DE2433307A1

DE2433307A1 - Verfahren zur trennung von phosphorsaeure-loesungsmittel-wasser-gemischen

Info

Publication number: DE2433307A1
Application number: DE2433307A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Rer Nat Beltz; Klaus Dr Rer Nat Frankenfeld
Original assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Current assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Priority date: 1974-07-11
Filing date: 1974-07-11
Publication date: 1976-01-29
Also published as: IT1038747B; BE828616A; GB1497326A; NL7505537A; FR2277768B1; DE2433307B2; DE2433307C3; SE411444B; FR2277768A1; US4117092A; SE7507917L

Description

" Verfahren zur Trennung von Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wasser-Gemischen"

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Trennung des Dreistoffgemisches Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wasser durch die Zugabe von Alkalien.

Die Naßverfahrenphosphorsäure wird üblicherweise durch den Aufschluß von Calzium-Phosphaterzen mit Schwefelsäure hergestellte Sie ist durch die Vielzahl und die Menge der noch vorhandenen Verunreinigungen für die meisten Zwecke nicht brauchbar und muß durch nachgeschaltete Reinigungsverfahren für ein weites Anwendungsgebiet aufbereitet werden.

Bei den altbekannten Neutralisationsverfahren im wässrigen System werden die kationischen Verunreinigungen der Rohsäure durch Zugabe von Alkali- oder Ammoniumhydroxid oder -karbonat in Form von Hydroxiden oder Phosphaten aus den verdünnten wässrigen Lösungen ausgefällt. Die freie Phosphorsäure geht bei diesem Reinigungsverfahren in ihre Alkali- oder Ammoniumsalz über.

In Jüngerer Zeit sind eine Vielzahl von Reinigungsverfahren beschrieben worden, bei denen die Abreicherung der Begleitstoffe aus der Naßverfahrenphosphorsäure durch die Behandlung mit verschiedenen organischen Lösungsmitteln erreicht wirdo Bei diesen Verfahren wird bevorzugt die Phosphorsäure in der organischen Lösungsmittelphase gelöst, während die Verunreinigungen bevorzugt in der wässrigen Phase verbleiben.

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Die zahlreichen bekanntgewordenen Extraktionsverfahren zur Nachbehandlung der Naßverfahrenphosphorsäure lassen sich in zwei große Gruppen unterscheiden, deren Unterschied im physikalischen Verhalten des organischen Lösungsmittels gegenüber der wässrigen Naßverfahrenphosphorsäure gegeben ist. Die erste verwendet solche organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische, die mit Wasser nicht oder nur beschränkt mischbar sind. Die zweite verwendet solche organischen Lösungsmittel oder deren Gemische, die sowohl mit Phosphorsäure als auch mit Wasser unbeschränkt mischbar sind.

Stellvertretend für die Vielzahl der Extraktionsverfahren nach der ersten Gruppe seien nur die Verfahren nach der DT-PS 1 277 der DT-PS 1 162 817, der DT-AS 1 294 944, der USP 3.318661 und nach dem englischen Patent 1 093 927 genannt. Diese Verfahren erfordern eine bestimmte P^O^-Konzentration in der Rohsäure, um die Extrahierbarkeit der Säure mit den organischen Lösungsmitteln zu gewährleisten. Aus der organischen Phase wird die Phosphorsäure durch Rückextraktion in die verdünnte wässrige Phase überführt.

Die zweite Gruppe von Verfahren zur Reinigung der Naßverfahrenphosphorsäure mit Hilfe von Lösungsmitteln verwendet wassermischbare organische Lösungsmittel, wie Methanol, Äthanol, Propanole, Aceton, Methylethylketon und Dioxan. Diese Lösungsmittel bilden mit Phosphorsäure und Wasser eine homogene Lösung. Durch die Zugabe von Alkaliverbindungen zur Phosphorsäure werden bei dem Vermischen der Säure mit Lösungsmittel die Verunreinigungen entsprechend ihrer Löslichkeit ausgefällt. Um die Phosphorsäure zu gewinnen, wird das wassermischbare Lösungsmittel durch Destillation abgetrennt.

