Способ получения безводного мононатрийфосфата

Изобретение относится к технике получения мононатрийфосфата нейтрализацией фосфорной кислоты содой в присутствии насыщенного раствора мононатрийфосфата с изотермической кристаллизацией мононатрийфосфата в ходе нейтрализации кислоты. Способ получения безводного мононатрийфосфата заключается в нейтрализации фосфорной кислоты содой в две ступени в присутствии насыщенного раствора мононатрийфосфата в виде возвратного маточного раствора с подачей на первой ступени 0,45 части фосфорной кислоты с последующей выдержкой в течение 30 минут, а на второй стадии с равномерной подачей остальной 0,55 части в течение 80 минут. Применение способа позволяет повысить экономичность процесса и снизить долю примесей мышьяка в продукте в 1,6 раза, тяжелых металлов в 1,2 раза.

 

Предлагаемое изобретение относится к технике получения безводного мононатрийфосфата нейтрализацией фосфорной кислоты содой.

Обычно безводный мононатрийфосфат получают сушкой упаренного раствора нейтрализации фосфорной кислоты содой до рН 5-5,8 [1]. Поскольку топочные газы, используемые для сушки, имеют температуру 220-240°С, то из-за перегрева части продукта выше 100°С мононатрийфосфат частично разлагается и переходит в кислый пирофосфат по реакции

2NaH2PO4→Na2P2O72O.

и снижает качество мононатрийфосфата.

Безводный мононатрийфосфат может быть получен [2] взаимодействием термической фосфорной кислоты с твердой содой, однако при подаче твердой соды в кислоту вследствие бурного взаимодействия реагентов происходит интенсивное вспенивание, разогрев массы и образование монолитного расплава смеси моно и пирофосфатов с наплавлением их на стенках в перемешивающем устройстве.

Данных недостатков лишен процесс получения мононатрийфосфата взаимодействием фосфорной кислоты, растворенной в трибутилфосфате, с содовым раствором в насыщенном растворе мононатрийфосфата [3]. Этот способ SU 1234360 от 30.05.1980 принят в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности, поскольку в нем взаимодействие фосфорной кислоты с содой идет в присутствии насыщенного раствора мононатрийфосфата (МНФ), что обеспечивает осаждение кристаллов мононатрийфосфате уже в процессе нейтрализации кислоты. Данный способ позволяет получать чистый фосфат, не содержащий мышьяка и солей тяжелых металлов. Однако получаемая соль содержит примеси трибутилфосфата. Для удаления его полученную соль приходится перекристаллизовывать вновь, растворяя в воде и кристаллизуя безводный мононатрий фосфат охлаждением полученного вторичного насыщенного раствора. Из-за удвоения энергозатрат и усложнения технологии себестоимость продукта резко возрастает.

Задачей предлагаемого изобретения является проведение нейтрализации фосфорной кислоты содовым раствором в присутствии насыщенного раствора МНФ в условиях, исключающих присутствие трибутилфосфата или другого органического растворителя. Выделенные при этом кристаллы мононатрийфосфата не требуется перекристаллизовывать из-за отсутствия в них примеси трибутилфосфата. Это значительно повысит экономичность производства.

Поставленная цель достигается использованием в качестве насыщенного раствора мононатрийфосфата возвратного маточного раствора, остающегося после отделения кристаллов продукта, и ведением нейтрализации содового раствора кислотой в две ступени в изотермических условиях. На первой ступени раствор соды в возвратном маточном растворе, содержащем 63-65 мас.% мононатрийфосфата с температурой ≈60°С, смешивают с 0,45 частями 73-78% фосфорной кислоты от количества ее, требуемого для нейтрализации по стехиометрии до мононатрийфосфата, полученную массу выдерживают в течение 30 минут, после чего в нее равномерно подают оставшиеся 0,55 части фосфорной кислоты в течение 80 минут.

Пример 1:

0,53 кг соды смешивают с 0,8 кг раствора мононатрийфосфата (МНФ), содержащего 63% МНФ. При температуре смеси 60°С в нее вводят 0,47 кг (0,35 части от стехиометрически необходимого для нейтрализации соды) фосфорной кислоты (ФК) с концентрацией 73% и температурой 23°С. Полученную массу с температурой 93°С выдерживают 30 минут и в нее дозируют 0,87 кг ФК (0,65 части) в течение 120 минут.

Полученную суспензию с температурой 91°С разделяют на вакуум-фильтре при разрежении 400 мм рт. ст. и получают 1,27 кг осадка, содержащего после сушки 99,8% безводной соли, 0,0004% мышьяка, 0,0015% тяжелых металлов. Съем осадка на фильтре составляет 500 кг/м2 час.

