Способ очистки фосфорной кислоты

 

C»; ei +vs»- h нала;» ;, ° - М»:" -.оная (11) 692555

О П И- СА-Й-"И Е

Союз Советекиа

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕЯ ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (51) М. Кл.

t C 01 8 25/22 (22) Заявлено 30.08.76 (21) 2390901/23-26 (23) Приоритет — (32) 30.08.75

Государственный момнтет

СССР пе делам нзаеретеннй н отнрытнй (31) P 2538720.6 (33) ФРГ (53) УДК

661.634.2 (088.8) Опубликовано 15.10.79, Бюллетень №38

Дата опубликования описания 20.10.79

Иностранцы

Сигизмунд Сальмут, Эгон Кердрон и Иштван Потенчик (ФРГ) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Гиул пни- Хе ми, Гмбх" (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к способам очистки фосфорной кислоты и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ очистки фосфорной кислоты органическим растворителем, например изо- б пропиловым спиртом, который неограниченно или частично смешивается с водой и фосфорной кислотой, в присутствии ионов щелочного металла или аммония с последуюшим отделением очищенной фосфорной кислоты от органи- 10 ,ческого растворителя (1) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки фосфорной кислоты органическим растворителем, например 92%-ным 1а этиловым спиртом, которьш неограниченно сме:шивается с водой и фосфорной кислотой, в присутствии щелочного соединения и/или аммония (2).Очистку осуществляют путем осаждения примесей с последующим их отделением от жид-2О кой фазы фильтрацией или декантацией.

Недостатком способа является то, что получаемая фосфорная кислота по чистоте не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к. ней в определенных областях, например в химии пищевых продуктов и в фармацевтической химии.

Цель изобретения — повышение степени очистки фосфорной кислоты.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом очистки фосфорной кислоты путем непрерывной противоточной экстракции ее органическим растворителем, который неограниченно смешивается с водой и фосфорной кислотой в присутствии ионов щелочных металлов и/или аммония, при кратности ступеней экстракции не менее трех с образованием при этом органической и водной фаз, причем на одной из ступеней экстракции в органическую фазу вводят соединение алюминия в количестве 0,05 — 3,0 вес.% в расчете на пятиокись фосфора в кислоте, а на последней ступени экстракции водную фазу обрабатывают соединением шелочного металла и/или аммония„ взятым в количестве 0,5 — 6,0 вес,% в расчете на содержание Р О в кислоте, с последующим отделением фосфорной кислоты от органического растворителя.

692555

Отличие данного способа от известного состоит в том, что процесс ведут непрерывно нри кратности ступеней экстракции не менее трех, а также в том, что на одной из ступеней экстракции вводят соединения алюминия в количестве 0,05 — 3,0 вес.% в расчете на

Р 0 в кислоте, а на последней ступени водную фазу обрабатывают соединением. щелочного металла и/или аммония в количестве 0,5—

6,0 вес.% в расчете на Р О в кислоте, lo

Процесс очистки ведут по следующей технологической схеме, Исходную фосфорную кислоту подвергают предварительной очистке от фтора добавлением двуокиси кремния, от сульфат-иона посред- ством осаждения его кальцием в виде гипса и от органических примесей активированным углем. Затем предварительно очищенную фосфорную кислоту и органический растворитель, который неогранйченно смешивается с водой и фосфорной кислотой, например иэопропиловый спирт, смешивают в экстракционном сосуде в присутствии ионов щелочных металлов или аммония, Образовавшиеся при этом органическая и водная фазы противотоком вводят

25 в контакт друг с другом в серии нескольких последовательйо подключенных экстракционных сосудов, Органическую фазу в одном из экстракционнь!х сосудов смеилтвают с со30 единением алюминия, в качестве которого могут быть использованы сульфат, ортофосфат алюминия, алюминат натрия, окись или гидроокись алюминия, причем их можно вводить как в твердом, так и в растворенном состоя35 нии. Количество вводимого соединения алюми; ния определяется содержанием примеси фтора в очищаемой кислоте и составляет 005

3,0, предпочтительно 0,2 — 1,5 вес.% в расчете . на содержание пятиокиси фосфора в кислоте.

Водную фазу в последнем экстракционном сосуде смешивают с соединением щелочного металла и/или аммония, в качестве которого могут быть использованы ортофосфаты, карбонаты, окиси, гидроокиси. В расчете на содержание пятиокиси фосфора в фосфорной кислоте, соединение щелочного металла и/или аммония добавляют в количестве 0,5 — 6,0, предпочтительно 1,5 — 4,0 вес.%.