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Zu dieser Gruppe gehört z.B. das Verfahren nach DT-PS 648 295. Es wird dort ein Verfahren zur Abreicherung der Verunreinigungen aus der NaßVerfahrenphosphorsäure durch Zugabe von Alkaliionen und einem Lösungsmittel wie Methanol, Äthanol, Aceton usw. beschrieben, wobei die Verunreinigungen als zähflüssige Hasse von öligem Aussehen ausgeschieden werden. Durch Destillation wird das Lösungsmittel von der Phosphorsäure getrennt«

Ebenso beschreiben die deutschen Auslegeschriften 2 03 2 263, 2 050 008, 2 050 406, 2 053 883 und 2 229 602 Reinigungsverfahren von NaßVerfahrenphosphorsäure, bei denen mit Wasser und Phosphorsäure mischbare Lösungsmittel verwendet werden.

Bei diesen Verfahren wird das Lösungsmittel durch Destillation von der Phosphorsäure abgetrennt» In der DT-AS 1 952 104 ist ein Verfahren beschrieben, das ebenfalls Naßverfahrenphosphorsäure durch Zugabe die Alkaliionen und einem wassermischbaren Lösungsmittel reinigt. Die gereinigte Phosphorsäure wird in Form ihres einbasisch abgesättigten Salzes aus dem Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wasser gemisch abgeschiedene Die überstehende leichte Phase soll weitgehendst aus wasserfreiem Alkohol bestehen. Damit wird die notwendige Destillation zur Abtrennung des Lösungsmittels umgangen und als Vorteil des Verfahrens gegenüber anderen Destillationsverfahren herausgestellt. Wenn bei diesem Verfahren eine weniger konzentrierte Rohsäure gereinigt wird, enthält der Alkohol nach der Abtrennung der Phosphorsäure als Alkaliphosphat einen störend hohen Anteil an Wasser« Bei der Verwen-t» dung von konzentrierten Rohsäuren wird eine von selbst erstarrende Alkaliphosphatschmelze erhalten, d.h. es entsteht eine feste Kristalltracht, die Schwierigkeiten bei der Trennung der Phasen verursacht und nur durch die Anwendung von hohen Temp er a*- turen bis zu 100⁰C beseitigt werden kann.

In der DT-AS 2 029 564 ist ein Verfahren offenbart, bei dem die gereinigte Phosphorsäure ebenfalls als Mono-,Di- oder Trialkaliorthophosphat aus dem Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wasser-Gemisch ausgeschieden wird. Nach den läiren der DT-As 2 029 564

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werden solche Lösungsmittel verwendet, die mindestens neun Gewichtsprozent Wasser aufzunehmen vermögen. Damit werden auch solche Lösungsmittel verwendbar, die allein als reine Stoffe, oder in Mischung mit anderen Lösungsmitteln nicht mehr mit Wasser und Phosphorsäure unbeschränkt mischbar sind. Sämtliche Phasen sollen in flüssiger Form anfallen, während schwierige Trennvorgänge vermieden werden. Gleichzeitig wird mit der Verwendung von Lösungsmitteln, die mit Wasser nur beschränkt mischbar sind, das Problem des Wassergehaltes in der rückgeführten Lösungsmittelphase vereinfachte

Nach der englischen Patentschrift 1 345 710 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure und Alkalimetall— phosphaten offenbart. Nach den Darlegungen der Patentschrift wird eine Naßverfahrenphosphorsäure mit wassermischbaren Lösungsmitteln, wie beispielsweise Aceton oder Isopropanol und kondensierten Alkali- oder Ammoniumphosphat-Lösungen wie Tripolyphosphat-, Pyrophosphat- oder langkettigem Polyphosphat-Lösungen versetzt. Dabei bildet sich eine Phosphorsäure-Lösungsmittelphase und eine wässrige Polyphosphat-Verunreinigungsphase aus, wobei in der letzteren Phase die Verunreinigungen der Naßverfahrenphosphorsäure komplex gebunden werden. Die beiden Phasen werden durch Mixer-Settier.Apparaturen gegenläufig in Kontakt gebracht und erneut getrennt. Die erhaltene reine Phosphorsäurephase wird, wenn man Phosphorsäure gewinnen will, in einer Destillationskolonne in die freie Säure und den Alkohol zerlegt. Der Alkohol wird in den Prozess rezirkuliert_o