Пример 2:

0,53 кг соды смешивают с 0,8 кг раствора мононатрийфосфата (МНФ), содержащего 63% МНФ. При температуре смеси 60°С в нее вводят 0,60 кг (0,45 части) фосфорной кислоты концентрацией 73% и температурой 22°С. Полученную массу с температурой 99°С выдерживают 30 минут и в нее в течение 120 минут дозируют 0,74 кг ФК (0,55 части).

Полученную суспензию с температурой 90°С разделяют на вакуум-фильтре и получают 1,25 кг осадка содержащего после сушки 99,95% безводной соли, 0,0005% мышьяка, 0,0015% тяжелых металлов. Съем осадка составляет 620 кг/м2 час.

Пример 3:

0,53 кг соды смешивают с 0,8 кг раствора МНФ, содержащим 63% МНФ. При температуре 60°С в нее вводят 0,74 кг (0,55 части) ФК с температурой 22°С. Полученную массу с температурой 103°С выдерживают 45 минут и в нее в течение 120 минут дозируют 0,6 кг (0,45 части) ФК.

Суспензию с температурой 93°С разделяют на вакуум-фильтре и получают после сушки 1,39 кг осадка, содержащего 99,4% безводной соли, 0,0009% мышьяка и 0,0018 тяжелых металлов. Съем осадка составляет 320 кг/м2 час.

Пример 4:

0,53 кг соды смешивают с 0,8 кг раствора МНФ, содержащего 63% МНФ. При температуре смеси 60°С в нее вводят 0,6 кг (0,45 части) ФК. Массу с температурой 99°С выдерживают 30 минут и в нее дозируют в течение 40 минут 0,74 кг (0,55 части) ФК.

Суспензию с температурой 100°С разделяют на вакуум-фильтре и после сушки получают 1,37 кг осадка, содержащего 98,9% безводной соли, 0,0017% мышьяка и 0,0032 тяжелых металлов. Съем осадка составляет 260 кг/м2 час.

Пример 5:

0,53 кг соды смешивают с 0,8 кг раствора МНФ, содержащего 63% МНФ. При температуре смеси 60°С в нее вводят 0,6 кг (0,45 части) ФК. Массу с температурой 99°С выдерживают 30 минут и в нее дозируют в течение 60 минут 0,74 кг (0,55 части) ФК.

Суспензию с температурой 100°С разделяют на вакуум-фильтре и после сушки получают 1,28 кг осадка, содержащего 99,7% безводной соли, 0,0006% мышьяка и 0,0015 тяжелых металлов. Съем осадка составляет 540 кг/м2 час.

Пример 6:

0,53 кг соды смешивают с 0,8 кг раствора МНФ, содержащего 63% МНФ. При температуре смеси 60°С в нее вводят 0,6 кг (0,45 части) ФК. Массу с температурой 99°С выдерживают 30 минут и в нее в течение 80 минут дозируют 0,74 кг (0,55 части) ФК.

Суспензию с температурой 97°С разделяют на вакуум-фильтре и после сушки получают 1,23 кг осадка, содержащего 99,93% безводной соли, 0,0005% мышьяка и 0,0015 тяжелых металлов. Съем осадка составляет 600 кт/м2 час.

Пример 7:

0,53 кг соды смешивают с 0,8 кг раствора МНФ, содержащего 63% МНФ. При температуре смеси 60°С в нее дозируют в течение 110 минут 1,34 кг ФК.

Суспензию с температурой 102°С разделяют на вакуум-фильтре и после сушки получают 1,27 кг осадка, содержащего 99,82% безводной соли, 0,0008% мышьяка и 0,0018 тяжелых металлов. Съем осадка составляет 520 кг/м2 час.

Таким образом, взаимодействие содовой суспензии с фосфорной кислотой с подачей на 1 ступени 0,45 части требуемого количества фосфорной кислоты для ее нейтрализации до мононатрийфосфата и выдержкой массы перед подачей оставшейся части фосфорной кислоты в течение 30 минут проходит спокойно, управляемо и позволяет получать качественный мононатрийфосфат.

Оптимальная доля кислоты, подаваемой на 1 ступени, равна 0,45 части от требуемого для нейтрализации количества. При меньшей и большей доли кислоты, подаваемой на 1 ступень (пример 1 и 3), размеры кристаллов мононатрийфосфата уменьшаются, что снижает как съем осадка на фильтре, так и чистоту продукта.

