DE2433307B2 - Verfahren zur trennung eines phosphorsaeure-organisches loesungsmittel-wasser- gemisches - Google Patents

Verfahren zur trennung eines phosphorsaeure-organisches loesungsmittel-wasser- gemisches

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DE2433307B2 DE19742433307 DE2433307A DE2433307B2 DE 2433307 B2 DE2433307 B2 DE 2433307B2 DE 19742433307 DE19742433307 DE 19742433307 DE 2433307 A DE2433307 A DE 2433307A DE 2433307 B2 DE2433307 B2 DE 2433307B2
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Description

40
45
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Trennung des Dreistoffgemisches Phosphorsäure — organisches Lösungsmittel — Wasser durch die Zugabe von Alkalien.
Die Naßverfahrenphosphorsäure wird üblicherweise durch den Aufschluß von Calzium-Phosphaterzen mit Schwefelsäure hergestellt. 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 do Ammoniumhydroxid oder -karbonat in Form von Hydroxiden oder Phosphaten aus den verdünnten wäßrigen Lösungen ausgefällt. Die freie Phosphorsäure geht bei diesem Reinigungsverfahren in ■ ihre Alkalioder Ammoniumsalze 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 wird. Bei diesen Verfahren wird bevorzugt die Phosphorsäure in der organischen Lösungsmittelphase gelöst, während die Verunreinigungen bevorzugt in der wäßrigen Phase verbleiben. .
Die zahlreichen bekanntgewordenen bxtraktionsverfahren 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 12 77 221 der DT-PS 11 62 817, der DT-AS 12 94 944, der US-PS 33 18 661 und nach der GB-PS 10 93 927 genannt. Diese Verfahren erfordern eine bestimmte P205-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, Methyläthylketon 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.
Zu. dieser Gruppe gehört z. B. das Verfahren nach DT-PS 6 48 295. 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 Masse von öligem Aussehen ausgeschieden werden. Durch Destillation wird das Lösungsmittel von der Phosphorsäure getrennt.
Ebenso beschreiben die deutschen Auslegeschriften 20 32 263, 20 50 008, 20 50 406, 20 53 883 und 22 29 602 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 19 52104 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 abgeschieden. 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 Verwendung von konzentrierten Rohsäuren wird eine von selbst erstarrende Alkaliphosphatschmelze erhalten, d. h., es entsteht eine feste Kristalltracht, die Schwierigkeiten bei der Trennung der Phasen verurcht und nur durch die Anwendung von hohen Temperaturen bis zu 100° C beseitigt werden kann.
In der DT-AS 20 29 564 ist ein Verfahren offenbart, hei dem die gereinigte Phosphorsäure ebenfalls als Mono-, Di- oder Trialkaliorthophosphat aus dem Phosohorsäure-Lösungsrnittel-Wasser-Gemisch ausgeschieden wird. Nach den Lehren der DT-AS 20 29 564 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 Lösungsmittelnhase vereinfacht.
Nach der GB-PS 13 45 710 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure und Alkalimetällphosphaten offenbart. Nach den Darlegungen der Patentschrift wird eine Naßverfahrenphosphorsäure mit wassermischbaren Lösungsmitteln, wie beispielsweise Aceton oder Isopropanol und kondensierten Alkali- oder Ammoniumphosphat-Lösungen wie Tripo-Ivphosphat-, Pyrophosphat- oder langkettigem PoIynhosphat-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-Settler-Apparaturen gegenläufig in Kontakt gebracht und erneut getrennt. Die erhaltene reine Phosphorsäurephase wird, wenn man Phosphorsäure gewinnen will, in eimer Destillationskolonne in die freie Säure und den Alkohol zerlegt. Der Alkohol wird in den Prozeß rezirkuliert.