Eine VerfahrensVariante beschreibt einen Weg zur direkten Gewinnung von Alkaliphosphatsalz aus der Phosphorsäure-Lösungsmittelphase unter Vermeidung der Destillation. Danach wird die organische Phosphorsäure mit Alkalien behandelt, so daß sich die Säure in Form eines Alkaliphosphates mit einem Na/P-Verhältnis von mindestens 1:1 aus dem Drei stoff gemisch ausscheidet,= Das organische Lösungsmittel wird rezirkuliert.

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Weiterhin offenbart die englische Patentschrift 1 345 710, daß bei der Absättigung der Phosphorsäure mit Alkalien bis zur 1 basischen bzw. 1,67 basischen Alkaliphosphatstufe große Schwierigkeiten durch die Kristallisationsneigung der Alkaliphosphatbase auftreten. Bekanntlich arbeiten kontinuierliche Extraktionsverfahren nur dann störungsfrei, wenn die gegenläufigen Phasen stets und in allen Stufen im flüssigen Zustand sind. Ausfallende Niederschlage führen zum Verstopfen der Rohrleitungen, Ventile usw. und damit zum Ausfall der Extraktionsapparaturen. Das Verfahren wird daher bei erhöhter Temperatur, wobei in vielen Extraktionsgefäßen Temperaturen von 90⁰C ständig zu halten und zu kontrollieren sind, durchgeführt. Dieser Temp©- ' raturpegel liegt deutlich oberhalb des Siedepunktes -der Hauptkomponente des Lösungsmittels ο Aus diesen Gründen sind die umfangreichen Vorrichtungen notwendig, um die Dämpfe des tiefsiedenden Lösungsmittels zu kondensieren. Bei der Verwendung von Lösungsmittelgemischen findet bei dem Verdampfen der leichtersiedenden Komponente eine Fraktionierung der Lösungsmittelphase statt. Schließlich ist der Verlust an Wärmeenergie, der mit dem Abdampfen des Lösungsmittels gegeben ist, ständig erneut in das Extraktionssystem einzubringen, um es auf der erforderlichen Temperatur zu halten. Es wird deutlich, daß der technologische Fortschritt-die Einsparung der Destillation zur Trennung der Phosphorsäure von dem Lösungsmittel-durch die Maßnahmen zur Verhinderung des Kristallisierens der Alkaliphosphatphase stark eingeschränkt oder gar ganz aufgehoben wird.

Es wurde nun gefunden, daß man Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wassergemische, bei denen das Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch in jedem Verhältnis mit Wasser und Phosphorsäure mischbar ist, durch die Zugabe von Alkalien trennen kann, indem man das Gemisch mit solch einer Menge einer anorganischen Alkaliverbindung bzw. Mischungen von Alkaliverbindungen im mehrstufigen Gegenstromverfahren in Kontakt bringt, daß sich in jeder Stufe 2 flüssige Phasen ausbilden, wobei die wässrige Phase jeweils aus einer Alkaliphosphat-Lösung besteht, in der das

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Phosphat 0,45 bis max. 0,90 basisch, vorzugsweise 0,55 bis 0,80 basisch ist und die organische Phase das Lösungsmittel und kleine Anteile an Phosphorsäure enthält, die während des Gegenstromverfahrens von Stufe zu Stufe reduziert werden und anschließend das praktisch von der Phosphorsäure befreite Lösungsmittel durch Dekantieren von der v/Iissrigen sauren Alkaliphosphat-Phase abgetrennt wird.