Оптимальное время нейтрализации кислоты на 2 ступени составляет 80 минут. При меньшем времени нейтрализации на 2 ступени качество мононатрийфосфата ухудшается (пример 4). Одновременно ухудшаются фильтрующие свойства осадка и падает съем продукта на фильтре.

Предлагаемый способ позволяет снизить долю примесей мышьяка в продукте в 1,6 раза и тяжелых металлов в 1,2 раза по сравнению с нейтрализацией в одну стадию (пример 7). По предлагаемому способу выше и содержание основного вещества в продукте: 99,9% по сравнению с 99,82% по известной технологии.

1. Позин М.У. Технология минеральных солей. П., Химия - 1970 г., ч.2, - 1568 с.

2. Термическая фосфорная кислота, соли и удобрения на ее основе. / Под ред. Н.Н. Постникова. - М.: Химия, 1976. - 336 с.

3. Авторское свидетельство № 1234360 СССР, МКИ С01В 25/30. Способ получения мононатрийфосфата / Панов В.П., Чулкова Э.Н., Терещенкр Л.Я., Сердюк В.В., Латонина Г.Н., Шляпинтох Л.П., Литвиненко Д.В., № 3884224/ 23-26; заявл. 22.10.84., опубл. 24.06.86., бюл. № 20.

Способ получения безводного мононатрийфосфата путем нейтрализации фосфорной кислоты содой в присутствии насыщенного раствора мононатрийфосфата в изотермических условиях, отличающийся тем, что в качестве насыщенного раствора мононатрийфосфата используют возвратный маточный раствор, а нейтрализацию ведут в две ступени с подачей на первую ступень 0,45 части фосфорной кислоты от количества, требуемого для нейтрализации до мононатрийфосфата, с последующей выдержкой в течение 30 мин, на второй ступени - с равномерной подачей оставшейся 0,55 части в течение 80 мин.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технике получения трехзамещенного фосфата натрия нейтрализацией фосфорной кислоты содой до динатрийфосфата и гидроксидом натрия до тринатрийфосфата, выделением кристаллов тринатрийфосфата после охлаждения нейтрализованного раствора.
Изобретение относится к способу получения монокалийфосфата, используемого в качестве удобрений, пищевых добавок, а также в медицине и микробиологии. .

Изобретение относится к способу получения нитрата щелочного металла и фосфата щелочного металла в одном и том же технологическом процессе из фосфатного сырья и нитратного сырья, включающий следующие этапы: а) взаимодействие фосфатного сырья с нитратным сырьем с образованием водной нитрофосфатной реакционной смеси, с последующим необязательным отделением твердого материала, б) введение водной нитрофосфатной реакционной смеси на этап первого ионного обмена, осуществляемого при наличии насыщенной ионами щелочного металла катионообменной смолы, для обмена катионов, присутствующих в реакционной смеси, на ионы щелочного металла, присутствующие в этой смоле, с получением потока, обогащенного ионами щелочного металла, в) осуществление первой кристаллизации потока, получаемого на этапе (б), при условиях, обеспечивающих кристаллизацию нитрата щелочного металла, и отделение кристаллизованного нитрата щелочного металла от маточного раствора, г) введение маточного раствора, образующегося на этапе (в), на этап второго ионного обмена, осуществляемого при наличии насыщенной ионами щелочного металла катионообменной смолы, для обмена катионов, присутствующих в маточном растворе, на ионы щелочного металла, присутствующие в этой смоле, с получением потока, содержащего фосфат, обогащенного ионами щелочного металла, и д) осуществление второй кристаллизации потока, получаемого на этапе (г), при условиях, обеспечивающих кристаллизацию фосфата щелочного металла, и отделение кристаллизованного фосфата щелочного металла от маточного раствора.

Изобретение относится к производству калия фосфорно-кислого двузамещенного, используемого в химической промышленности для приготовления пирофосфатных электролитов пассивирования и меднения, а также в биохимии для приготовления буферных растворов, при выращивании микроорганизмов, при биосинтезе антибиотиков и ферментов.

Изобретение относится к производству пищевых фосфатов натрия, используемых в пищевой промышленности в качестве соли-плавителя при производстве плавленых сыров и колбасных изделий.

Изобретение относится к производству фосфатов щелочных металлов, в частности калия фосфорно-кислого однозамещенного, используемого в пищевой, медицинской и микробиологической промышленности.

Изобретение относится к получению раствора пентафосфациклопентадиениданатрия. .

Изобретение относится к способу получения монокалийфосфата, используемого в качестве удобрений, пищевых добавок, а также в медицине и микробиологии. .

