Patents
Search within
Search within the title, abstract, claims, or full patent document: You can restrict your search to a specific field using field names.
Use TI= to search in the title, AB= for the abstract, CL= for the claims, or TAC= for all three. For example, TI=(safety belt).
Search by Cooperative Patent Classifications (CPCs): These are commonly used to represent ideas in place of keywords, and can also be entered in a search term box. If you're searching forseat belts, you could also search for B60R22/00 to retrieve documents that mention safety belts or body harnesses. CPC=B60R22 will match documents with exactly this CPC, CPC=B60R22/low matches documents with this CPC or a child classification of this CPC.
Learn More
Title
Abstract
Claims
Full Document
Find patents
Keywords and boolean syntax (USPTO or EPO format): seat belt searches these two words, or their plurals and close synonyms. "seat belt" searches this exact phrase, in order. -seat -belt searches for documents not containing either word.
For searches using boolean logic, the default operator is AND with left associativity. Note: this means safety OR seat belt is searched as (safety OR seat) AND belt. Each word automatically includes plurals and close synonyms. Adjacent words that are implicitly ANDed together, such as (safety belt), are treated as a phrase when generating synonyms.
Learn More
Search by
Chemistry searches match terms (trade names, IUPAC names, etc. extracted from the entire document, and processed from .MOL files.)
Substructure (use SSS=) and similarity (use ~) searches are limited to one per search at the top-level AND condition. Exact searches can be used multiple times throughout the search query.
Searching by SMILES or InChi key requires no special syntax. To search by SMARTS, use SMARTS=.
To search for multiple molecules, select "Batch" in the "Type" menu. Enter multiple molecules separated by whitespace or by comma.
Learn More
Patent numbers
Search specific patents by importing a CSV or list of patent publication or application numbers.
Phosphoric acid purification process
CZ365596A3
Czechia
- Other languages
English - Inventor
Anders Weckman
Description
translated from
Oblast techniky
Předložený vynález se týká způsobu odstraňování nečistot z kyseliny fosforečné připravené mokrým postupem.
Dosavadní stav techniky
Kyselina fosforečná může být připravena mokrým způsobem reakcí minerální kyseliny, nejběžněji kyseliny sírové, s koncentrátem fosforečnanu vápenatého, při kterém se tvoří zředěná kyselina fosforečná, obsahující asi 30 % P2O5 a sraženina síranu vápenatého. Po filtraci obsahuje kyselina mnoho typů aniontových nečistot, jako jsou sírany a sloučeniny fluoru a kationtových nečistot z nichž nejdůležitejší jsou železo, hliník, hořčík a vápník a organických nečistot. Množství a typ nečistot závisí především na surovém fosfátu použitém jako surovina.
Zředěná kyselina se zahustí odpařením na koncentraci 50 až 70 % P2O5, přičemž těkavé nečistoty jako jsou sloučeniny fluoru, se většinou oddělují společně s odpařenou vodní parou, ale koncentrace jiných nečistot stoupají.
Pro čištění kyseliny fosforečné z mokrého způsobu bylo vyvinuto mnoho typů čistících způsobů, za tím účelem, že by mely být sníženy koncentrace nečistot na takové hodnoty, že by kyselina mohla být použita i pro jiné účely než je příprava hnojiv. Známé způsoby čištění zahrnují extrakci rozpouštědlem, nepřímé čištění a iontovýměnné metody. Nevýhodou těchto známých způsobů je, že jsou nákladné.
Hořčík, který je přítomen jako nečistota, byl podle známého stavu techniky srážen například pomocí kyseliny fluorovodíkové nebo kyseliny fluorokřemičité. Popis US patentu 4248843 popisuje způsob čištění kyseliny fosforečné, při kterém se ionty hořčíku přítomné jako nečistota srážejí jako pyrofosforečnan. Způsob má nevýhodu ve vysoké viskozitě při vysokých koncentracích, komplikující krystalizaci pyrofosforečnanů a dělení krystalů.
Krystalující pyrofosforečnan horečnatý není biologicky aktivní a proto jako takový nemá žádné využití; sloučenina vyžaduje hydrolýzu proto, aby byla použitelná jako hnojivo nebo potrava pro zvířata.
Cílem předloženého vynálezu je produkovat skutečně velmi čistou kyselinu fosforečnou při ekonomických nákladech. Dalším cílem vynálezu je způsobit, aby se kovové ionty přítomné jako nečistoty srážely jako sloučeniny, které jsou průmyslově využitelné.
