EA000476B1

EA000476B1 - Способ очистки экстрагированием из жидкой среды и его применение

Info

Publication number: EA000476B1
Application number: EA199800073A
Authority: EA
Inventors: Мохамед Таким
Original assignee: Кюло, Мишель Виталь Жан; Мохамед Таким
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1999-08-26
Also published as: ZA965264B; CA2225798C; EP0871525B1; OA10553A; DE69619274T2; HUP9900366A3; CZ411897A3; NO975982L; CZ289657B6; US5989508A; TR199701651T1; CN1070719C; KR19990028257A; MA23916A1; CN1191495A; IL122645A0; KR100367356B1; EA199800073A1; AU708600B2; HUP9900366A2

Description

Настоящее изобретение касается способа очистки экстрагированием, по крайней мере, одного вещества, изолируемого из жидкой среды.

Можно привести множество промышленно применяемых способов очистки, некоторые из них перечислены ниже, в скобках указаны их недостатки: высаливание (дистилляция модификатора растворимости), осаждение (кислота или основание вытеснения осаждающего агента и иногда азеотропная дистилляция), экстрагирование жидкость/жидкость (иногда с использованием двух дорогостоящих растворителей, с регенерированием и постепенной потерей эффективности растворителей), ионная флотация (длительный и дорогостоящий способ), ионнообменные смолы (сложность применения в кислой среде) и электролиз (малоэффективный, энергоемкий).

В качестве частного случая можно привести производство чистой или сверх чистой фосфорной кислоты, при исключении синтеза, которое в настоящее время осуществляется, как правило, двумя способами: либо сухим способом, энергоемким, при температуре печей руда - кокс - двуокись кремния выше 1000°, с последующим барботированием в Н₂О экстрагируемого Р₂О₅; либо влажным способом с травлением кислотой, как правило, серной (экзотермическое производство которой очень дорогостоящее), а также азотной (едкой, с вредными выделениями Nox), хлористоводородной (очень едкой) или хлорнокислой (взрывоопасной) кислот, предварительно кондиционированных фосфатных руд (кальцинирование, дробление, грохочение) с получением раствора неочищенной фосфорной кислоты. Образовавшиеся в результате травления кислотой соли Са удаляются кристаллизацией сульфатов (при температуре от 80 до 100°С) или нитратов (при температуре ниже -5°С и низкой фильтруемости) или же экстрагированием жидкость/жидкость фосфорной кислоты, с отстоем хлоридов кальция. Растворы неочищенной кислоты затем концентрируют выпариванием (вредные пары) до 40 или 50% Р₂О₅ (неочищенный раствор, иногда называемый зеленая или черная кислота при сернокислом способе получения).

По влажному сернокислому способу получения, который обеспечивает основной объем мирового производства обогащенных фосфатов, из зеленой кислоты получают соли фосфатов (например, суперфосфатов и фосфатов, содержащих азот, для удобрений), либо очищают до чистой или сверхчистой фосфорной кислоты.

Целью способа по изобретению является устранить указанные выше в скобках недостатки обычных промышленных методов очистки.

Например, известны способы очистки водных растворов кислот, таких как растворы неочищенной фосфорной кислоты, при которых вводят вещество, которое вместе с кислотой образует осадок в виде фосфата. Известно, например, добавление мочевины с получением кристаллов фосфата мочевины (Chemical Abstracts 84:152820 в заявке DE-A-2511345), добавление меламина с образованием фосфата меламина (Chemical Abstracts 10:138052) и добавление 1,4-диоксана с образованием присадки (соли) этого вещества и Н₃РО₄ (Chemical Abstracts в японской заявке Kokai JP 51143597).

Эти способы оказались относительно сложными для разделения фосфорной кислоты и соли или образовавшегося аддукта. Как правило, используют азотную кислоту для вытеснения фосфорной кислоты и образования нитрата осаждающего вещества. По другому способу путем элюирования с помощью водного раствора аммония получают фосфат аммония, изолируя вещество, используемое для осаждения, что позволяет его рецекулировать.

Известен также марокканский патент № 23439, где на фосфорную кислоту воздействуют соединением MSA неопределенной композиции с получением формы фосфорной кислоты, которая может быть очищена простым фильтрованием. Затем фосфорную кислоту и соединение MSA рекуперируют отдельно друг от друга в регенерационных реакторах. Этап регенерации в этом документе нигде не указан.

