Способ получения раствора мононатрийфосфата

 

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения продукта, применяемого в пищевой промышленности и в качестве исходного сырья для получения композиций моющих средств. Раствор мононатрийфосфата (МНФ) получают путем экстракции фосфорной кислоты трибутилфосфатом с последующей реэкстракцией фосфорной кислоты из органической фазы натрийсодержащим реагентом. В качестве последнего используют насыщенный водный раствор динатрийфосфата, взятого в стехиометрическом количестве на нейтрализацию фосфорной кислоты с концентрацией 36,0-50,2 мас.%. Процесс реэкстракции ведут при температуре 41-90^oС. Полученный раствор МНФ делят на две равные части. Одну из них выводят в качестве продукта, а другую направляют на обработку карбонатом натрия с получением раствора динатрийфосфата, который возвращают на реэкстракцию. Изобретение позволяет упростить процесс за счет интенсификации стадии реэкстракции и оптимизации распределения потоков. При этом получают раствор с концентрацией МЕФ 48,7-62,9 мас.%. 1 табл.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения раствора мононатрийфосфата, применяемого в пищевой промышленности и в качестве исходного сырья для получения композиций моющих средств.

Известен способ получения смеси ортофосфатов натрия для производства полифосфатов натрия [1] который включает экстракцию фосфорной кислоты из производственного раствора органическим растворителем и реэкстракцию фосфорной кислоты из органического экстракта раствором динатрийфосфата концентрации 7,1-35,5 мас. при 20-40^oС с получением раствора мононатрийфосфата концентрации 6,1-32,5 мас. Полученный раствор мононатрийфосфата делят на две части в массовом соотношении 1:5. Большую часть этого раствора обрабатывают карбонатом натрия с образованием раствора динатрийфосфата, который делят на две части в массовом соотношении 1,5:1. Одну массовую часть раствора динатрийфосфата смешивают с одной массовой частью раствора мононатрийфосфата. Полученную смесь выводят в качестве продукта. Оставшуюся часть раствора динатрийфосфата направляют на реэкстракцию.

Недостатками способа являются сравнительно низкая концентрация мононатрийфосфата в растворе, получаемом при реэкстракции, а также сложность процесса, связанную с необходимостью поддержания определенных соотношений при разделении и соединении нескольких потоков.

Ближайшим аналогом является способ получения раствора мононатрийфосфата [2] заключающийся в жидкостной экстракции фосфорной кислоты органическим растворителем, например трибутилфосфатом, последующей реэкстракции фосфорной кислоты из органического экстракта раствором смеси моно- и динатрийфосфата с общей концентрацией P₂O₅ 8,5-17 мас. за 2-5 стадий. При этом количество динатрийфосфата в смеси составляет 12,6-67,8% от стехиометрии на нейтрализацию фосфорной кислоты.

По способу [2] в процессе реэкстракции фосфорной кислоты из ее экстракта, например с трибутилфосфатом, при использовании в качестве реэкстрагента смеси моно- и динатрийфосфата, содержащий 8,8% динатрийфосфата, в противотоке за 5 стадий получают продукт фосфорнокислый раствор мононатрийфосфата с общей концентрацией Р₂O₅ 41,9 мас. содержащий 19,73 мас. мононатрийфосфата.

При этом извлечение фосфорной кислоты из органического растворителя за одну стадию составляет 64,2% а за пять стадий 98,0% Недостатками способа [2] являются многостадийность процесса реэкстракции (при одностадийном проведении процесса степени реэкстракции не превышает 97% ) и низкая концентрация мононатрийфосфата в продукте (13,30-19,73 мас.).

В основу изобретения положена задача разработать простой и эффективный способ получения высококонцентрированного раствора мононатрийфосфата с использованием на стадии реэкстракции фосфорной кислоты из органического растворителя доступного реагента, позволяющего провести этот процесс за одну стадию.

Поставленная задача решается предлагаемым способом, в котором раствор мононатрийфосфата получают путем экстракции фосфорной кислоты из раствора экстракционной фосфорной кислоты трибутилфосфатом с последующей реэкстракцией фосфорной кислоты натрийсодержащим реагентом. В качестве последнего используют насыщенный водный раствор динатрийфосфата, взятого в стехиометрическом количестве, с концентрацией 36,0-50,2 мас. Процесс реэкстракции ведут при температуре 41-90^oС. Полученный раствор мононатрийфосфата делят на две равные части. Одну из них выводят в качестве продукта, а другую направляют на обработку карбонатом натрия с получением раствора динатрийфосфата, который возвращают на реэкстракцию.

