Способ получения фосфорной кислоты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сщ фтских

Социат1иатин@ских

Респр/бттмк

<»>960117 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26,09.80 (21) 3003194/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

С 01 В 25/225

Гееуддрствеллый квмитет

СССР (53) УДК 661.634..2 (088.8) Опубликовано 23.09.82. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 28.09.82

llo делам нзобретенкй и вткрмтий

М. М. Талмуд, П. В. Классен, В. А, Раков, Н. И. Краинев, А. Ф. Гордзиевский, А. В. Гриневич, Е. С. Полонский, Н. П. Каледина и В. В. Буксеев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к способам получения экстракциоиной . фосфорной кислоты, используемой в производстве минеральных удобрений.

Известен способ получения фосфорной кислоты путем разложения фосфата смесью серной и фосфорной кислот, охлаждения образующейся пульпы воздухом и отделенняз осадка сульфата кальция фильтрованием (111

Недостатком способа является большой расход воздуха, используемого для охлаждения пульпы (2 Tblc. gM: /ч на 1 т/ч нагрузки по фосфатному сырью)» что требует больших размеров абсофд р1111рй,аппаратуры и увеличивает абсолютное количество вредных выбросов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфорной кислоты, включающий разложение фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот, обработку пульпы воздухом с последующим отделением осадка сульфата кальция фильтрованием. Обработку пульпы ведут отработанным воздухом после системы абсорбции фторгазов, имеющим следующие

2 параметры: температура 40 — 50 С и влагосодержание 30 — 150 г/кг сухого воздуха (2).

Недостатки известного способа состоят в том, что продукционная фосфорная .кислота содержит до 2% фтора, а количество возs духа, необходимое для охлаждения пульпы, достигает 2,5 — 3 тыс Нм на 1 т/ч нагрузки по сырью.

Цель изобретения — снижение содержания фтора в кислоте и сокращение расхода

1о воздуха

Поставленная цель достигается способом, включающим разложение фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот, обработку пульпы воздухом с температурой 70—

130 С и относительной влажностью 0,01—

1s 10Уо, с последующим отделением осадка сульфата кальция фильтрованием.

Относительная влажность 0,01 — 10% соответствует влагосодержанию 8 — 21 г/кг сухого воздуха.

Способ осуществляют следующим образом.

Нагретый воздух отнимает большее количество тепла от пульпы за счет более высокого теплосодержания при одной и той же относительной влажности. Низкая отно960117 сительная влажность исходного воздуха позволяет повысить разность теплосодержания исходного и отходящего воздуха и, тем самым, увеличить количество отводимого тепла.

В системе HF — HgSiFб — Н О при увеличении температуры в газовой фазе снижается содержание фтористого водорода за счет увеличения парциального давления паров

SiF, а общее содержание фтора в газовой фазе увеличивается, а в жидкой соответственно уменьшается. Кроме того при получении экстрационной фосфорной кислоты из отечественных фосфатов соотношение между фтором и кремнием таково, что в растворе нет избытка HF, а имеется только Н $1Гб, что при температурах и концентрациях РдО используемых в процессах получения ЭФК ts приводит к преимущественному выделению в газовую фазу SiF< по сравнению с HF. Общее же количество фтора выделяющееся в газовую фазу увеличивается с увеличением температуры и количества испаряемой влаги в процессе. Соответственно уменьшается содержание фтора в жидкой фазе пульпы, т. е. в фосфорной кислоте.

Целесообразность выбранных интервалов температуры и относительной влажности воздуха, используемого для охлаждения, обусловлена следующим. При температуре воздуха ниже 70 С уменьшается скорость отвода тепла от пульпы и потребуется большее количество воздуха для охлаждения, так как основное количество тепла должно быть отведено за счет испарения; при температуре ниже 70 С и относительной влажности выше 10% возможно образование капельножидкой кремнефтористоводородной кислоты, что увеличивает скорость коррозии материалов, из которых изготовлено оборудование. При температуре воздуха выше 130 С эффект охлаждения снижается за счет тепла, приходящего с воздухом, и становится заметным концентрирование жидкой фазы экстракционной пульпы, что ухудшает условия кристаллообразования. Увеличивается также объем циркулирующих газов за счет паров воды.

Получение воздуха с относительной влажностью менее 0,01% представляет сложную техническую задачу и требует специальной аппаратуры, а дальнейшее снижение влажности не изменяет параметры процесса.

Пример 1. 19,5 т/ч серной кислоты, предварительно смешанной с 50 т/ч апатита.

Разложение ведут при 70 С, соотношение жащие 2 г/HM фтора и влагосодержанием

280 г/кг сухого воздуха, направляют в систему абсорбции. В абсорбционном аппарате, орошаемом кремнефтористоводородной кислотой, которая предварительно охлаждается в углеграфитовых теплообменниках водой, происходит улавливание фтористых соетвердой и жидкой фаз в пульпе равно 1:2. о

Газы из экстрактора в количестве 400 Нм /ч на 1 т апатита с температурой 70 С, содердинений до содержания фтора, равного

l0 млг/Нмз, и охлаждение газа до температуры 50 С, относительная влажность газа при этом повышается до 100%, затем этот газ поступает в скруббер, орошаемый 93%ной Нг504, где происходит осушение и нагрев воздуха до 70 С и снижение относительной влажности до 0,1%. Газ из скруббера подают в экстрактор, где в результате протекания процессов тепломассообмена происходит отвод тепла с поверхности пульпы и насыщение газа водяным паром. При таких значениях параметров воздуха количество тепла, уносимое из экстрактора паровоздушной смесью равняется количеству тепла, выделяемого в экстракторе. Это обеспечивает поддержание постоянной температуры пульпы 70 С. Продукционная фосфорная кислота содержит 1,8 /о F.

