателем (Е1 TBP) 0,10. Полученная серная кислота содержит 1000 ppm органического углерода/РоО .

Полученную кислоту нагревают до 55

50 С в батарее из восьми смесителейотстойников, затем подвергают экстрагиронанию противотоком с Помощью трибутилфосфата при отношении органическая фаза/водная фаза, равном 9 ° Органическую фазу промывают в батарее из семи смесителей-отстойников с помощью небольшого объема воды при отношении водная фаза/органическая фаза, равном 1/18, и, кроме того, на

5-й стадии вводят 50 -ный содовый раствор из расчета 30 r ИаОН на килограмм Ро О, поданного на зкстрагирование, затем производят реэкстракцию водой противотоком при 65 С в батарее, состоящей из пяти смесителей-отстойников, при отношении органическая фаза/водная фаза, равном 6.

Отбирают из батареи очищенную фосфорную кислоту, имеющую:

Р О, . 21,5

Окраска, Apha 9 и концентрируют ее до содержания 62

Р О под атмосферным давлением в две стадии с противоточным нагревом через стенку, включающим первую стадию, работающую при 70 С и предназначенную о для доведения концентрации до 38

Р О, и вторую стадию, работающую о при 150 С и предназначенную для окончательно гo концентрирования .

Кислота, полученная после пребынания при 150 С в течение 1,5 ч, имеект окраску 420 Apha и содержит

250 ррш органического углерода/Р О>.

Затем полученную кислоту подвергают окончательному обесцвечиванию согласно нескольким вариантам: а) часть кислоты обесцнечинают с помощью 5 г Н О из расчета 100 . на кг кислоты при 130 С в течение 15 мин (получают окраску 66 Apha), затем с помощью 0,5 активированного угля

"Актибон С" в расчете на Ро О, при о перемешивании в течение 2 ч при 120 С.

Полученная кислота имеет окраску

5,5 Apha и содержит 70 ppm органического углерода в расчете на Ро О, б) кислоту с содержанием Р О 68 обрабатывают 5 r Н О иэ расчета 100 при 130 С в течение 15 мин на кг кислоты. Полученная кислота имеет окраску 180 Apha. После разбавления до содержания Ро О 62 и. обработки в течение 2 ч при 120 С с помощью 5 г активированного угля "Актибон С"/Р О получают кислоту с окраской 7 Apha и 65 ppm органического углерода на

Р О, в) очищенную экстракцией сырую фосфорную кислоту с содержанием Р О

5 152657

21,57. концентрируют до 557. при окончательной температуре 130 С, а затем поддерживают эту температуру в течение 2 ч для того, чтобы проявилась окраска. Окраска составляет 180 Лр!1а, 5 а содержание С/Г О равно 260 ppm.

Полученную кислоту нагревают в течео ние 15 мин при 130 С с использованием 5 r H 0 a pa eTe Ha 1007. на кг кислоты. Окраска составляет

37 Apha Затем производят перемешивание с 0,5 активированного угля "Лктибон С"/Р О в течение 2 ч при 90 С.

Получают окраску 3 Apha, содержание

С/Р> Ос 100 ppm. Укаэанная кислота вновь окрашивается до 14 Apha после концентрирования до 607 Г О при атмосферном давлении (максимальная температура 155 С). Повторно кислота око рашивается лишь до 8 Apha, если ее концентрировать под пониженным давлением до содержания Г О 607 так, чтоо бы не превышать температуры 110 С, то есть сохраняя температуру ниже температуры, при которой была получена 557.-ная кислота. Кислота, которую можно использовать в пищевых целях, до жна содержать не более 70 ppm

С, /Р О и иметь цветность менее

10 Apha.

Пример 1 сравнительньп . Исходную фосфорную кислоту по примеру 1 с содержанием Г О 407, перед предварительным обесциечиванием согласно настоящему изобретению подвергают эк- 35 страгированию трибутилфосфатом согласно примеру 1. В этих условиях проводить непрерывную промышленную экстракцию невозможно вследствие большого периода времени, необходимого для разделения фаэ в батареях смесителей-отстойников. С другой стороны, после очень длительного времени разделения на поверхности раздела фаз существует третья грязевая фракция 45 черноватого цвета, Пример 2 и сравнительный пример 2. В этих примерах в лабораторных

50 условиях периодически сравнивают скорости отстаивания кислот, полученных иэ непрокаленного фосфата (фторида) °

Исходная фосфорная кислота, полученная серно-кислотным разложением сырья, содержит:

Р 0, по весу

Органический углерод, ppm/P Î 2250

Та бл ица 1

Применяемая кислота % отстаивания

Исходная кислота иэ непрокаленной руды (фторида)

Е! TBP = 10,6

2250 ppm С/Р> О

Р О . 40Е

Исходная кислота иэ руды, предварительно обесцвеченная с помощью активированного угля до

Е1 TBP: 0,03

650 ppm С/Р О

107. через 3 мин

307 через 6 мин

357 через 20 мин

257 через

707 через

1007 через

2 мин

1 мин

1,5 мин

10 с

В не обесцвеченной предварительно кислоте появляются черноватые студенистые хлопья, которые скапливаются на поверхностях раздела, а растворитель окрашиваются в темно-коричневый цвет, Пветовой показатель, E 1 ТВР 10,6

Опыты по экстрагированию на исходной фосфорной кислоте.