Отличия предлагаемого способа из известного заключаются в условиях проведения процесса реэкстракции (температурный режим, используемый реагент и его количество), а также в поддержании соотношения частей раствора мононатрийфосфата, выводимого в качестве продукта и направляемого на обработку карбонатом натрия, равного 1:1.

Реэкстракцию фосфорной кислоты из органического растворителя ведут насыщенным раствором динатрийфосфата, взятым в стехиометрическом количестве на образование мононатрийфосфата. В условиях проведения процесса по предлагаемому способу реэкстракцию осуществляют в одну стадию.

Результаты проведенные опытов показывают, что при этом получается концентрированный продукт, содержащий 48,7-62,9 мас. мононатрийфосфата (28,8-37,2 мас. P₂O₅, см. примеры 2-6 таблицы). Степень реэкстракции достаточно высокая и составляет 99,6-99,7% Температуру процесса реэкстракции поддерживают в пределах 41-90^oС. Такой температурный режим выбран исходя из того, что в этих условиях наиболее полно и эффективно протекает процесс реэкстракции и интенсифицируется расслаивание водной и органической фаз после реэкстракции. Используемый экстрагент трибутилфосфат позволяет безопасно вести работы в указанных температурных условиях, так как температура вспышки трибутилфосфата - 163^oС.

Увеличение температуры реэкстракции сверх 90^oС экономически нецелесообразно.

Пример. Фосфорную кислоту экстрагируют из очищенной экстракционной фосфорной кислоты (50% P₂O₅) трибутилфосфатом за три противоточные стадии при объемном соотношении фаз V_o V_b 3:1. Получают экстракт, содержащий 15,0 мас. P₂O₅. 100 кг экстракта подвергают реэкстракции при объемном соотношении фаз V_o V_b 2,2:1 в одну стадию. В качестве реэкстракта берут 45 дм³ (67,5 кг) насыщенного раствора динатрийфосфата концентрацией 44,5 мас. (22,25% P₂O₅) с температурой 50^oС. В результате реэкстракции получают 59,6 дм³ (88,4 кг) водного раствора мононатрийфосфата концентрации 57,4 мас. (34,1% P₂O₅). Степень реэкстракции составляет 99,7% 29,8 дм³ раствора мононатрийфосфата выводят в качестве продукта, а оставшуюся вторую половину этого раствора обрабатывают 11,2 кг карбоната натрия и получают насыщенный раствор динатрийфосфата, который направляют на реэкстракцию.

Другие примеры осуществления способа представлены в таблице.

Приведенные примеры показывают, что предложенный способ получения раствора мононатрийфосфата дает возможность достичь степени реэкстракции фосфорной кислоты 99,6-99,7% за одну стадию, что позволяет, наряду с оптимизацией распределения потоков, упростить процесс и получить при этом раствор с концентрацией мононатрийфосфата 48,7-62,9 мас.

Формула изобретения

Способ получения раствора мононатрийфосфата, включающий экстракцию фосфорной кислоты из раствора экстракционной фосфорной кислоты трибутилфосфатом, отделение органической фазы, содержащей фосфорную кислоту, реэкстракцию фосфорной кислоты натрийсодержащим реагентом с получением раствора мононатрийфосфата и органической фазы, вывод части раствора мононатрийфосфата в качестве продукта, возврат органической фазы на экстракцию, обработку оставшейся части раствора мононатрийфосфата карбонатом натрия и возврат полученного раствора на реэкстракцию, отличающийся тем, что реэкстракцию проводят при температуре 41 90^oС с использованием в качестве натрийсодержащего реагента насыщенного водного раствора динатрийфосфата с концентрацией 36,0 50,2 мас. взятого в стехиометрическом количестве на нейтрализацию фосфорной кислоты, а соотношение частей раствора мононатрийфосфата, выводимого в качестве продукта и направляемого на обработку карбонатом натрия, поддерживают 1 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1