Способ получения пирофосфорнокислого калия

(19) П 688 А 2 1511 4 С 01 В ГОС БРЕТЕНИ и фато лого стве чески изобр ной п энергетсяИзобретение и получения к тов, в частно го калия - Пфреактор с Н РО(73 ж) ремешивани форной кисл циями пода бежание вы г ешалкои загри 195 кг водьи усреднениоты в нее не осольшими аша, Бо з аств ользуе а юющих средств процессах медн мирования взам ционнои масс оса еак исначалеор углми, Кажд из реакторции нейтраллого калияследующуюпрекращенилекислого особ ен раст орци дают изации подают льк с рцию и овыпродукта иатрат.гКСОводы, Раст ост а. ских 1558 го разогрева реа пература выше 70 зию охлаждают по е сил В сл ционной раствор дачей х ассы лия, содержащии тью 1,542 г/см с ы в рубашку реаа,лоднои в трализат направляют н рной кислоты о АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ Т СССР И ГКНОПИСАНИЕ ИЗ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕ(71) Ленинградский государственныйнаучно-исследовательский и проектный институт основной химической пропромышленности и Опытный завод Научно-производственного объединения(53) 546. 05. 18.185 (088. 8) (56) Патент Великобритании кл. В 01 0 1/14, 16.07.69. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИРО КИСЛОГО КАЛИЯ 1тносится к технолонденсированных фости пирофосфорнокис(тетракалийдифосфаго в производстве в электрохимических ия, цинкования, кадцианистого калия и Целью изобретения являет шение насыпнои пло снижение энергетичПриме р (80%) растворяют в вор углекислого ка 502 К СО, плотнос количестве 2493 кгнейтрализацию фосф Изобретение относится к технолоолучения конденсированных фосв частности пирофосфорнокискалия, используемого в производмоющих средств, в электрохимих процессах меднения и дрЦелью етения является повышение насыплотности продукта и снижение етических затрат. Цель достигатем, что на сушку в токе горя- азов берут раствор дикалийта с молярным отношением О 1,94 - 1,98, а процесс сушки калки проводят при скорости удавлаги 540-630 кг влаги/ч икг влаги/ч и температуре 210430-460 С соответственно для й стадии процесса, 1 э.п. ф-лы,выделения из раствора уг 14688565 10 15 20 25 ЗО ,35 45 50 55 Нейтрализацию ведут из расчета получения раствора дикалийфосфата с содержанием примеси монокалийфосфатаКаОпри молярном отношении в= 1,94Рг 0(содержание К НРО 4 48%, КНгР 04 2,259,Состав раствора контролируют порН реакционной среды и методом химического анализа, В процессе нейтрализации удаляется 397 кг углекислого газа и 366 кг воды. Раствор дикалийфосфата (3175 кг) нагревают докипения, прогревают 20-30 мин и передают на Фильтрацию,Отфильтрованный раствор в количестве 2931 кг с плотностью 1,58 г/смэи концентрацией КгНРО 52% и КНгРО2,55% со скоростью 775 л/ч подаетсяв распылительную сушилку. Температура газов, поступающих на сушку, 430 С,ушку ведут при 210 С. Скорость удатения влаги при сушке составляет540 кг Н О/ч, Всего, получают 685 кг/чдикалийфосфата, который распределяется следующим образом: 548 кг/ч системой нневмотранспорта направляетсяв прокалочный аппарат, с отходящимигазами уходит 20% сухого дикалийфосФата, те, 137 кг/ч, Газы направляются в циклон, где происходит их очистка от пыли дикалийфосфата (на 60%),82 кг/ч дикалийфосфата также направляется в прокалочный аппарат, Гаэ,выходящий из циклона распылительнойсушилки, уносящий 55 кг/ч дикалийфосфата, направляется на мокруюочистку и после скруббера выбрасывается в атмосферу (=70+5 С), а раствор дикалийфосфата направляется настадию нейтрализации, Суммарно630 кг/ч сухого дикалийфосфата направляется на прокалку,Температура газов, поступающих наопрокалку, 630 С, Прокалка проводится при 430 С, Скорость удаления влаоги составляет 35 кг НгО/ч, скоростьподвода тепла 8 С/мин. Потери продукта с отходящими газами составляют26 кг/ч, т,е. 4% в пересчете на дика.лийфосфат, Отходящий газ из прокалочного аппарата поступает в распылительную сушку, Продукт в количестве 569 кг/ч охлаждается со скоростью22 С/мин, а затем направляется наФасовку.Удельный расход тепла в процессесушки и прокалки составил 1050 ккал/кгНО Получен продукт следующего состава, вес.%: К 4 Рг.О 99, б; Кг 11 Р 64 0,4, Содержание нерастворимых в воде веществ 0,01 вес.%, насыпная плотность 0,720 т/и , рН 1% раствора 10,15,П р и м е р 2. 1023 кг КОН (100%) растворяют в 1117 кг воды при нагревании. Раствор едкого кали (2140 кг) подают в реактор для приготовления раствора дикалийфосфата, куда при перемешивании порциями вводят 1238 кг раствора Фосфорной кислоты (73% Н,РО,).