Указанные интервальные значения вытекают

50 из количества катионных примесей (Al+Fe+Mg) в сырой фосфорной кислоте, которое составляет 1 — 3%. Образовавшуюся при противоточной экстракции чистую фосфорную кислоту и содержащий воду растворитель разделяют из55 вестным способом, например отгонкой растворителя. Содержащий воду органический растворитель вновь возвращают для экстракции фосфорной кислоты.

Образовавшаяся в первом экстракционном сосуде водная фаза содержит извлеченные из неочищенной фосфорной кислоты соединения в виде фосфатов, фторидов и тд. Содержание пятиокиси фосфора в этой фазе примерно

8 — 16 вес.% в расчете на содержание пятиокиси фосфора в фосфорной кислоте. Она может

6Ь ть применена в качестве удобрений или предпочтительнее после отделения связанной в фосфатах фосфорной кислоты с помощью серной кислоты она может быть переработана во второй серии экстракционных сосудов посредством добавления неограниченно смешивающегося с водой и фосфорной кислотой растворителя, например изопропилового спирта.

При этой и последующей экстракции фосфорная кислота экстрагируется при образовании фаз из ее водного или сернокислого раствора, причем отделенная водная фаза, которая выводится из цикла, содержит лишь 2 — 4 вес.% пятиокиси фосфора в расчете на содержание его в исходной кислоте.

Образовавшуюся органическую фазу, содержащую фосфорную кислоту, серную кислоту и воду, в последующих экстракцнонных сосудах второй серии вводят в контакт с водной, содержащей ионы щелочных металлов или аммония фазой из главной экстракции, промывают и наконец возвращают в первый сосуд главной экстракции. При последующей экстракции содержащую воду, ионы щелочных металлов или аммония фазу подают противотоком к органической фазе. Преимущественно она возвращается в процесс главной экстракции, например, совместно с неочищенной фосфорной кислотой.

Экспериментально установлено, что оптимальное число ступеней экстракции, обеспечивающее требуемую чистоту продукта, равно трем-пяти в зависимости от загрязненности иЪходной фосфорной кислоты.

Пример 1. 1000 л/ч предварительно очищенной фосфорной кислоты, содержащей

45,5 вес.% пятиокиси фосфора, обрабатывают в миксере Сеттлера 5000 л/ч введенного в цикл изопропилового спирта и 1000 л/ч фазы, содержащей спирт, воду и фосфорную кислоту и полученной на стадии обработки водной фазы серной кислотой, причем обработку ведут при 20 — 30 С. В результате получают непрерывно 200 л/ч водной фазы, содержащей загрязнения фосфорной кислоты. Верхнюю фазу, содержащую спирт, воду и фосфорную кислоту, противотоком вводят в контакт и промывают в батарее из пяти миксеров Сеттлера с 200л/ч насыщенного раствора моноалкалифосфата, который получают в миксере Сеттлера добавлением 40 л/ч 50%-ного раствора гидроокиси

692555

Fe

Al <

Са <

Мц <

SO><

Р2 О5

0,0007

0,0016

0,0007

0,0007

0,0001

0,0133

0,005

33,0

5 натрия. Очищенную фазу, содержащую спирт, воду и фосфорную кислоту, нейтрализуют в миксере Сеттлера 50%-ным раствором гидроокиси натрия до стадии мононатрийфосфата.

Отделенную спиртовую фазу охлаждают и применяют для дальнейшей очистки фосфорной кислоты.

200 л/ч водной фазы, которую получают при смешении фосфорной кислоты со спиртом в экстракционном сосуде, cMGIIIHBBloT c

70 л/ч 75%-ной серной кислоты и производят обработку в системе из двух миксеров Сеттлера 1000 л/ч введенного в цикл изопропилово го спирта. При этой операции получают 116 л/ч водной фазы. Фазу, которая содержит 3,0 вес,%, от использованной пятиокиси фосфора, отбра.сывают или перерабатывают на удоорения.

Фазу, которая содержит спирт, воду, серную кислоту и фосфорную кислоту, противотоком промывают в батарее из трех миксеров Сеттлера 280 л/ч насыщенного раствора моноалкнлифосфата, чтобы удалить из спиртовой фазы серную кислоту. При этой обработке получают

200 л/ч водной фазы, которую подают с неочищенной фосфорной кислотой на стадию главной экстракции.