Nach dem erfindungsgemäßeri Verfahren werden die vorn aufgezeigten technischen Schwierigkeiten, bestehend in der Neigung zur Kristallisation und das dadurch notwendig werdende Arbeiten bei hohen Temperaturen, vermieden. Die erhaltene wässrige Phase ist eine konzentrierte saure Lösung, die stark wasserentziehend auf das überstehende Lösungsmittel-Wasser-Gemisch wirkt, so daß sich in der Lösungsmittelphase ein solcher Wassergehalt einstellt, daß das Lösungsmittel ohne eine zusätzliche Nachbehandlungsoperation wieder verwendet v/erden kann. Bei den bekannten Verfahren ist diese Möglichkeit meistens nicht gegeben.

Es ist ebenfalls nicht notwendig, das unbeschränkt mischbare Lösungsmittel mit anderen nicht mischbaren Lösungsmitteln in der Weise zu versetzen, daß zur Begrenzung des Wassergehaltes im rückgewonnenen Lösungsmittel ein beschränkt mischbares Losungsraittelgeinisch entsteht»

Nach dem erfindungsgernäßen Verfahren ergibt sich bei der Trennung des Dreistoffgeraisches Phosphors'äure-Lösungsmittel-Wasser durch die Zugabe einer solchen Menge an Alkalien, die unterhalb der Absättigung der Monoalkaliorthophosphatstufe liegt, eine bestimmte Verteilung des Gesamt-P^0,--Anteils und des freien P _0 [--Anteils zwischen der wässrigen und der organischen Phase in Abhängigkeit von der Basizität der Salzphase.

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Für das Dreistoffgemisch Phosphorsäure-Isopropanol-Wasser und die konzentrierte wässrige Salzphase, bestehend aus einem Gemisch aus Phosphat- und Natriumionen, ergibt sich für die Verteilung des Gesamt-PpO₅-Anteiles zwischen gleichen Volumteilen bei Raumtemperatur folgendes Bild:

Absättigung der Verteilung des Gesamt-P„O₅-Anteils

zwischen
Salzphase Dreistoffgemischphase / Salzphase

0,4 · 1

0,5 1

0,6 1

0,7 1

0,8 1

0,9 1

1,0 -■ 1

1,0

2,5

4,8

10,0

50,0

130,0 690,0

Die Verteilung des freien P„0^-Anteiles zwischen der Salzphase und dem Dreistoffgemisch nimmt einen anderen Verlauf und zeigt, daß der freie P„0₅-Anteil eine viel stärkere Neigung hat, in der organischen Phase zu verbleiben, wobei die Lage des Verteilungsgleichgewichtes von der Absättigungsstufe der Salzphase abhängig ist. Aus der Gesamtmenge des freien PpO,--Anteiles ergibt sich folgende prozentuale Verteilung zwischen den Phasen in Abhängigkeit der Absättigung.

Absättigung der prozentualen Verteilung des freien Salzphase P„0,--Anteiles zwischen

Dreistoffqemischphase / Salzphase

0,3 85 15

0,4 66 34

0,5 49 51

0,6 34 66

0,7 21 79

0,8 11 89

0,9 · 4 96

1,0 <1 ^S9

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Aus der Tabelle geht hervor, daß bei einer Basizität der Salzphase von ca_o 0,45 bezogen auf die MonoorthPphosphatstufe, die Verteilung der freien Phosphorsäure zwischen beiden Phasen gleich groß ist. Bei einer niederen Absättigungsstufe der Salzphase verbleibt der größere Anteil der freien Phosphorsäure in dem Dreistoffgemisch. Bei einer höheren Absättigung als 0,45 basisch befindet sich der größere Anteil der freien Phosphorsäure in der Salzphase. Der Grenzzustand wird schließlich bei einer ein- und höher basischen Absättigung erreicht, bei der praktisch keine freie Phosphorsäure mehr in dem System vorhanden ist.