Контактируют 600 мп укаэанной кислоты при 50 С с 600 мл трибутилфосфата в качестве экстрагента в стеклянном цилиндрическом сосуде диаметром

12,5 см и высотой 24 см. Производят перемешивание фаз в течение 3 мин с помощью мешалки Рэйнери, снабженной турбиной центростремительного действия диаметром 5,5 см, вращающейся со скоростью 800 об/мин и погруженной на 2/3 глубины жидкости. Останавливают мешалку и наблюдают за отстаиванием в зависимости от времени, которое исчисляют относительно предельной поверхности раздела. Результаты приведены в табл. 1.

Берут часть указанной исходной кислоты и обрабатывают ее по примеру 1 сначала порошкообразным, а затем гранулированным активированным углем.

Получают предварительно обесцвеченную кислоту с цветовым показателем

Е 1 ТВР 0,03, содержащую 650 ppm

С/Г О . Предварительно обесцвеченную кислоту экстрагируют тем же способом с помощью трибутилфосфата и производят укаэанным методом оценку способности фаз к расслаиванию. Результаты приведены в табл. 1.

1526579

Т а блица 2

М Содержал/п ние РгО в конОбработка активированным углем

Обработка перекисью воЦветность кислодорода о

Расход, t С Время, 7. от ч

Р П, Время, Цветмин ность, ед.

Apha ты, ед. Расход, Apha r/êã

Р О5

Цветцентрир. кислоте, 7. ность, ед, Apha

1 62,0 120 6,0 130 20 40

2 61,5 85 1,0

3 62,0 230 5,0 80 20 — 0,5

4 45,0 180 5,0 120 15 — 0,5

5 55,0 180 5,0 130 15 — 0,5

35

2

80 2

120 2

130 2 выше н ным.

Эти опыты говорят о влиянии предварительного обесцвечивания согласно настоящему изобретению на способность фаз к отстаиванию в случае применения чистых растворителей. Разница в способности к отстаиванию и содержании студенистых веществ увеличивается при использовании растворителей, рециркулируемых после реэкстракции в случае необесцвеченной предварительно кислоты.

П р е р 3. Готовят фосфорную кислоту обработкой непрокаленного фосфата концентрации 407. Р О . Эта кислота имеет цветовой показатель

Е1 ТВР = 1,7 и содержит 400 ppm органического углерода/Р Оz.

Указанную исходную кислоту предварительно обесцвечивают на колонне с насадкой из гранулированного активированного угля при тех же условиях, что и в примере 1(это касается гранулированного активированного угля) без предварительной обработки с помощью порошкообразного активированного угля. Производительность колонны в данном случае составляет 2500 кг

P О при цветовом показателе по мень5 шей мере 0,10, в среднем полученная кислота содержит 130 ppm органического углерода/Рг О;.

Из данных табл. 2 следует, что об- 50 работка только перекисью водорода или активированным углем недостаточна для снижения цветового показателя продукта.

При температуре обработки ниже

110 С (N 3) и концентрации обрабатываемой кислоты ниже 507 (K 4) цветовой показатель продукта остается поПри экстрагировании и деэкстрагировании указанной предварительно обесцвеченной кислоть1 способом, описанным в примере 1, получают очищенную кислоту, которую концентрируют с 23 до 627. РгО при 150 С. При нагреве при 150 С полученная кислота снова окрашивается (окраска 240 Apha) и содержит 82 ppm органического углерора/Pã0 .

Окрашенную кислоту с содержанием

Р 05 627. обрабатывают в течение

15 мин при 60 С с помощью 5 r Н О в расчете 1007 на кг кислоты. Получают кислоту с окраской 85 Apha. Эту кислоту обрабатывают 0,57.-активированного угля "Лктибон С" (Норит НВ) в расчете на Р 0+ в течение 2 ч при о

120 С. После фильтрации получают кислоту с содержанием Р О 627 с окраской 7 Apha, содержащую 28 ppm органического углерода/PzO .

В табл. 2 даны варианты очистки кислоты вне заявленных интервалов, а также воспроизведены примеры (1 и 2) по прототипу. Во всех примерах есть операции предварительной очистки

«а активированном угле и экстракция трибутилфосфатом.

Формула изобретения

Способ получения фосфорной кислоты, включающий обработку непрокаленных фосфатных руд серной кислотой, отделение осадка сульфата кальция фильтрацией, жидкостную экстракцию фосфорной кислоты из водного раствора трибутилфосфатом, отделение насыщенного фосфорной кислотой трибутил10

1526579

Составитель Целищев

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Редактор А.Маковская

Заказ 7250/59 Тираж 435 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул . Гагарина, 10 1 фосфата от обедненного водного раствора, реэкстракцию фосфорной кислоты из трибутилфосфата водой, концентрирование водного реэкстракта с последующей обработкой его окислителем при нагревании и активированным углем, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания в продукте примесей, придающих окраску продукту, и упрощения способа, вод" ный раствор фосфорной кислоты перед

1 жидкостной реэкстракцией обрабатывают активированным углем в количестве

0,47 от массы P О в течение 2 ч при о

50 С, концентрирование ведут до концентрации Р О, равной 55-62 мас.7, причем в качестве окислителя используют перекись водорода, обработку ею ведут 15 мин и обработку концентрированного реэкстракта активированным углем и перекисью водорода ведут при

110-130 С.