Способ получения фосфорной кислоты

ОПИСАНИЕ (18 Ю 609ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет - (43) Опубликован лам изобретенийи открытий чК 661,6343.81, Бюллетень М 9 45) Дата опубликования описания 07.03. риневич, М. Л. Сомин,Андреев и М. Г. Ли ОСОБ ПОЛУЧЕН ИЯ .ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2звлечения РвОв в раст являются кже сср(72) Авторы изобретения В, А, Раков, А, В. В. А. Ворошин, М.Изобретение относится к технологии получения фосфорной кислоты, используемой при производстве удобрений.Известен способ получения фосфорной кислоты путем смешения серной кислоты с оборотной фосфорной кислотой и оборотной пульпой до соотношения 1:20 - 2,8: 2,5 - 20,0, разложения фосфорного сырья полученнои смесью при 104 - 115 С, кристаллизации полугидрата сульфата каль 1 ция и его отделения Ц.Известным способом невозможно перерабатывать карбонатосодержащее фосфатное сырье из-за сильного пенообразования, 1Известен способ получения фосфорнои кислоты из карбонатсодержащего фосфатного сырья путем его предварительной обработки смесью оборотной фосфорной и серной кислот, взятых в соотношении 2 (4 - 5):1, при 60 - 70 С в течение 15 - 20 мин с последующим разложением сырья смесью оборотной фосфорной и серной кислот при этой же температуре. Фосфорную и серную кислоты берут концент рацией, соответственно, 15 - 28% Г,О, и 75 - 93 Ъо 2,1-1 едостатком известного способа является высокая продолжительность процесса разложения (5 - 7 час) и относительно не- з 1 высокая степень ивор (до 96,8%).Цель изобретения - интенсификация процесса разложения и повышение степени извлечения Р,О,.Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу получения фосфорной кислоты из карбонатсо. держащего фосфатного сырья, включающе. му предварительную обработку сырья, его разложение смесью серной и оборотной фосфорной кислот при нагревании с последующей кристаллизацией, отделение и промывку сульфата кальцйя, фосфатное сырье предварительно обрабатывают оборотной пульпой при соотношении Т;Ж, равном 1:1,5 - 2,0, серную и оборотную фосфорную кислоты смешивают с пульпой в соотношении 1:2,9 - 3,5; 4,5 - 8,0, разложение ведут в две стадии при поодолжительности первой стадии 1 - 10 мин и подаче на нее 75 - 90% всего количества смеси кислот и пульпы с выводом и разрушени ем образующейся при этом пены. Разрушение пены ведут при перепаде давления 20 - 500 мм рт, ст., а разложение прн 88 - 99 С на первой стадии и 80 - 85 С на второй,Отличительными признакамисмешение фосфатного сырья, а та60 65 ной и оборотной фосфорной кислот с пульпой, соотношение Т:)К, до которого ведут смешение, проведение разложения в две стадии, продолжительность первой стадии, количество смеси кислот и пульпы, подаваемое на каждую стадию, разрушение пены после первой стадии, темпсратуря процесса и давление, при котором ведут разрушение пены.Указанные отличия позволяют сократить время проведения процесса разложения до 2,5 - 3,1 час и повысить стспен извлечения РгО из сырья в раствор до 99%.Обрабатывать фосфатное сырье пульпой до соотношения Т:Ж мсньшс 1:1,5 невозможно, так как при этом Т;Ж ее нельзя подавать на разложение самотеком, а при соотношении, большем 1:20, ухудшается скорость фильтрации сульфата кальция.Соотношение смеси серной кислоты с оборотной фосфорной кислотой и пульпой принято 1:2,9 - 3,5; 4,5 - 8, исходя из необходимости поддерживания оптимального избытка свободной серной кислоты в жидкой фазе смеси 3 - 8%, обеспечивающее высокую скорость и полноту разложения. При времени разложения на первой стадии менее 1 мин снижается степень извл чения РгО, из сырья, а увеличение време ни более 10 мин ухудшает качество полу. чаемого сульфата кальция и снижает скорость фильтрации.При разрежении менее 20 мм вод. ст. не достигается полное разрушение пены, что снижает производительность технологической системы, Увеличение разрежения выше 500 мм вод. ст. приводит к потерям фосфорной кислоты..