Dieses überraschende Verhalten der Phosphorsäure zwischen dem Dreistoffgemisch und einer weniger als einbasisch abgesättigten wässrigen,konzentrierten Natriumphosphatlösung kann dazu benutzt werden, eine Trennung von Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wasser-Gemisehen herbeizuführen, was mit Hilfe eines mehrstufigen Gegenstromverfahrens möglich ist.

Wenn man nach der Arbeitsweise einer Flüssig-Flüssig-Gegenstromextraktion arbeitet, kann man mit einer Alkalimenge von 45 bis 90 Prozent derjenigen Menge, die für die einbasische Absättigung der im Dreistoffgemisch vorhandenen Phosphorsäure erforderlich wäre, eine praktisch vollständige Trennung des Dreistoffgemisches herbeiführen. Begrenzt man die Alkalimenge auf 45 % der erforderlichen Menge, dann sind viele Extraktionsstufen erforderlich, um eine vollständige Trennung des Dreistoff gemisches zu erreichen, während bei einer Alkalimenge von 90 % der erforderlichen Menge nur einige Extraktionsstufen erforderlich sind. Es hat sich als sinnvoll erwiesen, die erforderliche Alkalimenge auf 50 bis 80 Prozent als bevorzugte Arbeitsweise zu begrenzen. Innerhalb dieses Spielraumes liegt die Anzahl der erforderlichen Extraktionsstufen in einer technisch sinnvollen Größe.

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Der Vorteil dieser Technik gegenüber der bisher üblichen Arbeitsweise zur Trennung des Dreistoffgemisches durch Absättigung der Phosphorsäure bis mindestens zur einbasischen Stufe liegt darin, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Salzphasen als hochkonzentrierte PpO^-reiche, wässrige Lösungen vorliegen und bedeutend konzentrierter sind als bei einer gesättigten Lösung des einbasischen Phosphats.

Bei einer Basizität von 0,45 werden Natriumsalzphasen mit einem P„Oj--Gehalt von 42 % erhalten. Bei einer Basizität von 0,7 beträgt die Ρρθς-Konzentration in der Salzphase noch ca. 41 %. Dem gegenüber beträgt der P„0^-Gehalt in einer gesättigten Mononatriumorthophosphatlösung bei 20 C nur ca. 29 % P₂^S* ^D^^eser PpO^-Gehalt kann in der Praxis jedoch nicht eingehalten werden, da diese konzentrierten gesättigten Lösungen ständig zur Kristallisation neigen. Die gesättigten Lösungen anderer Natriumorthophosphate, die höher als einbasisch abgesättigt sind, haben bei 20⁰C einen noch geringeren.PpO₅-Gehalt. Es ist deshalb von sehr großem Vorteil, daß die nach dem offenbarten Verfahren erhaltene Salzphase trotz des hohen P„0₅-Gehaltes keine Neigung zur Kristallisation zeigt. Bisher wurde dieser Vorteil nicht erkannt und das erfindungsgemäße Verfahren durch die bekannten Verfahren nicht nahegelegt. Das beanspruchte Verfahren ist nur dann durchführbar, wenn im Gegenstromverfahren gearbeitet wird. Trotzdem wird der höhere technische Aufwand einer Gegenstromextraktion durch den Wegfall von Maßnahmen und Apparaturen zur Verhinderung der Kristallisation mehr als kompensiert.

Um in keiner Extraktionsstufe eine 1-basische Absättigung und damit eine Kristallabscheidung in der Extraktionsapparatur zu erhalten, erfolgt die Zugabe der nach dem erfindungsgemäßen Ver-" fahren erforderlichen Alkalimengen in mehreren Stufen. Die sich in jeder Extraktionsstufe ausbildende saure Salzphase wird der vorstehenden Extraktionsstufe zugeführt und mit einem phosphorsäur er ei eher en Dreistoffgemisch in Kontakt gebracht.