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 Dreistoffgemisch ausscheidet. Das organische Lösungsmittel wird rezirkulicrt
Weiterhin offenbart die GB-PS 13 45 710, daß bei der Absättigung der Phosphorsäure mit Alkalien bis zur 1-basischen bzw. t,67basischen Alkaliphosphatstufe große Schwierigkeiten durch die Kristallisationsneigung der Alkaliphosphatbase auftreten. Bekanntlich arbeiten kontinuierliche Extraktionsverfahren nur dann störungsfrei, wenn die gegenläufigen Phaen stets und in allen Stufen im flüssigen Zustand sind. Ausfallende Niederschläge führen zum Verstopfen der Rohrleitungen" Ventile usw. und damit zum Ausfall der Extraktionsapparaturen. Das Verfahrei. wird daher bei erhöhter Temperatur, wobei in vielen Extraktionsgefäßen Temperaturen von 9O0C ständig zu halten und zu kontrollieren sind, durchgeführt. Dieser Temperaturpegel liegt deutlich oberhalb des Siedepunktes der Hauptkomponente des Lösungsmittels. Aus diesen Gründen sind die umfangreichen Vorrichtungen notwendig, um die Dämpfe des tiefsiedenden Lösungsmits te'.s 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 ίο 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 ein Verfahren zur Trennung eines Phosphorsäure-organisches Lösungsmittel-Wasser-Gemisches, wobei das Lösungsmittel in jedem Verhältnis mit Wasser und Phosphorsäure mischbar ist, durch Inkontaktbringen mit anorganischen Alkaliverbindungen im mehrstufigen Gegenstromverfahren gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gemisch mit einer solchen Menge von Alkaliverbindungen in Kontakt gebracht wird, daß sich in jeder Stufe 2 flüssige Phasen ausbilden, wobei die wässerige Phase jeweils aus einer Alkaliphosphat-Lösung besteht, in der das Phosphat 0,45 bis 0,90 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 wässerigen Phase abgetrennt wird.
Nach dem erfindungsgemäßen 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 werden 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 Lösungsmittelgemisch entsteht.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich bei der Trennung des Dreistoffgemisches Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wasser durch die Zugabe einer solchen Menge an Alkalien, die unterhalb der Absättigung der Monoalkaliorthophosphatstufe liegt, eine bestimmte Verteilung des Gesamt-P2O5-Anteils do und des freien P2O<;-Anteils zwischen der wäßrigen und der organischen Phase in Abhängigkeit von der Basizität der Salzphase.
Für das Dreistoffgemisch Phosphorsäure-Isopropanol-Wasser und die konzentrierte wäßrige Salzphasc, 65 bestehend aus einem Gemisch aus Phosphat- und Natriumionen, ergibt sich für die Verteilung des Gesamt-P2O5-Antei!es zwischen gleichen Volumteilen bei Raumtemperatur folgendes Bild:
Absältigung der
Sal/phase
0.4
0,5
0,6
0,7
0.8
0,9
1,0
Verteilung des Gcsiinii-P-'O,-Anieils ,.wischen Drcisiolfgcrrischphase/Sai/.prmse
1 ·. 2,5
1 :4,8
1 : 10,0 1 : 50,0 1 : 130,0 1 :690,0'
10
Die Verteilung des freien P2Os-A nteiles zwischen der Salzphase und dem Dreistoffgemisch nimmt einen anderen Verlauf und zeigt, daß der freie P2Os-AMeH 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 P2O5-Anteiles ergibt sich folgende prozentuale Verteilung zwischen den Phasen in Abhängigkeit der Absättigung.
15
Absältigung der
Salzphase		 Prozentuale Verteilung des freien
PiCh-Anteiles zwischen		 15
Dreistoffgemischphase/Salzphase 34
0,3 85 51
0,4 66 66
0,5 49 79
0,6 34 89
0,7 21 96
0,8 11 <99
0,9 4
1.0 <1
3°
35
Aus der Tabelle geht hervor, daß bei einer Basizität der Salzphase von ca. 0,45 bezogen auf die Monoorthophosphatstufe, 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 0,45basisch befindet sich der größere Anteil der freien 4.« Phosphorsäure in der Salzphase. Der Grenzzustand wird schließlich bei einer ein- und höherbasischen Absättigung erreicht, bei der praktisch keine freie Phosphorsäure mehr in dem System vorhanden ist.