В публикации Cellulose, Lignin and Paper23, 1957, колонка 18606, описано осаждение с помощью анилина, анилин-Н₃РО₄ из раствора, содержащего растворенные фосфаты. Этот аддукт снова подвергают воздействию NH₃ с получением фосфата аммония, а анилин экстрагируют из реакционной среды и очищают только после нескольких операций, включающих очистку с помощью Са(ОН)2 и экстрагирование бензолом.

В публикации Chemical Abstracts, vol. 60, колонка 6515, описан способ рекуперации фосфорной кислоты из раствора, содержащего фосфорную кислоту или фосфаты, обработкой ароматическим амином, в частности, анилином или р-толуидином, нагревая до 1 02°С. Получают фосфат амина высокой чистоты. В этом источнике, однако, не объясняется, каким образом рекуперируют чистую фосфорную кислоту из фосфата амина.

Во всех этих способах описывается известная операция совместного осаждения вещества, добавленного в обрабатываемую жидкую среду, и вещества, которое находится в обрабатываемой жидкой среде. Эти способы используются дня получения производного (например соли) кислоты, содержащейся в жидкой среде, или осаждающего агента, без получения этого вещества (кислоты) в очищенном виде, и одновременно для рекуперации с возвращением в цикл осаждающего агента. Образование новых солей требует введения в жидкую среду новых веществ, таких как HNO₃ или NH₃.

Целью настоящего изобретения является решение проблем высокой себестоимости, загрязнения и потребления энергии в большинстве способов сепарации веществ из жидкой среды.

Эти проблемы решат способ очистки экстрагированием, но крайней мере, одного вещества, изолируемого из жидкой среды, который включает:

- добавление в жидкую среду органического соединения, перегоняемого паром, которое является кислотой или основанием Льюиса, причём это добавление осуществляется в количестве, достаточном для получения продукта равновесной реакции органического соединения и, по крайней мере, одного изолируемого вещества, при котором разность рКа между ними составляет от 0,1 до 5, и для обеспечения осаждения этого продукта равновесной реакции в виде осадка;

- изолирование осадка фильтрованием и удаление фильтрата;

- перегонку вышеуказанным паром вышеуказанного органического соединения из осадка и

- отбор в очищенной и изолированной форме, по крайней мере, одного изолированного вещества.

В соответствии с изобретением используют кислоту или основание Льюиса, которое способно образовывать с кислотами продукт равновесной реакции с помощью своей (своих) электронной пары и которое, при необходимости, может реагировать в основной среде. Это соединение может, преимущественно, иметь неустойчивые атомы водорода, отрицательно заряженные одним из вышеуказанных активных участков, что позволяет высвобождать протоны. Разность рКа между реактивами, дающими вышеупомянутый осадок, характеризует реакцию равновесия. Кроме диапазона рКа от 0,1 до 5, реакция между органическим соединением и изолируемым веществом не осуществляется, либо осуществляется до полного завершения.

Для обеспечения качественной перегонки паром в соответствии с изобретением органическое соединение, преимущественно, не смешивается с этим паром или только частично смешивается. При этом условии при перегонке происходит все более и более выраженное улетучивание органического вещества, стараясь сохранить равновесие между парциальными давлениями пара и перегоняемой молекулы. Это нарушение равновесия приводит, в первую очередь, к фиксации любого остатка органического соединения по изобретению, непрореагировавшего с изолируемым веществом, для восстановления равновесия между продуктом, перегоняемым паром, и изолируемым веществом, затем полное изолирование целевого вещества, в то время как перегонка всего органического соединения осуществлена. Перегонка паром является хорошо известной техникой (см., например. Encyclopedia Vritannica. 1970, т. 7, с. 497, Steam Distillation).

Предпочтительно, органическое соединение по изобретению является ароматическим амином, например анилином, п-толуидином или 3-метил-2-нафтиламином. Можно также иметь в виду и производные или изомеры этих веществ. Среди них можно привести, например, их соли, например фосфат, сульфат или хлорид анилина, или производные низшего алкила, например метиланилин, или же нитро-производные, например, ниттоанилин. Другие вещества также могут удовлетворять критериям способа. Ими являются, например, пиррол, тиофен, о-креозол, С₇Н₈О (в частности, м-крезол), С₆Н₁₀С1КН₂ (в частности, монохлор-2-метил-2-пентен), С₅Н_1С$ (в частности, этиотиол-1 -пропен) или C4H6Cl2O2 (в частности, этил-дихлорацетат), а также их производные или изомеры.

