Способ очистки фосфорной кислоты

(и) 692555 О и и-СЕЙ-"и е Союз Советскиа Социалистических Республик(23) Приоритет - (32) 30.08,75 Государственный бонитет СССР пе делам нзайретеннй н отнрытнй(72) Авторы изобретения Иностранная фирма(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 фосфор. ной кислотой, в присутствии ионов щелочного металла или аммония с последуюшим отделением очищенной фосфорной кислоты от органи-1 О ,ческого растворителя 11.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки фосфорной кислоты органическим растворителем, например 92%-ным 15 этиловым спиртом, которьш неограниченно сме:. шивается с водой и фосфорной кислотой, в присутствии щелочного соединения и/или аммо. ния 2.Очистку осуществляют путем осаждения примесей с последующим их отделением от жидкой 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 хи. мии пищевых продуктов и в фармацевтичес. кой 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 кис. лотой в присутствии ионов щелочных метал. лов и/или аммония, при кратности ступеней экстракциинеменее трех с образованием при этом органической и водной фаз, причеМ на одной из ступеней экстракции в органичес. кую фазу вводят соединение алюминия в количестве 0,05 - 3,0 вес.% в расчете на пяти- окись фосфора в кислоте, а на последней сту. пени экстракции водную фазу обрабатывают соединением шелочного металла и/или аммония взятым в количестве 0,5 - 6,0 вес,% в расчете на содержание РО, в кислоте, с последующим отделением фосфорной кислоты от органичес. кого растворителя..Отличие данного способа от известного состоит в том, что процесс ведут непрерывнонри кратности ступеней экстракции не менеетрех, а также в том, что на одной из ступе.ней экстракции вводят соединения алюминияв количестве 0,05 - 3,0 вес.% в расчете наРО 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 РО, в кислоте, 0Процесс очистки ведут по следующей технологической схеме,Исходную фосфорную кислоту подвергаютпредварительной очистке от фтора добавлением двуокиси кремния, от сульфат-иона посред ством осаждения его кальцием в виде гипса иот органических примесей активированнымуглем, Затем предварительно очищенную фос.форную кислоту и органическийрастворитель,который неогранйченно смешквается с водой 20и фосфорной кислотой, например изопропиловый спирт, смешивают в экстракционном сосуде в присутствии ионов щелочных металловили аммония, Образовавшиесяпри этом органическая и водная фазы противотоком вводят25в контакт друг с другом в серии несколькихпоследовательйо подключенных экстракционныхсосудов, Органическую фазу в одном изэкстракционньх сосудов смешйвают с со.30единением алюминия, в качестве которогомогут быть использованы сульфат, ортофосфаталюминия, алюминат натрия, окись или гидро.окись алюминия, причем их можно вводитькак в твердом, так и в растворенном состоя 35нии. Количество вводимого соединения алюми;ния определяется содержанием примеси фтора в очищаемой кислоте и составляет0,053,0, предпочтительно 0,2 - 1,5 вес.% в расчете .на содержание пятиокиси фосфора в кислоте.Водную фазу в последнем экстракционномсосуде смешивают с соединением щелочногометалла и/или аммония, в качестве которогомогут быть использованы ортофосфаты, карбона.ты, окиси, гидроокиси. В расчете на содержа.ние пятиокиси фосфора в фосфорной кислоте,соединение щелочного металла и/или аммониядобавляют в количестве 0,5 - 6,0, лредпочтитель.но 1,5-4,0 вес.%,Указанные интервальные значения вытекают50из количества катионных примесей (А+Ге+Му)в сырой фосфорной кислоте, которое составляет 1 - 3%. Образовавшуюся при противоточной экстракции чистую фосфорную кислоту исодержащий воду растворитель разделяют из.55вестным способом, например отгонкой растворителя, Содержащий воду органический растворитель вновь возвращают для экстракции фосфорной кислоты. Образовавшаяся в первом экстракционномсосуде водная фаза содержит извлеченные изнеочищенной фосфорной кислоты соединенияв виде фосфатов, фторидов и тд. Содержание пятиокиси фосфора в этой фазе примерно8 - 16 вес.% в расчете на содержание пятиокисифосфора в фосфорной кислоте. Она можетОЬть применена в качестве удобрений илипредпочтительнее после отделения связаннойв фосфатах фосфорной кислоты с помощьюсерной кислоты она может быть переработана во второй серии зкстракционных сосудовпосредством добавления неограниченно смешивающегося с водой и фосфорной кислотой растворителя, например изопропилового спирта.При этой и последующей экстракции фосфорная кислота экстрагируется при образованиифаз из ее водного или сернокислого раствора,причем отделенная водная фаза, которая выводится из цикла, содержит лишь 2 - 4 вес.%пятиокиси фосфора в расчете на содержаниеего в исходной кислоте.Образовавшуюся органическую фазу, содержа.