Dieses überraschende Verhalten der Phosphorsäure 5c zwischen dem Dreistoffgemisch und einer weniger als einbasisch abgesättigten wäßrigen, konzentrierten Natriumphosphatlösung kann dazu benutzt werden, eine Trennung von Phosphorsäure-Lösungsmittel-Wasser-Gemischen 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 Dreistoffgemisches zu erreichen, während bei einer Alkalimenge von 90% der erforderlichen Menge nur einige Extraktionsstufen erforderlich sind.
Es hat sich als sinnvoll erwiesen, die erforderliche Allcalimenee auf 50 bis 80 Prozent als bevorzugte A beiTwefse zu begrenzen. Innerhalb diese, Spielraumes liegt die Anzahl der erforderlichen Extraktionsstufen in einer technisch sinnvollen Große.
Der Vorteil dieser Technik gegenüber der b.sher üblichen Arbeitsweise zur Trennung des Dre.stoffgem,-sches durch Absättigung der Phosphorsäure bis mindestens zur einbasischen Stufe Legt darm daß d.e ™ch dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Salzphasen als hochkonzentrierte P2O5-re.che, wäßrige Lösungen vorliegen und bedeutend konzentrierter sind als bei einer gesättigten Lösung des einbasischen
PhBef etner Basizität von 0,45 werden Natriumsalzphasen mit einem P2O5-Gehalt von 42°/o erhalten. Bei einer Basizität von 0,7 beträgt die P2O5-Konzentrat.on in der Salzphase noch ca. 41%. Demgegenüber betragt der P2O5 Gehalt in einer gesättigten Mononatnumorthcpnosphatlösung bei 20°C nur ca. 29% P2O5. Dieser p,O5-Gehalt kann in der Praxis jedoch nicht eingehalten werden da diese konzentrierten gesättigten Lösungen ständig' zur Kristallisation neigen. Die gesattigten Lösungen anderer Natriumorthophosphate, die hoher als einbasisch abgesättigt sind, haben be. 200C einen noch geringeren P2O5-Gehalt. Es ist deshalb von sehr großem Vorteil, daß die nach dem offenbarten Verfahren erhaltene Salzphase trotz des hohen p,O5-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 Verfahren erforderlichen Alkalimengen in mehreren Stufen Die sich in jeder Extraktionsstufe ausbildende saure Salzphase wird der vorstehenden Extraktionsstufe zugeführt und mit einem phosphorsäurereicheren Dreistoffgemisch in Kontakt
55 in uc... Dreistoffgemisch Phosphorsäure - Lösungsmittel- Wasser kann die P2O5-Konzentration .n weiten Grenzen schwanken, wenn man die Trennung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchführt. In der Praxis wird der P2O5-Gehalt im Dreistoffgemisch von dem vorgeschalteten Reinigungsverfahren für die Naßverfahrenphosphorsäure bestimmt. Die Versuche haben gezeigt daß noch Dreistofigemische mit einem P2O5-Gehalt von mehr als 25% getrennt werden können Der P2O5-Gehalt im Dreistoffgemisch 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 erfindungsgemäßen 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 abgesättigten 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 fester 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-1, Propanol-2, Ketone wie Aceton, Methyläthylketon und Äther wie Dioxan verwendet werden. Die genannten 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 100C bis max. der Siedetemperatur des organischen Lösungsmittels durchgeführt. Vorzugsweise erfolgt der Ablauf des Verfahrens in einem Temperaturbereich von 200C bis 5O0C. 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 maximal 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 P2Os-GeIIaIt. von 54% mit einem Isopropanol-Wasser-Gemisch der Zusammensetzung 87,0% Propanol-2 u. 13% Wasser wird nach Vermischen ein Dreistoffgemisch der Zusammensetzung von
15,6% H3PO4
68,8% Propanol-2
15,50/oH20
erhalten. (.0
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 80,2% IPA und 19,8% H2O, während bei Verwendung von 50%iger Natronlauge ein Lösungsmittel der Zusammensetzung von 73,6% IPA und 26,4% H2O zurückgewonnen wird. 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 0,7basischen 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% H2O. Bei der Verwendung 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 Reinigungszyklus. In diesem Falle kann 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.