Необходимо отметить, что уже давно известно, что анилин легко улетучивается в присутствии водяного пара (The Index Merck, 10⁶ed., 1983, n°681).

По предпочтительной форме способа изобретения этап перегонки с водяным паром включает инжекцию пара в осадок в виде отфильтрованного слоя (лепешки) и перегонку органического соединения инжекционным паром. Отфильтрованный слой, который имеет очень стабильную и пригодную для хранения при комнатной температуре форму, может быть подвергнут перегонке паром либо сразу же, либо в последующем и/или в другом месте, без предварительной обработки. При очистке Н3РО4 таким образом решаются проблемы хранения и транспортировки зеленой кислоты, нестабильной при современной технологии.

В зависимости от природы перегоняемого органического соединения выбирают пар определенного вещества. Например, водяной пар для анилина, пары бензола для пиррола или тиофена, или же эфирные пары для

СН₃ !

C1CH₂-CH-CH=CH-CH₂-NH₂

Можно предусмотреть также и другие способы перегонки паром, кроме инжекции и, в частности, при перегонке водяным паром, смесь осадка и жидкой воды. Вода доводится до кипения и ею перегоняется желаемое органическое соединение.

По предпочтительной форме способ изобретения включает добавление неочищенного органического соединения и, кроме того, после этапа перегонки паром сепарацию чистого органического соединения из сжиженного пара для перегонки и, при необходимости, рециркуляцию чистого органического соединения или органического соединения и сжиженного пара для перегонки на этапе добавления. Таким образом, можно осуществлять одновременную очистку вещества, используемого для экстрагирования в очищенном состоянии вещества, содержащегося в жидкой среде. Примеси как неочищенного органического соединения, так и обрабатываемой жидкой среды, рекуперируют из фильтрата, полученного при фильтровании осадка. По улучшенной форме, способ изобретения включает:

- первый этап добавления органического соединения в жидкую среду, в количестве, достаточном для изменения коэффициента растворимости одного или нескольких содержащихся в среде примесей, вызывая их осаждение или совместное осаждение;

- сепарацию одной или нескольких, выпавших в осадок или совместно осажденных примесей;

- второй этап добавления в оставшуюся жидкую среду вышеуказанного органического соединения, общее количество которого, с учетом первого этапа добавления, является достаточным для осаждения указанного продукта равновесной реакции. В этом случае, органическое соединение, которое действует как модификатор растворимости, способно индуцировать перед этапом осаждения, в котором оно участвует, осаждение одной или нескольких примесей. В случае очистки фосфорной кислоты, на первом этапе добавления анилина можно также изменять коэффициент растворимости путем изменения значения рН и получать осадок сульфата кальция в чистом виде.

В рамках настоящего изобретения, под этапом изменения коэффициента растворимости нужно подразумевать не только изменение значения рН, но и, например, замену растворителя или технологии на другую аналогичную, известную специалистам.

Другие признаки изобретения указаны ниже в пунктах формулы изобретения.

Другие детали и особенности изобретения будут показаны ниже в описании, в виде неограничивающих примеров со ссылками на приложенные рисунки.

На фиг. 1 представлена форма осуществления модуля изменения коэффициента растворимости обрабатываемой жидкости, которая может быть использован в способе изобретения;

на фиг. 2 - форма осуществления модуля осаждения, которая может быть использована в способе изобретения;

на фиг. 3 - форма осуществления модуля регенерации, которая может быть использована в способе изобретения.

На представленных чертежах идентичные или аналогичные элементы описаны одними и теми же цифрами.

На представленных чертежах проиллюстрирован частный случай осуществления способа изобретения, а именно производство и очистка фосфорной кислоты. Подобные способы могут быть применены для очистки других кислот, таких как, например, серная кислота, или же маточных растворов при их производстве.

Можно также, при условии кислотноосновной природы органического соединения способа, применять подобный способ для очистки слабокислых или основных сред и, в частности, для умягчения потребляемой воды или для обессоливания морской воды. Другим примером применения способа является обработка отходов, например, целлюлозно-бумажной, сахарной промышленности и заводов по производству или обработке красителей; изложенным способом из их промышленных выбросов могут быть экстрагированы такие вещества, как, например, бензойная, карбоновая или уксусная кислоты, их соли, и соединения, богатые ионами металлов (Ст³⁺, например) или же другие органические соединения, не подверженные процессам окисления, такие как бензоил и жирные кислоты органических красителей.