шую фосфорную кислоту, серную кислоту и воду, в последующих экстракцнонных сосудахвторой серии вводят в контакт с водной, содержащей ионы щелочных металлов или аммонияфазой из главной экстракции, промывают инаконец возвращают в первый сосуд главнойэкстракции, При последующей экстракции содержащую воду, ионы щелочных металловили аммония фазу подают противотоком корганической фазе. Преимущественно она возвращается в процесс главной экстракции, на.пример, совместно с неочищенной фосфорнойкислотой,Экспериментально установлено, что оптимальное число ступеней экстракции, обеспечи.вающее требуемую чистоту продукта, равнотрем-пяти в зависимости от загрязненностииЪходной фосфорной кислоты.П р и м е р 1. 1000 л/ч предварительноочищенной фосфорной кислоты, содержащей45,5 вес.% пятиокиси фосфора, обрабатываютв миксере Сеттлера 5000 л/ч введенного вцикл изопропилового спирта и 1000 л/ч фазы,содержащей спирт, воду и фосфорную кислотуи полученной на стадии обработки водной фазы серной кислотой, причем обработку ведутпри 20 - 30 С. В результате получают непре.рывно 200 л/ч водной фазы, содержащей загрязнения фосфорной кислоты. Верхнюю фазу,содержащую спирт, воду и фосфорную кислоту,противотоком вводят в контакт и промываютв батарее из пяти миксеров Сеттлера с 200 л/чнасыщенного раствора моноалкалифосфата, который получают в миксере Сеттлера добавлением 40 л/ч 50% ного раствора гидроокиси692555 25 ГеАСаЧЯОзРРг О 5 0,0007 0,0016 0,0007 0,0007 0,0001 0,0133 0,005 33,0 5натрия. Очищенную фазу, содержащую спирт, воду и фосфорную кислоту, нейтрализуют в миксере Сеттлера 50%.ным раствором гидро. окиси 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, смешивают с 70 л/ч 75%-ной серной кислоты и производят обработку в системе издвух миксеров Сеттлера 1000 л/ч введенного в цикл изопропилового спирта. При этой операции получают 116 л/ч водной фазы, Фазу, которая содержит 3,Овес,% ,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 моноалкалифосфата, чтобы удалить из спиртовой фазы сер. ную 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.%:) П р и м е р 2. Неочищенную фосфорную кислоту в соответствии с примеромобрабатывают 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) АгОз/ч, чтобы удалить ионы фтора, оставшиеся после предварительной очистки.Анализ очищенного раствора мононатрийфосфата дал следующие результаты (вес.%): 6Ге 0,0004А00016Са0,0007М 9 " 0,0007Ч 0,0001ЯОз00166Р0,0005Рг Оз 33,01П р и м е р 3, Предварительно очищенную,фосфорную кислоту обрабатывают по аналогии со способом, указанным в примере 1, однако на последпей стадии промывной батареи из пяти миксеров Сеттлера дозируют 45 л/ч 50%-но го раствора гидроокиси натрия и водную фазуз 5которая 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 РгОз в фосфорной 20. кислоте) .Ниже представлены результаты анализа очищенного раствора мононатрийфосфата (вес,%:)Ео 0,0007А0,0016М 9 0,0007Са0,0002Рг Ос 32,5Оз003Г 0,025П р и м е р 4, Такую же фосфорную кис.лоту, что и в примере 3, обрабатывают по ана.логии со способом, указанным в примере 3.однако на второй ступени промывной батареи из пяти миксеров Сеттлера дополнительно дозируют 55 л/ч раствора моноалюминийфосфата (содержание А,Оз 7,5 вес.%).Очищешый раствор мононатрийфосфата прианализе давал следующие результаты (вес.%):Ге 0,0005А0,0016М 9 0,0007Са0,0002Рг Оз 32,5ЯОз0,015Р 0,0007В таблице представлены сравнительные дан.ные по степени очистки фосфорной кислоты .известными 1 и 2 и предлагаемым 1 - 4 способами (величины примесей выражены в вес.%, причем за основу взят раствор моно.натрийфосфата концентрации 33 вес%).692555 стный способ оженный спосо 4 0133 .0,0166 003 СО 19 (0,0016 34 (0,0007,0007 0,0109 0,005 0,0005 2 бретен л а и форной кислоты оргакоторый неограничен- и фосфорной кислотой очного металла и/или тделением фосфорной о растворителя, о т- , что, с целью повы 1. Спосо ническим р но смешива стки форителемс водойонов щел тво ется присутстмония с поислоты от ии ледующим о органическог и й с я тем л.ича щения степени очистки, рывно при кратности ст менее трех причем на о процесс ведут непреупеней экстракции не ой из ступеней вт соединения алюм ганическую азу вв Составитель В,Попов Техред И.Асталошректор М, Селехман ин дактор Е,Тираж 59 1: Подписно ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Заказ 6252/55 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Как следует из таблицы, предложенныйспособ позволяет значительно снизить содежание примесей в фосфорной кислоте0010 (0,0007 (0,0007 (0,0002 0,0002 ния и на последнеи ступени экстракции воднуюфазу обрабатывают соединением щелочного"металла и/или аммония.2,Способ поп.,о т лича ю щийс я тем, что соединение алюминия вводят в-количестве 0,05 - 3,0 вес,% в расчете на пяти.окись фосфора в кислоте;3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что соединение щелочного металлаи/или аммония вводят в количестве 0,5 -ам 6,0 вес.% в расчете на содержание пятиокисифосфора в кислоте.,Источники информации,принятые во внимание при зкспсртизе1. Патент США Р 3684438, кл. 423-321,15.08.72.