Das erfindungsgemäße 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 P2Os-Konzentration. Eindampfprozesse sind nicht erforderlich.
d) Die Trennung des Dreistoffgemisches wird bei Raumtemperatur durchgeführt. Da die Salzphase nicht zur momentanen Kristallisation neigt, sine keine Vorkehrungen und Apparaturen zur Überhitzung der Trennungsprozedur notwendig.
e) In der abgetrennten Salzphase liegt ein großei Anteil des Gesamtphosphates als freie Phosphor säure vor, die als solche verwendet, bzw. auf anden Verbindungen aufgearbeitet werden kann.
Beispiel
5000 Liter eines Dreistoffgemisches wurden durcl Mischen einer Naßverfahrenphosphorsäure mit einen Lösungsmittel-Wasser-Gemisch, bestehend aus 87,0°/ Propanol-2 und 13,0% Wasser hergestellt.
709 W3/36
Nach der Durchführung des Säurereinigungsverfahrens hatte das Dreistoffgemisch die Analysendaten:
Salzphase mit der abgetrennten Phosphorsäure in einer Menge von 1368 kg mit den Analysendaten:
H3PO4
Propanol-2
Wasser
Dichte
16,7%
70,1%
13,2%
0,920 P2O5
Na2O
H2O
40,7% 12,1% 47,2%
In einer lOstufigen Mixer-Settler-Extraktions-Apparatur wurden 426 kg einer 50%igen Natronlauge zugegeben, daß sich eine zweite nicht mischbare Phase ausbildete. Die Zugabe der Natronlauge erfolgte in die letzten 3-Mixerstufen, in der Weise, daß in Mixer Nr. 10 10%, Nr. 8 60%, 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 abgezogen wurde. Die Lösungsmittelphase wurde nach Settler Nr. 10 abgezogen in einer Menge von 3705 kg mit den Analysendaten:
Propanol
H2O
87,0% 13,0%
Die mittlere Temperatur in der Extraktionsapparatui betrug 36° C.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Trennung eines Phosphorsäureorganisches Lösungsmittel-Wasser-Gemisches, wobei das Lösungsmittel in jedem Verhältnis mit Wasser und Phosphorsäure mischbar ist, durch Inkontaktbringen mit anorganischen Alkaliverbindungen im mehrstufigen Gegenstromverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch mit einer solchen Menge von Alkaliverbindungen in Kontakt gebracht wird, daß sich in jeder Stufe 2 flüssige Phasen ausbilden, wobei die wässerige Phase jeweils aus einer Alkaliphosphat-Lösung besteht, in der das Phosphat 0,45 bis 0,90 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 wässerigen Phase abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel aliphatische Alkohole, Ketone, Äther oder Gemische davon eingesetzt werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganische Alkaliverbindungen Salze der Kohlensäure, mehrbasische Salze der Phosphorsäure, Alkalioxyde, Alkalihydroxyde oder Gemische davon in fester, flüssiger oder gasförmiger Form eingesetzt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Temperaturen zwischen 100C bis maximal der Siedetemperatur des organisehen Lösungsmittels gearbeitet wird.
DE2433307A 1974-07-03 1974-07-11 Verfahren zur Abtrennung eines Phosphorsäure-organisches Lösungsmittel-Wasser-Gemisches Expired DE2433307C3 (de)

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