В модуле 1 изменения коэффициента растворимости (фиг.1) в емкость 4 по трубопроводу 2 вводят неочищенный раствор фосфорной кислоты 3, полученной, например, травлением руды серной кислотой (влажный способ). Этот раствор разбавляют до концентрации Н₃РО₄приблизительно 20-25%, например, добавлением на участке 8 маточных растворов 7 способа. Органическое соединение 5 по изобретению, например, неочищенный анилин, по приемлемой стоимости, вводят на уч. 6 в емкость 4. Предпочтительно, анилин диспергируют в виде эмульсия/водный раствор. Введенный анилин, в качестве слабого основания, индуцирует в кислой среде изменение рН для получения значений от 1,3 до 5, предпочтительно от 2,0 до 3,5, что в настоящем примере вызывает без затрат энергии осаждение сульфата кальция в форме гораздо легче фильтруемой, чем при обычных способах. В противовес способам современного уровня техники, по которым добавляют карбонаты к зеленой кислоте с получением негидратированных сульфатов, бедных такими элементами, как U, Cs, Cd, As, F и т.д., остающимися в фильтрате. Кислый раствор, обрабатываемый в емкости 4, фильтруют на фильтре 9. Осадок сульфата кальция рекуперируют в 1 0, например, для применения в производстве алебастра. Фильтрат 11 содержит раствор Н₃РО₄, анилин и другие примеси, кроме уже отфильтрованных, и выводится на уч. 12 из фильтра 9.

Жидкость 11' (фильтрат 11 модуля 1) пропускает через модуль осаждения 1 3 (фиг. 2) и вводят в емкость 1 4 с концентрацией фосфорной кислоты предпочтительно от 1 2 до 40%. Кроме того, на уч. 1 6 вводят, предпочтительно, в форме дисперсии дополнительное количество неочищенного анилина 1 5 так, чтобы соотношение масс анилина и кислоты было от 0,5 до 1,5, предпочтительно 1,2. Эта операция проводится, предпочтительно, при температуре от 1 0 до 80°С. Предпочтительно, перемешивание осуще7 ствляется в емкости 14 обычной мешалкой, не представленной на схеме. Предпочтительно, коэффициент N³D² турбулентного режима достигает от 2 до 4, при этом N - частота вращения, выраженная в об/с, a D - диаметр мешалки в метрах. Такое перемешивание осуществляется для обеспечения равномерной диффузии анилина в жидкой среде и во избежание аккумуляции осадков в зоне присадки.

Разумеется, эти данные верны в случае присадки анилина к раствору фосфорной кислоты и их можно изменять в зависимости от очищаемого вещества и используемого в этих целях органического соединения.

За 5-30 мин в емкости 14 образуется осадок фосфата анилина, C₆H₅NH₂H₃PO₄, легко фильтруемый. Образованная смесь переносится на фильтр 17, который может быть любым пригодным для этой операции фильтром, например, фильтр-пресс. Образовавшийся осадок выводится на уч. 18 из фильтра 17 в виде отфильтрованного слоя (лепешки) 19, состоящего в настоящем примере из кристаллов фосфата анилина. На этом этапе этот осадок, при необходимости, промывают насыщенным раствором фосфата анилина.

В отличие от неустойчивых промежуточных растворов, получаемых в соответствии со способами предшествующего уровня техники, которые влекут значительные затраты и трудности по очистке отстойных чанов и бункеров грузовых судов, а также сложности титрования изза наличия суспензий и осадков после фильтрования, лепешка из кристаллов фосфата анилина устойчива при комнатной температуре. Она легко хранится для последующего экстрагирования фосфорной кислоты простым воздействием водяного пара, как описано ниже.