Пример 1, В репульвер объемом 2 м подают 40 т/час фосфорита Каратау, содериащего 24-,5% "Р,О 8,7% СО, ч 560 .т/час оборотной пульпы. при Т:Ж =: 1:2,5 и температуре 85 Г.В смеситель объемом 10 м" подают 33,2 .т/час-"93,0%иой- серной кислоты, 116 т/час- оборотной. фосфорной кислоты и 266 т/час пульпы при - Т:Ж=1:2,5 и с концентрацией РгО в жидкой фазе 22%.Полученные смеси, первую пои соотношении Т:Ж = 1;2 и вторую при соотношснии 1:3,5:8,0, подают в смесительнуо камеру раствора разложения, причем 15% полученной смеси кислот подают на вторую стадию разложения и экстрактор.Разложение на первой стадии ведут в течение 10 мин до степени декарбонизации 95/, и коэффициента разложения 95/о.Получают 954 т/час пульпы, котору 1 о при Т:Ж = 1:2,5, концентрации РгО; 22% и температуре 96 С распределяют под три мешалки двухрсакторного экстрактора объемом 450 м.В результате декарбопизации при 88 С 5 10 15 20 25 ЗЮ 35 40 45 50 55 4получают пену в количестве 1680 им"/час инаправляют ее по трубе диаметром 880 ммв сспарационную камеру диаметром3000 мм, где иену разрушают под дсйствисм разрежения 20 мм вод, ст, создаваемого вентилятором производительностью1500 нм/час и лопастной мешалкой с размахом лопастей 1000 мм и числом оборотов 1500 в минуту,При разрушении пены получают фосфорную кислоту в количестве 300 кг, которую возвращают в реактор.Вторую стадию разложения фосфатапроводят в экстракторе, куда подают 15%смеси из смесителя серной кислоты с оборотной фосфорной кислотой и пульпой.11 роцесс ведут при 85 С 1 РгО%,Т: Я = 1: 2,5) в течение 3,0 часов. Коэфф 1 гциент разложения составляет 98,5%.Двумя центробежными насосами произ.водительностью 1200 мг/час реакционнуюпульпу подают в вакуум-испарит ель сцель 1 о поддержания температуры 85 С,Центробежным насосом производительностью 600 мг/час пульпу подают на смешение с фосфатным сырьем и с сернойкислотой,Реакционную пульпу в количестве20 т/час направляют на фильтрацию итрехкратную промывку осадка от РгО;,.Фильтрацию и промывку осадка осуществляют на карусельном вакуум-фильтре80 м.Коэффициент отмывки составляет 99,0%.Удельный съем сухого дигидрата сульфатакальция, полученного из высококарбонатных фосфоритов Каратау, составляет740 кг/мг час.Пример 2. В репульпер объемом 3 м"подают 50 т/час фосфорита Каратау, содержащего 24,5% РгО, 7,0% СОг и 490 т/часоооротпай пульпы при Т:5 К = 1:2,5 и температуре 80 С,В смеситсль объемом 15 м подают41,4 т/час 93% серной кислоты, 125 т/часоборотной фосфорной кислоты. и 300 т/чапульны с концентрацией РгО; в жидкойфазе 20 о/о и Т:)К = 1:2,5Полученные смеси, первую прп соотно.1 пснии Т:К = 1;1,84 и вторую при соотношении 1:3,0:7,2, подают в смесительнуюкамеру реактора разложения, причем 10%полученной смеси кислот и пульпы подаютв экстрактор на вторую стадию разлокеция.Разложение на первой стадии ведут зтечение 5 мин до степени декарбонации90% и коэффициснта разложения 92%. Получают 960 т/час пульпы с Т:К, равном 1:2,5, концентрацией РгО 20% и температуре 99"С, которую подают в двухбаковый реактор обьсмом 450 м.В результате реакции декарбонизации получают пену в количестве 1600 м/час при 90 С, которую направляют по трубе5диаметром 1000 мм в сспарационную каме ру диаметром 3500 мм, гле пену разрушают за счст разрежсния под давлением 250 мм вол. ст создаваемого вентилятором производительностью 20000 нм/час.При разрушении пены получаюг фосфорную кислоту в количестве 300 кг, которую возвращают в реактор разложения. Вторую стадию разложения фосфата до 98,0/о, проводят в экстракторе при 80 С, концентрации РО, 20/о, Т:Ж = 1:2,5 и времени реакции 2,5 час. На второй стадии за счет понижения температуры снимают остаточное пересыщение по СаЯО., в жидкой фазе.Охлаждение реакционной пульпы до 80 С обеспечивают с помощью воздушного охлаждения, осуществляемого путем протягивания воздуха в количестве 75000 цм/час через экстрактор.В экстракторс устанавливают центробежный насос производительностью б 00 м/час для подачи пульпы на смешение с фосфатным сырьем, серной кислотой и с оборотной фосфорной кислотой.