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In dem Dreistoffgemisch Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wasser kann die P^Oj--Konzentration in weiten Grenzen schwanken, wenn man die Trennung nach dem erfindungsgemüßen Verfahren durchführt. In der Praxis wird der P^O^-Gehalt im Dreistoffgemisch von dem vorgeschalteten Reinigungsverfahren für die Naßverfahrenphosphorsäure bestimmte Die Versuche haben gezeigt, daß noch Dreistoffgemische mit einem PpO^-Gehalt von mehr als 25 % getrennt werden können. Der P „0 ,--Gehalt im Dreistoff gemisch ist nach unten hin von dem Verfahren her nicht begrenzt«

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können zur Trennung alle Alkali- und Ammoniumionen verwendet werden· Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß das Verfahren bevorzugt mit alkalisch reagierenden Natriumverbindungen durchzuführen ist. Bei der Verwendung von alkalisch reagierenden Verbindungen des Kaliums oder Ammoniums wird ebenfalls die Trennung des Dreistoffgemisches nach dem erfindungsgernäßen Verfahren erreicht, die Kristallisationsneigung der Kalium— oder Ammonium-Salzphase ist jedoch stärker ausgeprägt als bei der Verwendung von Natriumverbindungen. Die Konzentration der Salzphasen ist deshalb geringer als bei der Verwendung von Natrium» Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit allen alkalisch reagierenden Alkaliverbindungen betrieben werden. Besonders geeignet sind die Alkalioxide, Alkalihydroxide, Alkalicarbonate und die mehrbasisch abge. sättigten Alkalisalze der Phosphorsäure. Die Zugabe der Alkalien in die mehrstufige Gegenstromextraktion kann als hochprozentige wässrige Lösung bei der Verwendung von Alkalihydroxiden und Alkaliphosphaten oder in Jester Form bei der Verwendung von Alkalicarbonaten oder auch in gasförmiger Form bei der Verwendung von Ammoniak erfolgen.

Aus der Reihe der Lösungsmittel, die sowohl mit Phosphorsäure als auch mit Wasser unbeschränkt mischbar sind, können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aliphatische Alkohole wie Methanol, Äthanol, Propanol-l,Propanol-2, Ketone wie Aceton, Methylathylketon und Äther wie Dioxan verwendet werden. Die genannten

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Lösungsmittel sind allein oder in einem beliebigen Mischungsverhältnis untereinander anwendbar. Das ebenfalls zur Gruppe der unbeschränkt mischbaren Lösungsmittel zählende Methanol ist nur in Mischung mit anderen Lösungsmitteln verwendbar. Bei der Verwendung dieser Lösungsmittel, bzw» Lösungsmittelgemische wird bei der Trennung des Dreistoffgemisches durch Zugabe von Alkalien eine zweite nicht mischbare Phase ausgebildet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei Temperaturen von 10 C bis max. der Siedetemperatur des organischen Lösungsmittels durchgeführt. Vorzugsweise erfolgt der Ablauf des Verfahrens in einem Temperaturbereich von 20⁰C bis 50⁰Co Bei der Trennung des Dreistoffgemisches wird durch die Zugabe der Alkalien die Neutralisationswärme in Freiheit gesetzt und führt damit zu einer Temperaturerhöhung innerhalb des Systems. Das obere Temperaturniveau ist paaximal mit der Siedetemperatur des Lösungsmittels begrenzt» In der Praxis wird jedoch dieses Niveau üblicherweise nicht erreicht. Maßnahmen zur Erhöhung der Temperaturen bis über den Siedepunkt des Lösungsmittels hinaus sind nicht erforderlich. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene saure konzentrierte Salzphase hat sehr stark wasserbindende Eigenschaften« Dadurch wird bei der Trennung des Dreistoffgemisches nicht nur die Phosphorsäure in die Salzphase überführt, sondern auch noch ein großer Anteil des Wassers, der im Dreistoffgemisch vorhanden ist, was durch die weiteren Ausführungen aufgezeigt wird.

