Способ считки фосфорной кислоты

 

о и и е- А"

ИЗО БРЕТ

Сеюэ Советски к

Сецивпистическив

Республик, 747411

К ПАТЕН (61) Дополнительный к пате (22) Заявлено04,07.75 (21) 2 (23) Приоритет (32) (31) Р 2432472. 9 (33)

Опубликовано 07.07,80, Дата опубликования о (Ы) М. Кл.

С 01 В 25/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти и (53) УЛК 661.634,2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Бернард Войтех, Клаус-Петер Элерс и Вольфганг Шайбитп (ФРГ) Иностранная фирма

Хехст АГ (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к способам очистки фосфорной кислоты, которая

Широко используется в производстве удобрений.

Известен способ очистки фосфорной кислоты путем обработки раствора фосфорной кислоты солями калия, натрия, бария в виде хлоридов, сульфатов, нитратов, карбонатов и фосфатов при температуре не выше 40 С. Недостатком этого способа является очистка кислоты только от примесей фтора (13 .

Известен также способ очистки фосфорной кислоты путем смешивания ее с неограниченно смешивающимся с водой органическим растворителем, в качестве которого используют изопропанол или диоксан, при соотношении фосфорной кислоты к растворителю

1:0,25-20 при 5-100оС с образованием фазы фосфорная кислота — растворитель и водной фазы, содержащей органические примеси с последующим отделением водной фазы от фазы органический растворитель — фосфорная кислота и отделением нерастворимого остатка. Затем отделенную от водной фазы фазу растворитель— фосфорная кислота разделяют путем обработки основным щелочным соединением на две фазы — на водную фазу моноортофосфата щелочного металла и на растворитель. На третьем этапе регенерируют фосфорную кислоту иЗ водной фазы моноортофосфата щелочного металла. Выведенный из цикла органический растворитель дополнительно подвергают концентрированию.

Недостатком этого способа является его сложность, обусловленная необходимостью многостадийного разделения жидких фаз, необходимостью предварительного десульфирования и дефторирования фосфорной кислоты, необходимостью обезвоживания органического растворителя (2) .

Целью изобретения является упрощение способа очистки фосфорной кислоты.

Поставленная цель достигается предложенным способом очистки фосфорной кислоты путем смешения ее с неограниченно смешивающимся с водой органическим растворителем, в качестве которого используют соединение, выбранное из группы: сульфолан, диметилсульфоксид, диэтилгликоль, этиленгликолевый моноэтиловый эфир, этиленгликолевый монобу747411

Отличиями предложенного способа являются органические растворители, соотношение фосфорной кислоты и органического растворителя, температурный режим обработки смеси, а также вводимые в кислоту добавки и их «оличество.

Целесообразность выбранных концентраций и режима обусловлено следующим: при экспериментальном исследовании было обнаружено, что при экстракционной очистке фосфорной кислоты неограниченно смешивающимися с водой органическими раствсрителями может быть достигнут оссбенно нысокий эффект разделения, если подлежащую очистке Фосфорную кислоту смешинать н объемном соотношении 1:0,3-30 с растворителем,температура кипения которого лежит выше температуры кипения воды или аэеотропной смеси, образующейся из воды и растворителя. Было определено, что в качестве таких растворителей могут использоваться соединения, выбранные из группы: сульфолан. диметилсульфоксид, диэтилгликоль, этиленгликолевый моноэтиловый эфир, этиленгликолевый монобутиловый эфир, диэтиленгликоленый монобутиловый эфир, ацетат этиленгликолевого монометилового эфира, -метилпирролидин.или 3-метоксибутанол. Выбор температуры, при которой удаляется несвязанная вода из смеси (90-200 С) обусловлен свойствами растворителей и азеотропов растворителей с водой. Для успешного использования регенерированных растворителей из них должно быть удалено 95-100% воды. Добавление к смеси фосфорной кислоты и растворителя фосфатов, карбонатов, сульфатов или гидроокисей щелочных металлов необходимо для осаждения анионных примесей. Количество до40

60 авиловый эфир, диэтиленгликолевый монобутиловый эфир, ацетат этиленгли— колевого монометилового эфира, й-метиллирролидин или 3-метоксибутанол, причем фосфорную кислоту смешивают с растворителем н объемном соотношении 1:0,3-30, полученную смесь нагревают до 90-200 С до удаления из нее 95-100%, содержащейся в ней воды, после чего отделяют нерастворимый осадок и регенерируют

Фосфорную кислоту из раствора.