Podstata vynálezu
Podle vynálezu bylo nyní pozorováno, že nečistoty přítomné v kyselině fosforečné mohou být vysráženy jako sloučeniny, které krystalují i v nižších koncentračních rozmezích kyseliny fosforečné než ve způsobech podle známého stavu techniky. Navíc bylo pozorováno, že jestliže výchozí kyselina použitá ve způsobu neobsahuje nečistoty, které jsou považovány za nebezpečné, jako je kadmium, poskytuje způsob další výhody. Totiž odpadní sloučeniny vytvořené jako nečistota mohou být použity jako surovina v průmyslu. Nečistoty oddělené předloženým způsobem nebudou ohrožovat životní prostředí.
Hlavní charakteristiky způsobu podle vynálezu jsou uvedeny v připojených nárocích.
Podle vynálezu je primárně poskytnut způsob pro odstranění dvojmocných kovových iontů jako nečistot z kyseliny fosforečné z mokrého způsobu. V tomto způsobu se kyselina fosforečná čistoty (kvality) pro hnojivo nebo filtrové čistoty zahustí zahříváním na koncentraci P2O5 58 až 68 %. Při ochlazení kyselé směsi se vyvolá krystalizace dvojmocných kovových iontů, které jsou přítomny jako nečistoty, jako sloučeniny vzorce m2+ (H2PO4) .η.ΗβΡΟ^, přičemž kovové ionty jsou přítomny jako m2+, a číslo n, označující počet asociovaných molekul kyseliny fosforečné je 2 až 5.
Výchozí použitou kyselinou může být kyselina fosforečná z mokrého způsobu, jejíž obsah P2O5 je přibližně 20 až 60 %, typicky 30 % P2°5 nebo 50 % P2O5. Obsah síranu se v takové kyselině fosforečné mění mezi 2 až 4 % SO4.
Kyselina fosforečná z . mokrého . způsobu obsahuje růrné aniontové, kationtové a organické nečistoty, jejichž koncentrace se mění v závislosti na původu fosforečnanového koncentrátu, ze kterého byla kyselina připravována.
p2°5 kyselina (koncentrace 52 %) připravená ze Siilinjárvi-fosforečnanového koncentrátu mokrým způsobem obsahuje typicky jako kationtové nečistoty přibližně 0,1 % Al, 1,0 % Mg a 0,5 % Fe, zatímco P2O5 kyselina (koncentrace 55 %) připravená z koncentrátu získaného od Morocco typicky obsahuje přibližně 0,8 % Al, 0,6 % Mg a 0,8 % Fe.
Způsobem podle vynálezu je také možné čistit kyselinu fosforečnou, která byla použita pro povrchovou úpravu kovů, protože taková kyselina fosforečná obsahuje, například, dvojmocné kovové ionty jako nečistoty.
Způsobem podle vynálezu je možné snížit koncentrace kationických kovových iontů v kyselině fosforečné téměř úplně, nebo alespoň na přijatelnou hladinu. Tímto způsobem byly například sníženy koncentrace následujících kovových iontů: Mg, Fe, Ca, Mn, Zn, Cd, Co, Cu, Pb a Ni.
Podle retgenového difrakčního spektra není vytvořená krystalická sloučenina ani pyrofosforečnan hořečnatý ani bezvodý monomagnesiumfosforečnan. Jestliže se krystaly promyjí ethanolera, rozpustí se určité množství kyseliny fosforečné a pomocí rentgenového difrakčního spektra byly identifikovány jako sloučeniny Mg (1^04)2 a Fe(H2PO4)2·H2°· Na základě této analýzy krystalický orthofosforečnan, m2+ (H2PO4) 2 .n.H3PC>4, obsahuje hlavně dvojmocné kationty a s ním jsou spojeny molekuly kyseliny fosforečné (n = 2 až 5).
Krystaly vykrystalizované kovové sloučeniny mohou být odděleny od kyseliny fosforečné metodami známými v oboru per se, jako je odstřeďování, tlaková filtrace, vakuová filtrace nebo sedimentace.
Podle vynálezu je výhodné odstraňovat síran z kyseliny před zahuštěním kyseliny. Avšak odstranění síranu není nezbytné. Síran může například být odstraněn přímo z kyseliny fosforečné vysrážením jako sádra pomocí vápenaté soli. Bylo však pozorováno, že snížení koncentrace síranu umožňuje použít nižší teploty ve stupni zahuštění kyseliny než bez snížení koncentrace síranu.
Způsob také umožňuje vykrystalování odpadní sloučeniny z kyseliny fosforečné používané jako surovina v průmyslu.
