CS209387B1 - Spósob stupňovitého čistenia extrakčnej kyseliny fosforečnej - Google Patents

Abstract

Spósob stupňovitého čistenia extrakčnej kyseliny fosforečnej od kationických nečistot pósobením alkoholov alebo ketónov miešatefných s vodou za přítomnosti draselných alebo amonných iónov, podstata ktorého spočívá v tom, že čistenie extrakčnej kyseliny fosforečnej alkoholmi alebo ketónmi miešatelhými s vodou prebieha za přítomnosti zrazeniny vylúčenej v predchádzajúcomstupni po ukončení čistiaceho procesu, obsahujúcej okrem draselných alebo amonných iónov aj katióny nečistot z prečistenej kyseliny fosforečnej, pričom zrazenina sa přidává v množstve 5 až 100 hmotnostných dielov na 100 hmotnostných dielov prečisťovanej extrakčnej kyseliny fosforečnej, pri teplote 40 až 60 °C a celý postup sa v dalších stupňoch opakuje až do straty čištiacej schopnosti vylučovanej zrazeniny. Vylúčená zrazenina tvořená zmesou fosforečnanov draselných, amonných a fosforečnanov katiónov sa aplikuje a čistá kyselina fosforečná sa izoluje z roztokuH3PO4 v organickom rozpúšťadle po jeho oddestilovaní. Pri recirkulácii zrazeniny fosforečnanov katiónov sa nečistoty kumulujú vo vylučovanej zrazenine až dovtedy, kým sa nepřekročí čistiaca schopnost zrazeniny. Po dosiahnutí tohoto stavu zrazenina nie je schopná viazať ďalšie podiely nečistot z extrakčnej kyseliny fosforečnej a jej čistiaca schopnost klesá.

Description

(54) Spósob stupňovitého čistenia extrakčnej kyseliny fosforečnej

Spósob stupňovitého čistenia extrakčnej kyseliny fosforečnej od kationických nečistot pósobením alkoholov alebo ketónov miešatefných s vodou za přítomnosti draselných alebo amonných iónov, podstata ktorého spočívá v tom, že čistenie extrakčnej kyseliny fosforečnej alkoholmi alebo ketónmi miešatelhými s vodou prebieha za přítomnosti zrazeniny vylúčenej v predchádzajúcom stupni po ukončení čistiaceho procesu, obsahujúcej okrem draselných alebo amonných iónov aj katióny nečistot z prečistenej kyseliny fosforečnej, pričom zrazenina sa přidává v množstve 5 až 100 hmotnostných dielov na 100 hmotnostných dielov prečisťovanej extrakčnej kyseliny fosforečnej, pri teplote 40 až 60 °C a celý postup sa v dalších stupňoch opakuje až do straty čištiacej schopnosti vylučovanej zrazeniny. Vylúčená zrazenina tvořená zmesou fosforečnanov draselných, amonných a fosforečnanov katiónov sa aplikuje a čistá kyselina fosforečná sa izoluje z roztoku H₃PO₄ v organickom rozpúšťadle po jeho oddestilovaní. Pri recirkulácii zrazeniny fosforečnanov katiónov sa nečistoty kumulujú vo vylučovanej zrazenine až dovtedy, kým sa nepřekročí čistiaca schopnost zrazeniny. Po dosiahnutí tohoto stavu zrazenina nie je schopná viazať ďalšie podiely nečistot z extrakčnej kyseliny fosforečnej a jej čistiaca schopnost klesá.

Vynález sa týká spósobu stupňovitého čistenia extrakčnej kyseliny fosforečnej od kationických nečistot alkoholmi alebo ketónmi miešatelnými s vodou za přítomnosti draselných alebo amonných katiónov.