Фильтрат, так называемый маточный раствор, получают на уч. 20. Он может быть частично рециркулирован в емкости 1 4 с помощью трубы 21 ' для регулирования концентрации Р₂О₅обрабатываемого кислотного раствора, а также в емкости 4 с помощью трубы 8 и резервуара 7, показанных также на фиг. 1 (резервуар 7' на фиг. 2). Эта множественная рециркуляция позволяет минимизировать потери РЦ₅ в цикле от неочищенного раствора до отфильтрованной лепешки

19. Нерециркулированные маточные растворы 38 содержат количество Р2О5, не превышающее 20%, и в небольших количествах серную кислоту и анилин, кроме того, они содержат воду и примеси, такие, как F, Cd, As и др. Нерециркулированные маточные растворы 38 выводят из модуля 13 на уч. 21, где их, при необходимости, обрабатывают, как описано ниже. Удаление всех нежелательных элементов с фильтратом 38 для того, чтобы отфильтрованная лепешка содержала только очищенную фосфорную кислоту и очищенный анилин, позволяет иметь в виду освоение месторождений фосфатов, до этого эксплуатируемых из-за высокого содержания загрязняющих элементов, с одновременным производством чистого гипса.

На фиг. 3 показан модуль перегонки паром 22 по изобретению, в настоящем случае, водяным паром.

Этот модуль включает емкость 24, в которую вводят на уч. 23 отфильтрованную лепешку 19' (отфильтрованная лепешка 19 модуля осаждения 13). Одновременно вода 39 вводится в виде пара на уч. 25 в емкость 24. В приведенном примере рассматривается гидролиз фильтрата путем инжекции в отфильтрованную лепешку приблизительно 1 -2 кг водяного раствора на кг лепешки. При температуре, преимущественно, от 40 до 200°С, предпочтительно от 40 до 110°С. Перегонка паром осуществляется, предпочтительно, в вакууме. Кислоту, полученную на уч. 33, фильтруют в емкости 34, из которого экстрагируют на уч. 35 чистую фосфорную кислоту, которую не нужно концентрировать, так как концентрация может быть установлена непосредственно соотношением масс используемого водяного пара и Р^₅ отфильтрованной лепешки. Масса 36, состоящая из фракции, при необходимости, негидролизованной в 24, рециркулируется для повторного воздействия паром.

Из емкости 24 водяной пар и анилин выводят в 26 и переносят, например, в установку для декантирования 29, где оба компонента, малосмешивающиеся в жидком состоянии, очень легко разделяются. Во время переноса можно предусмотреть пропускание через рекуператор тепла 30, позволяющий рекуперировать тепло для воды 39, поступающей в модуль 22. Основная или единственная, в зависимости от случая, подача тепла для воды, поступающей в модуль 22, осуществляется с помощью нагревательной установки 32.

По трубе 40 вода, поступающая из декантатора 29, может быть возвращена в цикл перегонки водяным паром, тогда как на уч. 31, чистый анилин может быть либо рециркулирован в 5 (фиг. 1) и/или в 15 (фиг. 2), либо использоваться в других областях промышленности. Таким образом, способ состоит в двойной одновременной очистке, фосфорной кислоты и анилина.

В качестве варианта, на участке между рекуперацией отфильтрованной лепешки 19 на уч. 1 8 (см. фиг. 2) и ее введением на уч. 23 в емкость 24 (лепешка 19' на фиг. 3) может быть предусмотрено введение лепешки 1 9 в реактор (не показан), в котором лепешка смешивается с щелочным или азотным соединением, например, КОН, NH₃ или мочевиной. Анилин в осадке вытесняется, например, фосфатом щелочного металла, аммония или мочевины. Этот продукт вводят в емкость 24, анилин перегоняют водяным паром, как описано выше, а целевой фосфатный раствор рекуперируют на уч. 27 в емкость 28.

Качество чистой фосфорной кислоты, полученной в 37, может быть повышено классическими методами кристаллизации или обесцвечивания, например, перекисью водорода или с помощью активированного угля, которые очищают ее от органических веществ, в частности, от возможных оставшихся следов анилина, нежелательных при дальнейшем использовании фосфорной кислоты.

Можно отметить, что пропускание через модуль изменения коэффициента растворимости 1, как показано на фиг. 1, не обязательно в некоторых случаях. Например, в случае обработки зеленой кислоты, т.е. неочищенной кислоты, содержащей 40-50% Р₂О₅ и уже частично очищенной, в частности, от сульфатов, классическими методами. Обрабатываемый раствор 11', в этом случае зеленая кислота, вводят непосредственно в емкость 1 4 модуля осаждения, показанного на фиг. 2.

Как было сказано выше, в качестве примера проиллюстрирован способ очистки анилина и фосфорной кислоты. Можно также предусмотреть очистку и разделение других веществ, например, использовать этот способ для обогащения некоторых веществ, содержащихся в жидкой среде.