Beim Vermischen einer handelsüblichen reinen Phosphorsäure mit einem PpO₅-Gehalt von 54% mit einem Isopropanol-Wassergemisch der Zusammensetzung 87,ο % Propanol - 2 Ue43 % Wasser wird nach Vermischen ein Dreistoffgemisch der Zusammensetzung von

15,6 % H₃PO₄
68,8 % Propanol-2
15,5 % H₂O

erhalten.

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Die Trennung wurde einmal unter Verwendung von wasserfreier
Soda und einmal von handelsüblicher 50%iger Natronlauge durchgeführt. Die Menge der Alkalien entspricht der Menge, die für die einbasische Absättigung erforderlich ist. Die abgetrennte Phosphorsäure wird als Kristalltracht ausgeschieden. Das abgetrennte Lösungsmittel hat bei der Verwendung von wasserfreier Soda eine Zusammensetzung von SO,2 % IPA und 19,8 % H_?0,
während bei Verwendung von 50%iger Natronlauge ein Lösungsmittel der Zusammensetzung von 73,6 % IPA und 26,4 % H-O zurückgewonnen wirdo Bei der Absättigung bis zur einbasischen Stufe
und der Kristallisation hat das Lösungsmittel also einen stark erhöhten Wassergehalt gegenüber dem Wassergehalt des Lösungsmittels, das zur Herstellung des Dreistoffgemisches verwendet wird.

Führt man jedoch die Trennung des gleichen Dreistoffgemisches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung einer
Alkalimenge, die zur 0,7 basischen Absättigung erforderlich ist, durch, so hat die zurückgewonnene Lösungsmittelphase folgende Zusammensetzung: 87 % Propanol-2 und 13 % Wasser.

Bei der Verwendung von wasserfreier Soda ergibt sich eine Zusammensetzung von 89,3 % IPA und 10,7 % ^H?^* ^Be^" ^{der Verwendun}9 von 50%iger Natronlauge hat die Lösungsmittelphase die Zusammensetzung von 87,0 % IPA und 13 % H₂O.

Bei der Verwendung einer 50%igen Natronlauge entspricht somit die Wassermenge, die mit der flüssigen Salzphase ausgetragen
wird, den Wassermengen, die durch die Rohsäure und die wässrige Alkalilösung in das System eingetragen werden« Bei der Verwendung von wasserfreien Alkalien ist der Wasseranteil im Lösungsmittel nach der Trennung des Dreistoffgemisches kleiner als zu Beginn des Reinigungszyklusses. In diesem Falle kam die Wasserbilanz durch die Verwendung einer wasserhaltigen Rohsäure korrigiert werden. Das zurückgewonnene Lösungsmittel wird beim Vorliegen stationärer Verhältnisse ohne zusätzliche Maßnahmen in den
Reinigungsprozess rezirkuliert.

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Das erfindungsgernäße Verfahren zur Trennung des Dreistoffgemisches Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wasser hebt sich deutlich von dem Stand der Technik ab, wodurch bedeutende Fortschritte erzielt werden und zwar:

a) Es werden Dreistoffgemische, in denen die Lösungsmittelkomponente aus unbeschränkt mischbaren Lösungsmitteln besteht, ohne Zusatz von nicht mischbaren Lösungsmitteln getrennt,

b) Das rückgewonnene Lösungsmittel ist ohne Nacharbeitung wieder verwendbar »

c) Die aus dem Dreistoffgemisch abgetrennte Phosphorsäure fällt zusammen mit dem überschüssigen Wasser in Form einer flüssigen konzentrierten Salzphase an. Sie neigt nicht zur Kristallisation und ist deshalb technologisch problemlos. Sie hat eine sehr hohe PpOc-Konzentr-ation« Eindampfprozesse sind nicht erforderlich·

d) Die Trennung des Dreistoffgemisches wird bei Raumtemperatur durchgeführt. Da die Salzphase nicht zur momentanen Kristallisation neigt, sind keine Vorkehrungen und Apparaturen zur Überhitzung der Trennungsprozedur notwendig.

e) In der abgetrennten Salzphase liegt ein großer Anteil des Gesamtphosphates als freie Phosphorsäure vor, die als solche verwendet, bzw. auf andere Verbindungen aufgearbeitet werden kann.