Фазу, содержащую спирт, воду, фосфорную кислоту, которая еще содержит небольшое количество серной кислоты, подают в первый экстракционный сосуд главной экстракции.

Результаты анализа очищенного раствора мононатрийфосфата (вес.%:).

Пример 2. Неочищенную фосфорную кислоту в соответствии с примером 1 обрабаTbIBRtoT по аналогии с указанным способом, однако в миксер Сеттлера промывной батареи (состоящей из 5 миксеров)дополнительно дозируют 50 л/ч раствора сульфата алюминия (80 г) А1зОз/ч, чтобы удалить ионы фтора, оставшиеся после предварительной очистки.

Анализ очищенного раствора мононатрийфосфата дал следующие результаты (вес.%):

Fe 0,0004

А! < 0,0016

Са < 0,0007

Mg < 0>0007

Ч 0,0001

S0ç < 0 0166

F 0,0005

РзОз 33 0

Пример 3, Предварительно очищенную: фосфорную кислоту обрабатывают по аналогии со способом, указанным в примере 1, однако па последпей стадии промывной батареи из пяти миксеров Сеттлера дозируют 45 л/ч 50%-но го раствора гидроокиси натрия и водную фазуз

15 которая образовалась при смешении фосфорной кислоты со спиртом, смешивают с 130 л/ч

75%-.ной серной кислоты. Потери пятиокиси . фосфора составляли 3,4 вес.% (в расчете на примененное количество Р Оз в фосфорной

20 . кислоте) .

Ниже представлены результаты анализа очищенного раствора мононатрийфосфата (вес.%:)

Fo 0,0007

AI < 0,0016

Mg 0,0007

Са. -. 0,0002

Рз Оз 32,5

SO3 < 0,03

F 0,025

Пример 4. Такую же фосфорную кислоту, что и в примере 3, обрабатывают по аналогии со способом, указанным в примере 3. однако на второй ступени промывной батареи из пяти миксеров Сеттлера дополнительно до35 зируют 55 л/ч раствора моноалюминийфосфата (содержание AI,O> 7,5 вес.%).

Очищеш ый раствор мононатрийфосфата при анализе давал следующие результаты (весЯ):

Fe 0,0005

Al < 0,0016

Mg 0,0007

Са < 0,0002

РзОз 32 5

80з < 0,015

F 0,0007

В таблице представлены сравнительные данные по степени очистки фосфорной кислоты . известными (1) и (2) и предлагаемым 1 — 4 способами (величины примесей выражены в вес.%, причем за основу взят раствор мононатрийфосфата концентрации 33 вес.%).

692555 стный способ

Предложенный способ

JÐ з Т4

2,17 <0,0133 <0,0166 <0,03 <0,015

SO3

0,0222 0,0111 0,0088 0,0222 0,019 <0,0016 <0,0016 <0,0016<0,0016

0,0044 0,0033 0,0016 0,555 0,067 0,0007 0,0004 0,0007 0,0005

Са

Составитель В.Попов

Тех ред И.Асталош

Корректор М. Сел ехма н

Редактор E. Хорина

Тираж 591 :. Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6252/55

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как следует из таблицы, предложенный способ позволяет значительно снизить содержание примесей в фосфорной кислоте,,25

Формула изобретения 1. Способ очистки фосфорной кислоты органическим растворителем, который неограниченно смешивается с водой и фосфорной кислотой, 30 в присутствии ионов щелочного металла и/или аммония с последующим отделением фосфорной кислоты от органического растворителя, о т л. и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени очистки, процесс ведут непрерывно при кратности ступеней экстракции не35 менее трех причем на одной из ступеней в органическую фазу вводят соединения алюми0,034 <0,0007 < 0,0007 0,0007 . 0,0007

0,0109 0,005 0,0005 0,025 0,0007

0,0010 <0,0007 <0,0007 <0,0002 0,0002 ния и на последней ступени экстракции водную фазу обрабатывают соединением шелочного металла и/или аммония.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю ш и й-.. ° с я тем, что соединение алюминия вводят в- количестве 0,05 — 3,0 вес,% в расчете на пятиокись фосфора в кислоте.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что соединение щелочного металла и/или аммония вводят в количестве 0,5—

6,0 вес.% в расчете на содержание пятиокиси фосфора в кислоте., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3684438, кл. 423-321, 15.08.72. .2, Патент Германии N 648295, кл. 12 С 25/18, 27.07.37, (прототип) .