Реакционную пульпу в количестве 258,0 т/час подают на фпльтрацшо и трехкратную противоточпую промывку ог РО, осуществляемую па карусельном вакуум- фильтре 80 м.Коэффициент отмывки составляет 98,5%. Удельный съем сухого дигидрата сульфата кальция, полученного из высококарбонатных фосфоритов Каратау, сос тавляет 900 кг/мчас.Пример 3. В репульпео объемом 2 м подают 40 т/час фосфорита Каратау, содержащего 24 5 /, Р О 8 5/о СО ц 210 т/час оборотной пульпы при Т:5 К=-1:2,5 и 85 С.В смеситель объемом 5 м подаю,2 т/час 93/, -ной серной кислоты, 96,2 т/час оборотной фосфорной кислоты и 150 т/час пульпы с концетрацией Р,О; в ж идкой фазе 20% и Т: Ж = 1;2,5.Полученные смеси, первую прц соотношении Т:Ж=1:1,5 и вторую при соотношении 1;2,9:4,5, пода:от в смесительную камеру реактора разложения, причем 25% полученной смеси кислот н пульпы полают ца вторую стадию разложения.Разложение ца первой стадии ведут в течение 1 мин до степени декарбонизации 85 О/о и коэффициента разложения 70%, Полученную пульпу в количестве 459 т/час при 88 С отношении Т;Ж=-1:2,5 и концентрации Р;О; 20/о подают в двухреаксорный эжектор объемом 450 м.В результате реакции дскарбонизации при 85 С получают пспу в количестве 1470 м/час, которую направляют по трубс диаметром б 00 мм в сепарационную камеру диаметром 2000 мм, где пену разрушают за счет разрежения под давлением 500 мм вод. ст., создаваемого вентилято 810609 35 40 45 50 55 60 3. Способ по и. 1, отл ичающийсятем, что разложение ведут прц температуре 88 - 90 С на первой стадии 30 - 85"С ца второй,65 10 15 20 25 30 6ром 9000 нм/час. Прц разрушении пены получают фосфорную кислоту в количеств;250 кг, которую возвращают в реактор разложения.Вторую сталино разложения проводят в экстракторе до степени 95,/, прп 85 С, концентрации РО, 20, Т:Ж= 1:2,5, времени реакции 3 час, На втору.о стадшо разложения подают 25 смеси кислот с пульпой.Охлаждение пульпы ло 85"С обеспечивают воздухом, просасываемым через экстрактор вентилятором.В экстракторе устанавливают два насоса, одним из которых производительностью 600 м/час подают пульпу на смешение с фосфатным сырьем и кислотами, а другим подают пульпу на карусельный вакуум-фильтр 80 м, где осуществляют фильтрацию и трехкратну о промывку осадка.Коэффициент отмывки составляет 98/о, коэффициент разложения 95 "о, удельный съем сухого дигидрата сульфата кальция 740 кг/смчас,Таким образом, способ получения экстракццонной фосфорной кислоты позволяет интенсифицировать процесс разложения высококарбопатцых фосфоритов Каратау, увеличить часовую производительность в 1,9 - 2,2 раза, увеличить степень извлечения РО на 2,2 абс. ,/,. Формула изобретения 1. Способ получения фосфорной кисло. ты из карбонатсодержащего фосфатного сырья, включающий предварительную обработку сырья, его разложение смесью серной ц оборотной фосфорной кислот при нагревании ц последующую крпсталлизацшо, отделение ц промывку сульфата кальция, отличающийся тем, что, с целью и 1- тенсификации процесса разложения ц повышения степени извлечения Р,О, фосфорное сырье предварительно обрабать;вают оборотной пульпой прц соотношении Т:Ж, равном 1:1,5=20, серную и оооротную фосфорную кислоты смешивают пульпой в соотношении 1:2,9 - 3,5: 4,5 8,0, разложение ведут в лве стадии при продолжительности первой стадии 1 - 10 мин, подача на нее 75 - 90",количества смеси кислот ц пульпы ц отделяют образующуюся прц этом пену. 2. Способ по п, 1, отл цч а ю щи йся тем, что пену разрушают прц перепаде давления 20 - 500 мм вод, ст.810609 Составитель Б. ШароновРедактор Л. Курасова Техред А, Камышникова Корректоры: В. Нам и О. Силуянова Изд,234 Тираж 530ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Подписное Заказ 2146 Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома 7 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторскос свидетельство СССР636181, кл. С 01 В 25/22,976.82. Авторское свидетельство СССР ,Я 621643, кл. С 01 В 2522, 1976 1 прото. тип).