Возможно добавление к смеси фосфорной кислоты с органическим растворителем фосфатов, карбонатов, сульфатов или гидроокисей щелочных металлов в количестве 100-300% от сте- 15 хиометрически необходимого для связывания примесей, а также добавление к очищаемой фосфорной кислоте серной кислоты в количестве 0,1-8,0 вес.% в расчете на Р О, содержащийся в фосфорной кислоте. банок (100-300% от стехиометрически необходимого на осаждение примесей) определено экспериментально.

Для этой же цели к фосфорной кислоте добавляют 0,1-8,0% серной кислоты н расчете на Р О, содержащийся н ФОсфорной кислоте.

Предложенный способ позволяет упростить процесс за счет того, что его ведут практически н одну стадию, избегая многостадийное разделение жидких фаз, предварительное десульфирование и дефториронание фосфорной кислоты, обезвоживание органического растворителя.

Пример 1. 1 кг фосфорной кислоты, содержащей 28,2% фосфорного ангидрида и 0,71% железа, 0,91% алюминия, 0,83% сульфат-иона и 2,7% фторид-иона, смешивают с 1,4 кг 3-метоксибутанола (объемное соотношение 1:2) и н реакторе, снабженном мешалкой и насадкой, нагревают до

135С C. Дистиллят (0,65 кг), содержащий воду и азеотропноотогнанный

З-метоксибутанол, уланливают. От суспензии экстракта после охлаждения отделяют осадок — 75 г, содержащий 56,2% фосфорного ангидрида.

Прозрачный экстракт (1,675 кг), содержащий 0,24 кг фосфорного ангидрида, имеет 85% общее содержание фосфорного ангидрида. Этот экстракт смешивают с щелочным раствором, который состоит из 0,135 кг едкого натра и 0,18 кг дистиллята. 3-метоксибутанол, отделяющийся при растворенин едкого натра B изеотропной смеси дистиллята, рециркулируется.

Из насыщенного раствора дигидрофосфата натрия, образующегося при смешении, кристаллируют кристаллы гидрата дигидрофосфата натрия, в которых содержится 0,238 кг фосфорного ангидрида. Выход Р> Об — 99% в расчете на содержание фосфорного ангидрида в экстракте. Осадок (75 г) растирают с 90 г концентрированной серной кислоты, после чего к смеси добавляют 50 г воды и вводят 310 r

3-метоксибутанола и проводят дегидратирующий нагрев до 135 С. После охлаждения осадок отфильтровывают.

Экстракт содержит 40 г фосфорного ангидрида и 0,65 г примеси железа и 11 г примеси сульфат-иона. Он вместе с сырой кислотой вновь вводится в реактор. Этой операцией потери фосфорного ангидрида снижают до

1% фосфорного ангидрида от общего количества, введенного с сырой фосфорной кислотой.

Пример 2. 1 кг фосфорной кислоты, содержащей 52,6% фосфорного ангидрида, 0,39% железа, 0,29% алюминия, 7,3% сульфат-иона и 1,2% фторид-иона, смешивают с 7 кг двуокиси кремния, 32 г углекислого натрия„ 21 г углекислого кальция и

747411

12,7 4130 2410

Диэтиленгликоль

Этиленгликольмоноэтиловый простой эфир

14,2 2070

Этиленгликольмонобутиловый простой эфир

15,8 1870 1490

Диэтиленгликольмонобутиловый простой эфир

13,3 2700 1230

Ацетат этиленгликольмонометилового простого эфира

1787

14,0 2029

12,6 560

-метилпирролидин

4800

1,11 кг 3-метоксибутанола и подвергают экстракции так же, как в примере 1. Получают 0,21 кг дистиллята, 0,138 кг осадка и 1,803 кг экстракта с содержанием 0,483 кг фосфорного ангидрида. Для получения ди- 5 гидрофосфата натрия экстракт смешивают с щелочным раствором, который состоит из 272 r гидроокиси натрия, всего количества дистиллята и 120 г воды. Метоксибутанольную фазу, содержащую 5 г фосфорного ангидрида рециркулируют. Выход фосфорного ай- . гидрида в .дигидрофосфат натрия 91% в расчете на исходное содержание фосфорного ангидрида в сырой кислоте.

С целью регенерации фосфорного ангидрида, содержащегося в осадке, 138 г осадка переводят в растворимую форму обработкой 83 г концентрированной серной кислоты. После охлаждения смесь смешивают с 50 мл 20 воды и 330 r метоксибутанола. Экстракт содержит 36 г фосфорного ангидрида, 0,2 г железа и 11,5 r сульфат-иона. Он вместе с сырой кислотой вновь вводится в основной 25 реактор. Потеря фосфорного ангидрида снижается до 1,3%.