Нейтрализацию ведут из расчета получения раствора дикалийфосфатаКО при молярном отношении - =1,98.Р О Содержание КгНРО 48%, КНгРО 0,4%. Состав раствора контролируют по рН реакционной среды (рН 10,6) и методом химического анализа, Для лучшей очистки от железа к раствору добавляют 200 кг воды, нагревают до кипения и кипятят 20-30 мин, затем раствор фильтруют и собирают в сборнике готового раствора (3166 кг). Отфильтрованный раствор с удельным весом 1,53 г/см , содержащий К НРО 50% и КйгРО 0,4%, подается в распылительную сушилку в количестве 878 л/ч. Скорость подвода тепла при сушкеосоставляет 130 С/мин, температурао газов, поступающих на сушку, 460 С.оСушку проводят при 230 С и скорости удаления влаги 630 кг НгО/ч. Всего получают 713 кг/ч дикалийфосфата, который распределяется следующим образом: 500 кг/ч системой транспортировки направляется в прокалочный аппарат, с отходящими газами уходит 30% дикалийфосфата (213 кг/ч). Газы направляются в циклон, где происходит улавливание пыли дикалийфосфата на 60%; т.е, 128 кг/ч дикалийфосфата, который также подается на прокалку, Суммарно на прокалку поступает 628 кг/ч дикалийфосфата, Температура газов, поступающих на прокалку составляет 680 С, Прокалка проводится при 460 С со скоростью подвода тепла 10 С/мин, Скорость удаления влаги составляет при этом 50 кг Н,О/ч,С отходящими газами уходит 5% продукта, т.е, 31,4 кг/ч в пересчете на дикалийфосфат, Отходящий газ из, прокалочного аппарата подается на распылительную сушилку, где пыль улавливается и входит в баланс про20 30 35 45 5 146885цесса, После прокалки продукт охлаждают со скоростью 25 С/мин, Полученный калий пирофосфорнокислый вколичестве 565 кг/ч направляется на5фасовку,Удельный расход теплоносителя присушке и прокалке составляет1185 ккал/кг Б О.Получен продукт следующего состава, вес.7.: КР 07 99,8; КБРО 4 0,2.Нерастворимые в воде вещества отсут 3ствуют. Насыпная плотность 0,46 т/м,рН 1 Е.раствора 10,2,Примеры осуществления способа, 15раскрывающие влияние молярного отКОношения -раствора дикалийфосфаРОта на показатели процесса, представлены в табл,1, .Температура сушкираствора дикалийфосфата 220 С, скорость удаления влаги при сушке 585 кгБО/ч.,температура прокалки 445 С,1 (скорость удаления влаги при прокалке 47,5 кг НО, 25 Примеры осуществления способа,раскрывающие влияние температурысушки раствора дикалийфосфата на показателипроцесса, представлены втабл,2, Ыолярное отношение в =1 96К,Оскорость удаления влаги при сушке585 кг Н О/ч, температура прокалки445 С, скорость удаления влаги припрокалке 47,5 кг Н О/ч,Примеры осуществления способа,раскрывающие влияние температурыпрокалки на показатели процесса,представлены в табл.З. Температура 40осушки раствора 220 С, скорость удаления влаги при сушке 585 кг НО/ч, .КОмолярное отношение -=1,96, ско 2рость удаления влаги при прокалке47,5 кг Б О/ч.Примеры осуществления способараскрывающие влияние скорости удаления влаги при сушке на показателипроцесса, представлены в табл.4, СоКОстав раствора =1,96, температураР О э 9сушки 220 С, скорость удаления влагипри прокалке 47,5 кг Б О/ч, температура прокалки 445 С, 55Примеры осуществления способа,раскрывающие влияние скорости удаления влаги при прокалке на показателипроцесса, представлены в табл,5. СоКОстав раствора - -=1,96, скоростьР О Уудаления влаги при сушке 585 кг Н О/ч,отемпература сушки 220 С, температура прокалки 445 С,В табл,1-5 приведено обоснованиевыбранных интервалов параметров,Каждая таблица иллюстрирует влияние изменения одного из заявляемыхпараметров (второй столбец таблиц)на показатели процесса. При этом остальные заявляемые параметры неизменны и находятся в выбранных интервалах. В каждой из таблиц приведеныдля сравнения параметры и показатели прототип,На примерах 5-7 табл.1 видно,что ведение процесса в предлагаемыхинтервалах молярного отношения позволяет получить прсдукт с насыпнойплотностью 0,465-0,72 т/м и хороэшим качеством при наименьших энергетических затратах, При отклоненииот предлагаемых интервалов в меньшую сторону (примеры 3-4) уменьшается плотность и ухудшается качествоготового продукта (увеличивается содержание ортоформ и снижается содержание основного вещества, возрастаетпроцент нерастворимых в воде веществ). При увеличении молярногоотношения выше предлагаемого интервала (примеры 8,9) наблюдается уменьшение насыпной плотности до уровняпрототипа и увеличение удельного расхода тепла,Температура сушки (табл,2) оказывает существенное влияние на составготового продукта: при уменьшениитемпературы ниже 210 С (пример 11)появляется большое количество ортоформы и содержание основного вещества снижается до 947 При возрастаниитемпературы выше 230 (пример 15)содержание нерастворимых в воде веществ возрастает до 0,6 Е,В табл.