Пример 2. 15,5 т/ч серной кислоты, предварительно смешанной с 50 т/ч оборотной фосфорной кислоты, смешивают с 20 т/ч апатита. Разложение осуществляют при температуре 100 С, соотношение твердой и жидкой фаз в пульпе равно 1:2. Газы из экстрактора в количестве 700 Нм /ч на 1 т апатита с температурой 100 С, содержащие

25 г/Нм фтора и 850 г/кг сухого воздуха водяных паров, направляют в систему абсорбции. В абсорбционном аппарате орошаемом кремнефтористоводородной кислотой, которая предварительно охлаждается в углеграфитовых теплообменниках водой, происходит улавливание фтористых соединений и охлаждение газа до 50 С, относительная влажность при этом повышается до 98%.

Затем этот газ поступает в скруббер орошаемый 93%-ной HgSO<, где происходит осушение и нагрев воздуха до 130 С и снижение относительной влажности до 10%. Газ из скруббера подают в экстрактор, где в результате протекания процессов тепломассообмена происходит отвод тепла с поверхности пульпы и насыщение газа водяным паром. При таких значениях параметров воздуха количество тепла, уносимое из экстрактора паро-воздушной смесью равняется количеству тепла, выделяемого в экстракторе.

Это обеспечивает поддержание постоянной температуры пульпы 100 С. Продукционная фосфорная кислота содержит 1,6 фтора.

Пример 8. 19,5 т/ч серной кислоты, предварительно смешанной с 50 т/ч оборотной фосфорной кислоты, смешивают с 20 т/ч апатита. Разложение ведут при 80 С, соотношение твердой и жидкой фаз в пульпе равно 1:2. Газы из экстрактора в количестве

600 Нм /ч на 1 т апатита с.температурой

80 С, содержащие 18 г/Нм фтора и 400 г/кг сухого воздуха водяных паров, направляют в систему абсорбции. В абсорбционном ап; парате, орошаемом кремнефтористоводородной кислотой, которая предварительно охлаждается в углеграфитовых теплообменни960117

Формула изобретения

Составитель В. Гродзовская

Редактор Н. Рогулич Техред А. Бойкас Корректор О. Билак

Заказ 6856 24 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП <Патент»,, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ках водой, происходит улавливание фтористых соединений до 10 млг/Нм и охлаждение газа до температуры 50 С, влажность газа при этом повышается до 100о/о. Затем этот газ поступает в скруббер, орошаемый 93%ной H>SO4, где происходит осушение и нагрев воздуха до 100 С и снижение относительной влажности до 17о. Газ из скруббера подают в экстрактор, где в результате протекания процессов тепломассообмена происходит отвод тепла с поверхности пульпы и насыщение газа водяным паром. При таких значениях параметров воздуха, количество тепла, уносимое из экстрактора паро-воздушной смесью равняется количеству тепла, выделяемого в экстракторе. Это обеспечивает поддержание постоянной температуры пульпы 80 С. Продукционная фосфорная кислота содержит 1,7о/о фтора.

Пример 4. Процесс ведут, как указано.. в примере 1. Расход воздуха 400 Нм /ч.

Состав газа, выходящего из экстрактора: содержание фтора 2 г/Нм, влагосодержание

280 г/кг сухого воздуха. Состав газа, выходящего из абсорбера: содержание фтора

10 млг/Нм, относительная влажность 100%.

Состав газа, выходящего из скруббера: относительная влажность 0,01 /о. Содержание 25 фтора в продукционной кислоте 1,8о/о.

Использование предлагаемого способа позволит снизить содержание фтора в прбдукционной кислоте на 0,2 — 0,4 /о (1,6—

1,8 фтора вместо 2,0 — 2,2 /р по известному), сократить расход охлаждаемого воздуха в

4 — 7 раз, устранить вредные выбросы в атмосферу и увеличить срок службы оборудования в 1,5 — 2 раза за счет устранения образования в экстракторе капельно-жидкой кремнефтористоводородной кислоты и соответственно, создания менее коррозионноактивной среды.

Способ получения фосфорной кислоты, включающий разложение фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот, обработку пульпы воздухом с последующим отделением осадка сульфата кальция фильтрованием, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания фтора в кислоте и сокращения расхода- воздуха, на обработку пульпы подают воздух с температурой 70 †1 С. и относительной влажностью 0,01 — 10%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Копылев Б. А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. Л., «Химия», 1972 с. 173 — 179.

2. Авторское свидетельство СССР № 539830, кл. С 01 В 25/22, 1974.