Fosforečnan hořečnatý vykrystalovaný z kyseliny fosforečné připravené ze surového fosforečnanu, který má nízký obsah těžkých kovů, může být například použit jako krmivo pro zvířata a jako surovina pro průmysl hnojiv. Pokud jde o použití v krmivěch je výhodné, aby koncentrace škodlivých iontů (F, As, Al a Cr) v krystalech bylý sníženy a koncentrace využitelných stopových prvků (Fe, Mn, Zn a Cu) byly zvýšeny úměrně ke koncentracím krmné kyseliny.
Bylo také pozorováno, že je-li čištěná kyselina stabilizována, například tím, že stojí po několik dnů nebo ředěním, je možno další krystalizaci zabránit.
Vynález je dále' podrobněji popsán pomocí pracovních příkladů. Je však zřejmé, že různé aplikace vynálezu nejsou omezeny na ty, které jsou dále uvedeny v příkladech, a že je možno je měnit v rozsahu připojených nároků.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Kyselina fosforečná čistoty pro hnojivo (Siilinjárvi) byla zahuštěna (150 °C, 65 mm Hg) na 67,5 % ρ2θ5· Výchozí kyselina obsahuje 2,76 % SO4. Při 53 °C byla přidána ke koncentrované kyselině krystalová očka v množství 2 % hmotn. Po jednom dni, kdy byla kaše chlazena na 22 °C byly krystaly odděleny na odstředivce a sloučenina byla hodnocena pomocí rentgenového difrakčního spektra. Kvalita výchozí a získané kyseliny jsou uvedeny v tabulce 1.
Tabulka 1
P2O5 % F % Mg % Fe % výchozí 67, 5 0, 21 1, 5 0,58 produkt 66,9 0,20 0,15 0,47
Příklad 2
Ze Siilinjárvi filtr kyseliny (25,6 % P2O5) a hnojivové kyseliny (51,3 % P2O5 ) byla připravena směs, u které byla hladina síranu snížena přídavkem vápníku. Tato kyselina fosforečná čistoty pro hnojivo, mající sníženou hladinu síranu (0,2 % SO4), byla zahuštěna na 64 % ?2°5 · Při 90 °C byla přidána očka (2 %) a krystaly byly odděleny po jednom dnu, kdy kaše byla chlazena na 25 °C. Analýza výchozí a vyrobené kyseliny a analýzy krystalů jsou uvedeny v tabulce 2 .
Tabulka 2
| filtr kyselina | hnoj ivová kyselina | čištěná kyselina | Mg fosforečnan | |
| P2O5 % | 25, 6 | 51,3 | 63, 6 | 64,8 |
| F % | 1,8 | 0,45 | 0, 11 | 0,087 |
| SO4 % | 1,5 | 1,6 | 0,09 | 0,96 |
| Mg % | 0, 5 | 1,1 | 0, 47 | 4,2 |
| Fe % | 0,28 | 0, 56 | 0, 67 | 0,72 |
| Ca % | 0,35 | 0,027 . | 0,08 | 0,46 |
| Al % | 0, 091 | 0, 14 | 0,17 | 0,038 |
| Mn ppm | 230 | 490 | 2 | 2600 |
| Zn ppm | 25 | 49 | 12 | 220 |
| Cd ppm | 0,4 | 0,7 | 0,4 | 2 |
| As ppm | 2,8 | 2,9 | 0,2 | <0,2 |
| Cu ppm | 4, 6 | 4 | <1. | <1 |
| Pb ppm | <4 | <4 | 4,4 | <4 |
| Ni ppm | 1,2 | 3,1 | <1 |
Příklad 3
Přibližně 95 % železa přítomného v kyselině fosforečné stupně čistoty pro hnojivo (40 % P2O5,Siilinjárvi), které byla hladina síranu snížena (0,66 % SO4), bylo redukováno na dvojmocné železo a bylo zahuštěno na 57,9 % P2O5. Při této koncentraci kyselina obsahuje 1,2 % Mg a 0,53 % Fe. Po dalším zahuštění zůstává přibližně 80 % železa v redukovaném stavu. Krystaly byly odděleny a vytvořená kyselina jako produkt byly analyzovány po jednom dnu a po jednom týdnu. Výsledky analýz jsou uvedeny v tabulce 3.