З представлены данные повлиянию температуры прокалки на показатели процесса, При снижении температуры прокалки ниже предлагаемыхинтервалов процесс компенсации затормаживается и в продукте содержатсяортофосфаты (пример 17), а при ее повышении выше предлагаемого интервалапоявляются полиформы в готовом продукте (пример 21), вследствие чегоувеличивается содержание нерастворимых в воде веществ.ИолярноеотношеплотК НРО Нерастворимые в водеФвещества КРО ние К,О РО ность,т/м ккал г влаги 1,90 0,3561,93 0,561 1,94 0,720 1,96 . 0,654 1,98 0,465 1,99 0,355 2,0 0,352 2,0 0,352 0,41 О,З 0,3 0,2 0,2 О,З 93,4 94,6 99,1 99,7 99,8 99,8 99,8 99,7 3 4 5 6 7 8 910 (прототип) 0,8 0,6 0,01 0,01 отс. 1450 1120 1050 1100 1185 1400 1510 1981,4 отс.отс.отс,В табл,4 представлены данные повлиянию скорости удаления влаги впроцессе сушки на показатели процесса, При значениях скорости удалениявлаги ниже предлагаемого интервала(пример 23) продукт содержит значительное количество ортофосфатов, апри скорости удаления влаги вышепредлагаемого интервала (пример 27)структурные превращения идут болееглубоко с образованием полифосфатов,вПри этом энергетические затраты возрастают и достигают уровня прототипа,При скорости удаления влаги нижезаявляемого интервала (табл,5) термические превращения с образованиемпирофосфорнокислого калия протекаютзамедленно и в продукте остается значительное количество ортофосфата калия, Существенно возрастают и энергетические затраты (пример 29). Приповышении скорости удаления влаги выше предлагаемого интервала (пример33) значительно возрастают энергетические затраты до уровня прототипа), термические превращения ускоряются, что приводит к образованию полифосфата калия,ЗОПо сравнению с прототипом предла" гаемый способ позволяет без снижения качества продукта получить пирофосфорнокислый калий с насыпной плотностью более 0,35 т/м , что снижает пыление продукта при транспортировке, фасовке и т,д, и,предотвращаетпотери готового продукта за счет механического уноса; снизить энергозатраты; получить продукт из растворбв дикалийфосфата. с плотностью менее 1,893 т/м , обеспечив при этомотсутствие налипания продукта настенки аппарата,Ф о р м у л а изобретения Способ получения пирофосфорнокислого калия; включающий нейтрализацию фосфорной кислоты соединениями калия с последующей сушкой и прокалкой раствора дикалийфосфата в токе горячих газов, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повы- шения насыпной плотности продукта и снижения энергозатрат при сохранении качества продукта, на сушку подают раствор дикалийфосфата с молярным отношением К О:Р О =1,94-1,98, сушку ведут при температуре 210- 230 С и скорости удаления влаги 540- 630 кг/ч, а прокалку - при 430-460 С и скорости удаления влаги 35-50 кг/ч,2, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что сушку ведут прио скорости подвода тепла 80-130 С/мин, прокалку - при скорости подвода телола 8-.10 С/мин, охлаждение продукта - при скорости отвода тепла 22-25 С/мин,Температу- Насыпнаяра сушки, плотностьС т/и расход тепла,ккал К 4 Р,О К ЕРО Нерастворимые вещест- ва кг влаги 0,1 ОтсутствуетТемпера- Насыптура про- наяокалки, С плотПример К О ерас имые ость/м воде вещества 0,2 сутствуе тсутс ти б л дельн асход Насыпнаяплотностт/и став готового про вес,Е Пример Веплаккал/кгЕ О Е Ф а т астворимь оде ве 440 140 100 5,41468856Таблица 51 НасыпнаяплотПримерВ Состав готового продукта, вес. 7. ность,т/м КРО К НРО 0,2Отсутствует 1690 1150 29 25 0,606 30 35 0,655 92,2 5,5 99,6 0,4 0,1Отсутствует Присутствует полифосфат. Составитель М.ПрокофьевРедактор М,Циткина Техред М,Дидык Корректор М,Максимишинец Заказ 1311/22 Тираж 435 ПодписноеВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул, Гагарина,101 31 32 33 34 Скоростьудалениявлаги,кг Н О/ч 47,5 0,654 60 0,710 70 0,560 363 0,352 (процессы сушки и прокалки совмещены) 99,7 0,3 99,8 0,2 104,0 0,3 99,7 0,3 Нерастворимые вводе вещества Удельныйрасход