Пример 3. 1 кг фосфорной кислоты, содержащей 30,0 вес.% QQ фосфорного ангидрида, О, 57% железа, 0,58% алюминия, 6,5% сульфат-иона и 3,6% фторид-иона, смешивают с 20 r углекислого натрия, 13 г углекислого калия и 7 г двуокиси кремния и после этого подвергают экстракции 1, 38 кг метоксибутанола. Осадок отделяют от раствора.

Далее процесс ведут также, как и в примере 1. Получают 1,680 кг экстракта, содержащего 270 г фосфорного ангидрида, 619 г дистиллята и 110 r осадка. Для получения дигидрофосфата натрия экстракт смешивают со щелочным раствором, содержащим 150 г гидроокиси натрия и 191 г дистиллята. Выход фосфорного ангидрида в дигидрофосфат натрия 88,5% в расчете на исходное содержание фосфорного ангидрида в кислоте. Метоксибутанольную фазу, содержащую

4 г фосфорного ангидрида, рециркулируют. для регенерации ФосФата, содержащегося в осадке,110 r осадка обрабатывают 64 г концентрированной серной кислоты, 60 мл воды и 265 г метоксибутанола. Экстракт, содержащий 26 r фосфорного ангйдрида,, 0,,5 r железа и 13 г сульфат-иона, рециркулируется в процессе . Общие потери фосфорного ангидрида составляют

1,35%.

Пример 4. Процесс ведут так же, как и в примере 1, различными растворителями, используя соотношение растворителя к сырой фосфорной кислоте 2:1. Результаты очистки кислоты различными раство" рителями отражены в таблице. г р

747411

Формула изобретения

Составитель B. Кириленко

Редактор Л. Курасова Техред М. Кузьма Корректор С. Шекмар

Тираж 565 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Эаказ 3987/56

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

Пример 5. 1 кг фосфорной кислоты такой же, как и в примере

3, обрабатывают 20 г углекислого натрия, 13 г углекислого калия и

7 г двуокиси кремния и смешивают с

2,77 кг 3-метоксибутанола. Выпавшие в осадок примеси — 94 r отделяют. Прозрачный раствор смешивают

10 щелочным раствором, содержащим

158 r гидроокиси натрия и 175 г дистиллята. При этом раствор разделяется на две фазы — верхняя содержит метоксибутанол и часть воды, нижняя — гидрофосфат натрия в водном растворе. После упаривания и сушки получают 469 г дигидрофосфата натрия, содержащего 277,5 фосфорного ангидрида. Это соответствует выходу 92,5Ъ в расчете на фосфорный ангидрид, введенный с сырой кислотой. Метоксибутанольную фазу (3,31 кг с содержанием воды 16 вес.Ъ) подвергают дистиллятивному обезвоживанию и 2,70 кг безводного метоксибутанола возвращают в процесс.

1. Способ очистки фосфорной кислоты, включающий смешение ее с неограниченно смешивающимся с водой органическим растворителем, отделения полученного раствора от нерастворимого остатка и регенерации фосфорной кислоты из этого раствора, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, эа счет исключения стадий разделения, десульфирования и дефторирования, в качестве органического растворителя используют соединение, выбранное из группы: сульфолан, диметилсульфоксид, диэтилгликоль, этиленгликолевый моноэтиловый эфир, этиленгликолевый монобутиловый эфир, диэтиленгликолевый монобутиловый эфир, ацетат этиленгликолевого монометилового эфира, N-метилпирролидин или 3-метоксибутанол, смешение ведут в объемном соотношении 1:0,3-30, а полученную смесь нагревают до 90200ОС до удаления из нее 95-100Ъ содержащейся в ней воды.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что к смеси фосфорной кислоты с органическим растворителем добавляют фосфаты, карбонаты, сульфаты или гидроокиси щелочных металлов в количестве LOO-300Ъ от стехиометрически необходимого для связывания примесей.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в фосфорную кислоту предварительно вводят серную кислоту в количестве 0,18,0 вес.Ъ в расчете на Р Оз, содержащийся в фосфорной кислоте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство

Р 44562, кл. С 05 В 3/00,01.03.35.

2. Патент CPI 9 1952104, кл. 12 i 25/30, 04.01.73 r. (прототип).