В качестве другого неограничивающего примера можно взять маточные растворы 38, рекуперированные на уч. 21 , на выходе из модуля фиг. 2.

Можно также предусмотреть новый, аналогичный описанным ранее, этап обработки жидкой среды. В модуле, показанном на фиг. 1 , раствор 3 представляет собой маточные растворы, содержащие такие примеси, как F, Cd, As и т.д. и другие обогащаемые составляющие. Этот раствор вводят в емкость 4, его рН изменяют подачей анилина 5, при необходимости неочищенного, до значений в настоящем случае от 2,4 до 6,5, предпочтительно от 3,6 до 6,5. При этих значениях рН из фильтрата удаляют примеси в виде осадка, который удаляют в 1 0 фильтрованием на фильтре 9. Фильтрат 11 вводят в модуль осаждения, показанный на фиг. 2 (среда 11'). Осадок фильтруют в 7 в виде отфильтрованного слоя (лепешки) 19, затем обрабатывают в модуле перегонки водяным паром (фиг. 3). Здесь паром перегоняют очищенный анилин, который отделяют, например, декантированием в 29, в то время как в 28 рекуперируют концентрат примесей, гораздо меньшего объема для такого же первоначального фильтрата, чем объем концентратов, полученных обычными способами.

В качестве варианта, та же технология может быть использована для экстрагирования, на этот раз последовательными этапами, различных групп примесей материнских растворов 38, рекуперированных в 21, на выходе из модуля фиг. 2. Для этого изменяют диапазоны значений рН и температур, что позволяет, например, изолировать сначала фтор, кадмий и мышьяк, затем железо, магний и алюминий, и, наконец, тяжелые радиоактивные металлы и окиси редкоземельных элементов.

Ниже настоящее изобретение объясняется более детально в неограничивающих примерах его осуществления.

Пример 1 . В реактор при перемешивании вводят 500 мл предварительно полученной фосфорной кислоты, содержащей 1 0% Р2О5, добавляют 30 г руды (33% Р₂О₅). Реакцию осуществляют при температуре от 35 до 40°C в течение 1 /2 ч, 7 г не вступившего в реакцию сухого остатка отфильтровывают, 480 мл фильтрата снова вводят в другой реактор при перемешивании, куда добавляют 25 г H₂SO₄ при концентрации выше 99%. Реакцию осуществляют при температуре от 35 до 40°C в течение 1/2 ч, образовавшийся гидратированный сульфат кальция отделяют простым фильтрованием, масса влажной лепешки 92г, чистота выше 96%, объем фильтрата 320,5 мл, лепешку промывают 180 мл Н2О.

В другом реакторе смешивают 67,83 мл фильтрата и 25 г промывной воды с 20 г анилина; реакция осуществляется в течение 1 5 мин при температуре 20°С; образовавшуюся пульпу пропускают через фильтр, рекуперируют 35 г влажной лепешки фосфата анилина, чистота 99%, и 71,75 г фильтрата.

После сепарации анилина перегонкой получают 10,78 г фосфорной кислоты с концентрацией Р2О5 54%.

Химический состав:

Р2О5	54%
Са	<0,05
F	<0,05
SO4	1,5%
Cd	<1 ppm
As	<1,5 ppm
Fe	<1 0 ppm
Al	41,3 ppm
Mg	80 ppm
R	7 ppm
Na	<1 0 ppm

Лепешка и фильтрат последовательно подвергаются операциям, описанным ниже в примерах 1 и 5.

Пример 2. Используют 100 г раствора неочищенной фосфатной кислоты, полученной обычным жидкостным способом, с концентрацией Р₂О₅ 47,7% (зеленая кислота). Этот раствор отвечает следующему химическому составу.

Концентрация в мкг/мл (ppm):

As:	23	Mg:	3050	К:	728
Сш	132	Na:	803	Si:	239
Al:	491	Pb:	1	U:	92
Са:	96	Cd:	2	F^-:	1280
Fe:	2750	Ni:	12	SO4=:	33400

Концентрация в нг/мл (ppb):

Hg 5

Ее разбавляют в емкости 14 модуля 13 (фиг. 2) 238 г для получения концентрации Р₂О₅14,1%. Затем добавляют 74 г анилина. После осаждения, фильтрования и промывания осадка (лепешки) анилин Н₃РО₄, извлекают в 19-76 г (сухой вес) лепешки а, в 38-162,4 г фильтрата, предназначенного, в частности, для дальнейших операций обогащения. Лепешку вводят в емкость 24 модуля 22 (фиг. 3), где воздействием водяного пара на лепешку при соотношении масс 2/1 высвобождают фосфорную кислоту (в 28), отвечающую следующему химическому составу, характерному для очищенного раствора с содержанием Р₂О₅ 41,5%.