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Beispiel 1

5000 Liter eines Dreistoffgemisches wurden durch Mischen einer Naßverfahrenphosphorsäure mit einem Lösungsmittel-Wasserg.emisch, bestehend aus 87,0 % Propanol—2 und 13,0 % Wasser hergestellt.

Nach der Durchführung des Säurereinigungsverfahrens hatte das Dreistoffgemisch die Analysendaten:

H₃PO₄ : 16,7 %

Propanol-2 : 70,1 %

Wasser : 13,2 %

Dichte : 0,920

In einer 10-stufigen Mixer— Settier—Extralctions-Apparatur wurden 426 kg einer 50%igen Natronlauge zugegeben, daß sich eine zweite nicht mischbare Phase ausbildete. Die Zugabe der Matronlauge erfolgte in die letzten 3-Mixerstufen, in der Weise, daß in Mixer Nr₀ 10 10 %, Nr₀ 8 BO %, Nr. 9 30 % der Gesamtnatronlaugemenge eindosiert wurde. Die sich ausgebildeten Salzphasen wurden mit dem entgegenströmenden Dreistoffgemisch in Kontakt gebracht, so daß an Settler Nr. 1 die Salzphase mit der abgetrennten Phosphorsäure in einer Menge von 1368 kg mit den Analysendaten.:

P₂O₅ : 40,7 %

Na₂O : 12,1 %

H₂O : 47,2"%

abgezogen wurde. DielDsungsmittelphase wurde nach Settier Nr. 10 abgezogen in einer Menge von 3705 kg mit den Analysendaten:

Propanol : 87,0 %

H₂O : 13,0 %

Die mittlere Temperatur in der Extraktionsapparatur betrug 36°C.

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Claims

Patentansprüche ^fc * * *

'T), Verfahren zur Trennung von Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wassergeraischen, wobei das Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch in jedem Verhältnis mit Wasser und Phosphorsäure mischbar ist, durch Zugabe von Alkalien, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch mit einer solchen Menge einer anorganischen Alkaliverbindung bzw. Mischungen von Alkaliverbindungen im mehrstufigen Gegenstromverf ahr en in Kontakt gebracht wird, daß sich in jeder Stufe 2 flüssige Phasen ausbilden, wobei die wässrige Phase jeweils aus einer Alkaliphosphat-Lösung besteht, in der das Phosphat 0,45 bis max. 0,90 basisch, vorzugsweise 0,55 bis 0,80 basisch, ist und die organische Phase das Lösungsmittel und kleine Anteile an Phosphorsäure enthält, die während des Gegenstromverf ahrens von Stufe zu Stufe reduziert v/erden und anschließend das praktisch von der Phosphorsäure befreite Lösungsmittel durch Dekantieren von der wässrigen sauren Alkaliphosphat-Phase abgetrennt wirdo

2ο Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wasser-Gemisch als Lösungsmittel aliphatische Alkohole wie Methanol, Äthanol, Propanol 1 oder Propanol 2 oder Ketone wie Aceton oder Methyläthylketon und Äther wie Dioxan oder Gemische davon enthält, die mit Wasser und Phosphorsäure unbeschränkt mischbar sind ο

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3,- Verfahren nach den Ansprüchen 1—2, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganische Alkalioder Ammonium-Verbindung SaIse der Kohlensäure oder mehrbasische Salze der Phosphorsäure, Alkaiioxyde oder Hydroxyde oder Geraische davon in fester, flüssiger oder gasförmiger form zugesetzt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1- 3, dadurch

gekennz eichnet. daß bei Temperaturen zwischen o,

Io C bis maximal der Siedetemperatur des organischen Lösungsmittels,
gearbeitet wird.

Lösungsmittels, vorzugsweise zwischen 20 C und SO C

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