Способ концентрирования фосфорной кислоты

(71) Ленинградский государственныйнаучно-исследовательский и проектныйинститут основной химической промьппленности(56) Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. Л,:Химия, 1981, с. 156,Патент США У 3193351,кл. С 01 В 25/234, опублик. 1960. 68 лот 0(54) (57) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, полученной разложением фосфатного сырья смесью ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ серной и фосфорной кислот, выпариванием в присутствии добавки, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения содержания полуторных окислов и уменьшения энергетических затрат, в качестве добавки используют смесь натриевых или калиевых солей высших жирных кислот, смоляных кислот и лигнина в количестве 0,1-2,5 кг/т РО при следующем соотношении компонентов, мас.7:Натриевые илнкалиевые соли высших жирных кисНатриевые иликалиевые солисмоляных кислотНатриевые или каливые соли лигнинаИзобретение относится к концентрированию фосфорной кислоты путем выпаривания фосфорной кислоты, полученной разложением фосфатного сырьясмесью серной и фосфорной кислот.Цель изобретения - снижение содержания полуторных окислов и уменьшение энергетических затрат.П р и м е р 1. фосфорную кислоту,полученную разложением фосфатногосырья в апатита смесью серной ифосфорной кислот, состава, %: Р 028,3; Г 1,9; К Оэ 1,7, и температуры70-80 С подают в вакуум-выпарной аппарат. Туда же одновременно подаютводный раствор поверхностно-активного вещества, в качестве которого исг эльзуют смесь натриевых солей высшихжирных кислот, смоляных кислот и лигнина. Соотношение. компонентов в смеси составляет, %: 30,2, 63,7 и 6,1соответственно. При этом количествосмеси составляет 0,1 кг/т Р, 0Расход греющего пара составляет2,59 т/т РО. Упаренная кислотасодержит,% Р О 51,4; У 0,45;0,87,П р и м е р 2. Фосфорную кислотуприведенного в примере 1 состававыпаривают аналогично примеру вприсутствии смеси указанных компонентов, содержание которых составляет,%: 22,4; 67,4 и 10,2 соответственно.Смесь вводят в количестве2,5 кг/т Р Оп в виде 10%-ного водного раствора. Упаренная кислота содержит, %: РпО, 528 Р 0,37;К Оз 0,84. Расход греющего пара сос-:тавляет 2,64 т/т РпОП р и м е р 3. Фосфорную кислоту приведенного в примере 1 состававыпариваютаналогично примеру 1 вМприсутствии смеси калиевых солей высших жирных кислот, смопяных кислот илигнина, Соотношение компонентов всмеси составляет, мас.%: 465; 45и 8.5. При этом количество смесисоставляет 1,3 кг/т РО. Расходгреющего пара составляет 2,51 т/тРпОпУпаренная кислота содержит,%:Р О, 52,6; Р 0,21; КрОз 0,76.Для обоснования выбранных пределов проводят опыты при максимальных,минимальных и запредельных значениях соотношений компонентов в смеси.Результаты опытов, проведенныхпри различных количествах смеси, 5О5 а также результаты опытов при различных соотношениях компонентов сведены в таблицу.Как видно из таблицы, предлагаемое соотношение количества калиевых или натриевых солей высших жирных кислот, смоляных кислот и лигнина является оптимальным. Превышение содержания одного из компонентов в смеси (опыты 11,3 и 5) или понижение содержания одного из компонентов в смеси (опыты 10,12 и 14) приводит к увеличению содержания полуторных окислов и фтора, т,е. не достигается поставленная цель. Выпаривание фосфорной кислоты,полученной разложением Фосфатногосырья смесью серной и фосфорнойкислот, сопровождается выделением втвердую фазу растворенных в исходнойкислоте примесей - сульфата кальция,фторидов и кремнефторидов, фосфатовалюминия и железа и др. Кристаллизация примесей происходит как вследствие повышения их концентрации врастворе кислоты при выпаривании,так и вследствие высаливающегодействия Фосфорной кислоты, возрастающего по мере увеличения концентрации последней. Количество и характер кристаллиэуюпрыся примесей существенно зависят от условий осуществления процесса концентрированиякислоты. Выпаривание кислоты в присутствии поверхностно-активных веществ приводит к более полному выделению примесей из раствора и изменению структуры осадка, образуемого 40кристаллами на теплообменных поверхностях. Более полное выделение примесей может быть объяснено снижениеостаточного пересыщения упареннойФосфорной кислоты, что приводит кповьппению качества ее вследствиеменьшего количества растворенных вней примесей. Присутствие поверхностно-активного вещества, адсорбируемого на гранях кристаллов, изменяет условия нх взаимодействия, препятствует образованию плотного (монолитного) слоя осадка на теплопередающих поверхностях, Образующийся более рыхлый слой осадка имеет меньшеетепловое сопротивление, что приводитк увеличению коэффициента теплопередачи и, следовательно, к снижению расхода греющего пара. В результате по сравнению с известным способом вСостав упаренноя кислоты Колиест ю снеси кг/т Р 0 Раскок грен%кто лара т/т Р 04 Соотнонение конлоиелтов в смеси иасЛ 0 нт Натрневые нлн калиевае солиысннк кирных кислот нслооизв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,упаренной кислоте содержание фтора снижается в 2-4 раза, полуторных окислов в 1-4 раза, а также уменьшается расход греющего пара на 15-25%Использование в качестве поверхностно-активного вещества смеси натриевых или калиевых солей высших жирных кислот, смоляных кислот и лигнина, смеси солей высших жирных кислот и поливинилового спирта, полиак-О риламида обусловлено значительным различием поверхностных свойств кристаллов примесей и широким диапазоном условий их выделения и позволяет модифицировать свойства кристаллов 5 в течение всего процесса выпаривания. Выпаривание фосфорной кислоты в присутствии 0,1-2,5 кг/т Р 20 указанной смеси обеспечивает повышение качества упаренной кислоты и снижение 20 энергетических затрат в широком диа 565 4пазоне составов исходной фосфорной кислоты. При меньшем, чем 0,1 кг/т Р О количестве смеси качество упаренной кислоты и энергетические затраты изменяются незначительно по сравнению с известным способом, При большем, чем 2,5 кг/т Р 05 количестве смеси имеет место частичная стабилизация примесей, что приводит к возрастанию содержания фтора и полуторных окислов, т.е. снижению качества упаренной кислоты.Использование предлагаемого способа концентрирования фосфорной кислоты по сравнению с известным обеспечивает повышение качества кислоты за счетснижения полуторных окислов до 0,76-0 е 87% и фтора до 0,2-0,3%, а также снижение расхода греющего пара до 2,5-2,65 т/т Р 08, т.е. на 15-25%.