Tabulka 3
| 82,5 °C | 90 °C | 95 °C | 100 °C | 105 °C | 110 °C | |
| P2O5 vstup | 57, 9 | 60 | 61,3 | 62, 8 | 63,8 | 64,4 |
| Fe vstup | 0, 53 | 0, 58 | 0, 59 | 0, 6 | ||
| Fe celk./l d | 0, 53 | 0, 37 | 0,19 | 0, 11 | 0, 09 | 0, 08 |
| Fe3+/1 d | 0, 05 | 0, 10 | 0,11 | 0, 10 | 0,09 | 0, 08 |
| Mg/1 d | 1,2 | 1,23 | 1,15 | 0, 01 | 0, 78 | 0,51 |
| Fe celk./l t | 0,53 | 0,23 | 0, 14 | 0,11 | 0,1 | 0,08 |
| Fe3+/1 t | 0,16 | 0,12 | -0,11 | 0,1 | 0, 08 | |
| Mg/1 t | 1,2 | 1,18 | 1, 05 | 0,81 | 0,55 | 0, 32 |
| Přiklad 4 | ||||||
| Kyselina | fosforečná | čistoty pro | hnoj ivo | (Morocco), ve | ||
| které byla snížena koncentrace síranu (1,3 | % SO4; | 1 , byla | ||||
| zahuštěna na 64 % P2O5. | Byla | přidána | očka (1 | %) při | 5 °C a | |
| krystaly byly | po jednom dni | odděleny a sloučenina byla | ||||
| hodnocena pomocí rentgenového | difrakčniho spektra. | Analýza |
produktové kyseliny a krystalů je uvedena v tabulce 4.
Tabulka 4
H3PO4 Μ (2+) (H2PO4)2·η.H3PO4
MOROCCO MOROCCO
| výtěžek | Q. u | 93, 6 | 6,4 |
| P2O5 % | 64 | 58,4 | |
| F % | 0, 13 | 0,1.4 | |
| SO4 % | 0,9 | 7,8 * | |
| Mg % | 0,44 | 2, 4 | |
| Fe % | 0,39 | 0, 38 | |
| Ca % | 0,21 | 3,1 * | |
| Al % | 0,22 | 0, 12 | |
| Mn ppm | 13 | 84 | |
| Zn ppm | 330 | 4400 | |
| Cr ppm | 420 | 220 | |
| Cd ppm | 10 | 250 | |
| As ppm | 13,3 | 5, 3 | |
| Cu ppm | 34 | 240 | |
| Pb ppm | <0, 2 | 0,4 | |
| *Vysoké | koncentrace Ca a SO4 | pocházejí ze sádry | |
| Příklad | 5 |
Kyselina fosforečná čistoty pro hnojivo (Siilinjárvi), ve které byla snížena koncentrace síranu (0,8 % SO4) byla zahuštěna na 64,5 % P2O5. Při 95 °C byla přidána očka (1 %) a kyselina byla chlazena pět hodin na 50 °C. Výchozí kyselina obsahuje 1,5 % Mg a produktová kyselina obsahuje 0,6 % Mg.
?K 36$$- %
Claims (9)
Hide Dependent
translated from
Claims (9)
Hide Dependent
translated from
- PATENTOVÉNÁROKY1. Způsob čištění nečistá- kyseliny fosforečné mokrým způsobem, vyznačující se kyselina fosforečná, která má být čištěna, zahříváním na 58 až 68 % p2°5 kyseliny a z této nečistoty odstraní krystalizaci jako m2+ (H2PO4) 2.11.H3PO4, kde m2+ je nečistota kovového iontu a n se může měnit mezi 2 až 5.připravené tím, že se zahustí kyseliny se sloučenina dvojmocného
- 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že před zahuštěním kyseliny se síranové ionty z kyseliny fosforečné, která se čistí, odstraní.
- 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačuj ící se tím, že se zahuštění provede při teplotě 90 až 150 °C za tlaku 65 mm Hg.
- 4. Způsob podle kteréhokoliv z výše uvedených nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se k zahuštěné kyselině přidají očkovací krystaly.
- 5. Způsob podle kteréhokoliv z výše uvedených nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se dvojmocné kovové ionty, zejména Mg, Fe, Mn, Zn, Cd a Cu odstraní z kyseliny fosforečné krystalizaci.
- 6. Způsob podle kteréhokoliv z výše uvedených nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se kyselina fosforečná, která má být čištěna, zahustí na minimálně 61% P2O5 kyselinu.
- 7. Způsob podle kteréhokoliv z výše uvedených nároků 1 až . 6, vyznačující s e tím, že se kyselina fosforečná, která má být čištěna, zahustí na maximálně 65% p2°5 kyselinu.
- 8. Způsob podle kteréhokoliv z výše uvedených nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že krystalizační teplota nečistotové sloučeniny je 0 až 100 °C, výhodně 20 až 90 °C.
- 9. Použití sloučenin vykrystalovaných jako nečistoty při způsobu podle nároku 1 ve hnojivech nebo krmivěch pro zvířata.