Komerčná extrakčná kyselina fosforečná obsahuje okrem malého podielu suspendovaných nečistot, tvořených prevažne hydrátmi síranu vápenatého aj rozpustné nečistoty, hlavně kationické, ktoré nepriaznivo ovplyvňujú jej vlastnosti, kvalitu a spracovatelnosť v technologických procesoch. Rozpustné kationické nečistoty, hlavně Fe, AI, Mg sa z extrakčnej kyseliny fosforečnej postupné vylučujú počas jej skladovania, transportu a spracovania vo formě ťažko rozpustných a ťažko resuspendovatelných íkalov, Okrem manipulačných a technologických problémov viažu kaly aj značný podiel P₂O₅, ktorý je v tejto formě rastlinami len málo resorbovatelný.

Zloženie kalov sa mění podlá množstva a charakteru nečistot závislých od druhu fosfátu a technologie jeho spracovania na extrakčnú kyselinu fosforečnú. Z prevažnej miery sú tieto kaly, okrem \ malého množstva hydrátov CaSO₄, tvořené zlúče4 ninami obsahujúcimi Fe, AI, Mg, Si, Na, K, P“ a SO₄“ióny.

Mnohí autoři sa zhodujú v názore, že podstatnou zložkou kalov sú fosforečnany izomorfného radu typu (FeAl)₃KH₁₄(PO₄)₈.4H₂O. V týchto zlúčeninách sa draslík nachádza v malom množstve, avšak jeho přítomnost je nevyhnutná.

V súčasne) odbomej a patentovej literatúre je publikované velké množstvo práč, ktoré sa týkajú !

‘ problematiky čistenia extrakčnej kyseliny fosforečnej od kationických nečistot založenej na prinf cípoch vysolovacieho efektu organických rozpúšťadiel, na relativné seléktívnej extrakcii kyseliny i, fosforečnej organickými rozpúšťadlami a pod. NajrozŠírenejšie čistiace procesy sú založené na použití alkoholov a ketónov, miešatelných i nemiešatelných s vodou, na použití esterov, amínov a pod., ako sú popísané například v USApatentoch 1857470, 3318661, 3684438 a 3919396, v anglic; kom patente 464370 a v DOSu 2047261.

;>Na odstránenie Fe a AI z extrakčnej kyseliny fosforečnej sa doporučuje podlá USApatentu 3684438 použit’ dimetylketón a amoniak, Kelly ΐ (angl. pat. 1364710) navrhuje dimetylketón v prí tomnosti kondenzovaných fosforečnanov. ¹ ₍ Spósob čistenia extrakčnej kyseliny fosforečnej , podra DOSu 2041394 je založený na dechlorácii KC1 touto kyselinou pri teplotách 90— 115 °C a piji zníženom tlaku s následným metanolickým zrážatním reakciou vzniknutého KH_?PO₄ spolu s katiol nickými nečistotami.

Spósob čistenia podlá britského patentij) 1342344 spočívá v rozpúšťaní KH₂PO₄ v extrakč,nej kyselme fosforečnej a následnom zrážaní ' KH₂PÓ₄ a nečistot metanolom. '

Teraz sa zistilo, že čistú kyselinu fosforečnú rovnakej, alebo lepšej kvality, aká sa dosahuje spósobom podlá britského patentu 1342344 alebo;

technológiou podfa DOSu 2041394 možno získat’ technologicky výhodnějším a surovinovo úspornějším spósobom, ak sa extrakčná kyselina fosforečná čistí stupňovité, pričom v prvom stupni sa čistí pósobením alkoholov a/alebo ketónov miešatelných s vodou za přítomnosti draselných alebo amonných iónov.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že čistenie extrakčnej kyseliny fosforečnej alkoholmi a/alebo ketónmi miešatelných s vodou prebieha za přítomnosti zrazeniny vylúčenej v predchádzajúcom stupni po ukončení čistiaceho procesu, obsahujúcej okrem draselňých a/alebo amonných iónov aj kátióny nečistot z prečistenej kyseliny fosforečnej, pričom zrazenina sa přidává v množstve 5 až 100 hmotnostných dielov na 100 hmotnostných dielov prečisťóvanej extrakčnej kyseliny fosforečnej, pri teplote 40 až 60 °C a celý postup sa v dalších stupňoch opakuje až do straty čistiacej schopnosti vylučovanej zrazeniny. Vylúčená zrazenina tvořená zmesou fosforečnanov draselných, amonných a fosforečnanov katiónov sa aplikuje a čistá kyselina fosforečná sa izoluje z roztoku H₃PO₄ v organickom rozpúšťadle po jeho oddestilování. Pri recirkulácii zrazeniny fosforečnanov katiónov sa nečistoty kumulujú vo vylučovanej zrazenine až dovtedy, kým sa nepřekročí čístiaca schopnosť zrazeniny. Po dosiahnuti tohto stavu zrazenina nie je schopná viažať ďalšie podřely nečistot z extrakčnej kyseliny fosforečnej a jej čistiaca schopnosť klesá.