Изобретение относится к производству фосфатов щелочных металлов, в частности натрия фосфорнокислого однозамещенного двухводного, используемого в пищевой промышленности, а также для пропитки тканей и дерева с целью придания им огнестойкости.

Изобретение относится к производству фосфатов щелочных металлов, в частности динатрийфосфата, используемого в текстильной, стекольной, лакокрасочной промышленности, а также для культивирования дрожжей и умягчения воды в фотографии и производстве фармацевтических препаратов.

Изобретение относится к технологии получения неорганических соединений фосфора, а именно к способу получения тринатрийфосфата (ТНФ) из экстракционной фосфорной кислоты
Изобретение относится к утилизации отходов, образующихся при переработке фосфоритов по азотнокислотной технологии, а именно к выделению фосфора из отходов, образующихся при переработке вятско-камских фосфоритов в удобрения

Изобретение относится к активному материалу на основе литированного фосфата ванадия с углеродным покрытием для использования в составе положительной активной массы литий-ионных аккумуляторов. Кристаллы литированного фосфата ванадия дополнительно модифицированы катионом Na+ по подрешетке лития, одним или несколькими катионами из группы, содержащей Mg2+, Al3+, Y3+ и La3+, по подрешетке ванадия, и анионом F- или Cl- по подрешетке фосфата, и представляют собой соединение состава Li3-xNaxV2-yMy(PO4)3-zHalz/C, где М - один или несколько металлов из группы, содержащей Mg, Al, Y, La; Hal = F, Cl; 0<x≤0,1; 0<y≤0,2; 0<z≤0,16. Техническим результатом является получение активного материала для использования в составе положительной активной массы ЛИА с высокими показателями удельной емкости и мощности, а также приемлемой стабильностью при циклировании. 3 ил.
Изобретение относится к химической технологии получения катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. В способе получения литий-железо-фосфата, включающем смешивание в стехиометрических соотношениях соединения железа с водным раствором, содержащим литий- и фосфат-ионы и аскорбиновую кислоту в качестве углеродсодержащего восстановителя, активирование полученной смеси и последующую термическую обработку продукта взаимодействия, в качестве соединения железа используют порошок оксида железа со степенью окисления железа в диапазоне +2,03…+2,2 с размером частиц до 125 мкм, смешивая его с водным раствором дигидрофосфата лития концентрацией 30-57 вес.%, а активирование полученной смеси путем механического перемешивания осуществляют при температуре 15-30°C до образования геля. Результатом является разработка простого, быстрого и более дешевого способа получения высокодисперсных композиционных катодных материалов на основе литий-железо-фосфатов с высоким удельным выходом продукта с единицы реакционного объема. 11 пр.
Изобретение относится к производству фосфатов щелочных металлов, в частности калия фосфорнокислого двузамещенного трехводного. Способ включает двухстадийную нейтрализацию фосфорной кислоты гидроокисью калия при температуре 60-70°C, при этом на первой стадии нейтрализацию ведут при исходном массовом отношении гидроокиси калия к фосфорной кислоте, составляющем 0,73-0,76, полученный раствор выдерживают в течение 10-30 мин, после чего на второй стадии добавляют гидроокись калия до массового отношения гидроокиси калия к фосфорной кислоте, составляющего 0,85-1,0, фильтрацию для отделения примесей, подачу отфильтрованного раствора в реактор для получения кристаллической массы, при этом поданный в реактор раствор подвергают быстрому охлаждению до температуры 35-40°C путем добавления воды с температурой не более 20°C, и отделение товарного продукта от маточного раствора центрифугированием. Технический результат заключается в улучшении качества товарного продукта за счет снижения содержания в нем примесей мышьяка и нерастворимого остатка. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Группа изобретений может быть использована в производстве катодов литий-ионных аккумуляторов. Способ получения композита из ортофосфата железа(III) общей формулы FePO4·nH2O, где n≤2,5, и углерода включает диспергирование источника элементарного углерода в водном фосфорнокислом растворе, содержащем ионы Fe2+. При добавлении окислителя к полученной дисперсии из водного раствора осаждают и отделяют композит из ортофосфата железа(III) и углерода. В качестве источника элементарного углерода используют графит, расширенный графит, сажу различных типов, углеродные нанотрубки, фуллерены, графен, стеклоуглерод, углеродные волокна, активный уголь и их смеси, а в качестве окислителя предпочтительно используют пероксид водорода. Полученный композит применяют для получения LiFePO4, который используют в качестве материала катода для литий-ионных аккумуляторов. Изобретения обеспечивают простой и экономичный способ получения композита с высоким выходом композита, а также повышение электрической проводимости композита при минимально возможном содержании углерода. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл., 4 пр.
Наверх