Ďalej sa zistilo, že počet cyklov použitia vytáčených a odfiltrovaných kalov na čistenie extrakčnej kyseliny fosforečnej závisí od hmotnostného poměru organického rozpúšťadla: P₂O₅ v H₃PO₄ v každom cykle čistenia a od typu kyseliny resp. od obsahu nečistót v extrakčnej H₃PO₄.

Výhody postupu podlá vynálezu sú nasledujúce:

— úspora suroviny (draselnej alebo amónnej zložky); i .

— zrazenina, ktorá po viacerých cykloch stráca čistiacu schopnosť, sa móže zhodnotit’ ako tuhé alebo suspenzné PK, NP resp. NPK hnojivo pomaly uvoíňujúce živiny;

-'relativné jednoduchá technológia bez nárokov na vysoké teploty a tlaky.

Ďalej uvedené příklady objasňujú ale neobmedžujú predmet vynálezu.

Příklad 1 i Do trojhrdlovej banky opatrenej elektricky vylýievaným plášťom, teplomerom, účinným miešadlóiri a násypkou sa předložilo 230,30 hmotnostrikctt dielov komerčnej extrakčnej kyseliny fosforečnej tzv. čiemeho typu v zložení:

ál,94 % P₂O₅ '0,50 % Fe jd,35 % AI ln0,08 hmotnostných dielov KH₂PO₄ chemicky čistého (podlá Sórensena), čo zodpovedalo molárnéjmu poměru K₂O : P₂O₅ v H₃PO₄ = 0,0675 resp. KjO : P₂O₅ celk. = 0,0632.

Reakčná zmes sa vyhnala na 40 °C a za intenzívneho miešania sa přidalo 310,6 hmotnostných dielov metanolu, čo zodpovedalo hmotnostnému poměru CH₃OH : P₂O₅ celk. — 2,5 : 1.

Vylúčená tuhá fáza sa od metanolického roztoku prečistenej H₃PO₄ oddělila filtráciou, z filtrátu sa metanol oddělil destiláciou a vracal spát’ do procesu.

Destilačným zvyškom bola přečištěná kyselina fosforečná o zložení:

43,10 % P₂O₅

0,038 % Fe 0,050 % AI čo zodpovedalo odstráneniu Fe na 90,6 % a odstráneniu AI na 82,2 %. Filtráciou oddělená tuhá fáza, t. j. filtračný koláč obsahujúci zmes KH₂PO₄ a fosforečnanov Fe a AI v množstve 157,50 hmotnostných dielov, sa v druhom cykle přidal k 230,30 hmotnostným dielom nečistej extrakčnej kyseliny fosforečnej (53,94 % P₂O₅, 0,50 % Fe, 0,35 % AI), po rozpuštění tuhej fázy pri 40 °Csaza intenzívneho miešania nadávkovalo 621,20 hmotnostných dielov metanolu, čo zodpovedalo hmotnostnému poměru CH₃OH : P₂O₅ v H₃PO₄ = 5.

Vylúčilo sa 80,21 hmotnostných dielov tuhej fázy a po jej odfiltrovaní a oddestilování metanolu z filtrátu sa získala přečištěná H₃PO₄ o zložení: 44,75 % P₂O₅, 0,19 % Fe, 0,17 % AI, čo představovalo stupeň vyčistenia od Fe SV_Fe = 54,2 % a SV_A1 = 41,5 %, pričom kde a je hmotnostný poměr Fe : P₂O₅ v nevyčistenej H₃PO₄ b je hmotnostný poměr Fe : P₂O₅ v prečistenej H₃PO₄

Obdobným spósobom sa postupovalo v treťom cykle, v ktorom sa získala H₃PO₄ v zložení: 41,04 % P₂O₅,0,25 % Fe, 0,16 % AI, čo zodpovedalo odstráneniu Fe na 35,6 % a AI na 39,9 %.

v příklade 1 pri zachovaní molárneho poměru K₂0 : P₂O₅ v H₃PO₄ = 0,0675 resp. K₂O : P₂0₅ celk. = 0,0632 s tým rozdielom, že v prvom cykle sa kationické nečistoty zrážali s metanolom zodpovedajúcim hmotnostnému poměru CH₃OH : P₂O₅ v H₃PO₄ = 5,0.

V diuhom cykle a treťom cykle sa pracovalo s hmotnostným pomerom CH₃OH : P₂O₅ vH₃PO₄ = 10,0.

Z jednotlivých cyklov sa získali přečištěné kyseliny fosforečné o zložení:

1. cyklus: 44,13 % P₂O₅; < 0,01 % Fe; 0,04 % AI; SV_Fe > 97,6 %

SV_A] = 84,7 %

2. cyklus: 41,26 % P₂O₅; < 0,01 % Fe; 0,06 % AI;

SV_Fe > 97,5 % ' '

SV^ 73,3 %

3. cyklus: 43,08 % P₂O₅; 0,01 % Fe; 0,16 % AI; SV_Fe = 97,6%

SV_AI = 28,2 %

Příklad 3

Postup analogický ako v příklade 1 pri tých istých ^! molových pomeroch K₂O : P₂O₅ s tým rozdielom, že ako organické rozpúšťadlo sa použilo také množstvo dimetylketónu (acetonu), ktoré zodpovedalo hmotnostnému poměru (CH₃)₂CO : P₂O₅ v H₃PO₄ = 5 v prvom cykle, v druhom a treťom cykle (CH₃)₂CO : P₂O₅ v H₃PO₄ = 10,0. Získali sa přečištěné kyseliny fosforečné o následuj úcom zložení:

1. cyklus: 48,88 % P₂O₅; < 0,01 % Fe; 0,05 % AI; SV_Fe > 97,9 %

SV_A1 ' = 82,2 %

2. cyklus: 49,30 % P₂O₅; 0,01 % Fe; 0,06 % AI; SV_Fe = 97,9 %

SV_A1 = 75,3 %

3. cyklus: 48,05 % P₂O₅; < 0,01 % Fe; 0,05 % AI; SV_Fe > 97,8 %

SV_A1 =81,5 %

Příklad 2

Postup bol analogický s postupom uvedeným

Claims (1)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   Spósob stupňovitého čistenia extrakčnej kyseliny fosforečnej od kationických nečistot pósobením alkoholov alebo ketónov miešatelných s vodou za přítomnosti draselných alebo amonných iónov vyznačený tým, že v ďalšom stupni čistenie extrakčnej kyseliny fosforečnej alkoholmi alebo ketónmi miešatelnými s vodou prebieha za přítomnosti zrazeniny vylúčenej v predchádzajúcom stupni po ukončení čistiaceho procesu, obsahujúcej okrem draselných alebo amonných iónov aj katióny nečistot z prečistenej kyseliny fosforečnej, pričom zrazenina sa přidává v množstve 5 až 100 hmotnostných dielov, s výhodou 10 až 50 hmotnostných dielov, na 100 hmotnostných dielov prečisťovanej extrakčnej kyseliny fosforečnej pri teplote 40 až 60 °C a celý postup sa v dalších stupňoch opakuje až do straty čistiacej schopnosti vylučovanéj zrazeniny.