Концентрация в мкг/мл:

As:	<0,5	Мg:	59,6	К:	< 3
Си:	1,4	Na:	6,3	Si:	5,2
А1:	4,6	Pb:	<1	U:	< 2
Са:	36	Cd:	1,6	F^-:	13,2
Fe:	32	Ni:	1,3	SO4=:	(32)

Концентрация в нг/мл (ррЬ):

Щ < 5

Пример 3. В реактор при перемешивании вводят 0,5 л фосфорной кислоты, полученной жидким сернокислым способом и содержащей 55% РЮ₅, 67 ppm Cd и 133 ppm U. После разбавления добавляют 520 г анилина. Образовавшийся осадок фильтруют и промывают. После гидролиза осадка с помощью водяного пара и перегонки анилина этим же паром, рекуперированная фосфорная кислота имеет степень удаления примесей 98,5%: она содержит менее 1 ppm Cd и менее 2 ppm U.

Пример 4. В реактор при перемешивании вводят 0,35 л фосфорной кислоты, полученной жидким сернокислым способом и содержащей 32,4% РЮ₅, 40 ppm Cd и 78 ppm U. Добавляют 260 г анилина. Образовавшийся осадок фильтруют и промывают. После перегонки анилина паром, оставшаяся фосфорная кислота содержит менее 0,5 ppm Cd и менее 1 ppm U.

Пример 5. В реактор при перемешивании вводят 500 г водного фильтрата, полученного в 38 в модуле 1 3 фиг. 2. Он имеет следующий химический состав: 7% Р₂О₅, 0,1% Fe₂O₃ и 0,12% M₂O₃, а также 0,03% СаО. Смешивают с 85 г анилина при рН >5-102°С. Образуется осадок примесей массой 7,5 г, который фильтруют, а фильтрат охлаждают до 10°С с кристаллизацией 130 г фосфата анилина, чистота которого выше 99%. Отфильтрованную лепешку обрабатывают в соответствии с фиг. 3.

Разумеется, настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается описанными выше способами его осуществления и можно внести многочисленные изменения, не выходя за рамки формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 . Способ очистки фосфорной кислоты и/или ее производных путем экстракции из жидкой среды, предусматривающий:

- добавление в жидкую среду органического соединения, извлекаемого при помощи пара, которое является кислотой или основанием Льюиса, причем это добавление осуществляют в количестве, достаточном для получения продукта равновесной реакции органического соединения и, по меньшей мере, одного изолируемого соединения, при котором разность рКа органического соединения и изолируемого соединения составляет от 0,1 до 5 и является достаточной для обеспечения осаждения этого продукта равновесной реакции в виде осадка;

- разделение фильтрованием на осадок и фильтрат;

- извлечение вышеуказанного органического соединения из осадка при помощи пара и

- отбор в очищенном и в выделенном виде изолируемой указанной фосфорной кислоты и/или ее производных.
2. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что органическое соединение выбирают из группы, включающей ароматические амины, пиррол, тиофен, о-крезол, м-крезол, монохлор-2-метил2-пентен, этиотиол-1 -пропен или этилдихлорацетат, а также производные или изомеры этих соединений.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что ароматическим амином является анилин, птолуидин или 3-метил-2-нафтиламин или их соли, например их фосфаты, сульфаты или хлориды, или их производные, такие как производные низшего алкила или нитропроизводные, или их изомеры.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что этап добавления включает перемешивание жидкости для диспергирования в ней органического соединения, которое вводят, при необходимости, в виде эмульсия/раствор.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающий тем, что добавление осуществляют при температуре от 10 до 80°С.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что фильтрование осуществляют в вакууме.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что на этапе выделения отфильтрованный осадок промывают насыщенным водным раствором вышеуказанного продукта равновесной реакции.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что этап извлечения при помощи пара включает инжекцию пара через осадок в виде отфильтрованного кека и извлечение органического соединения инжектным паром.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что извлечение паром включает использование 1-2 кг водяного пара/кг отфильтрованного кека при температуре от 40 до 110°С.
10. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что этап извлечения паром предусматривает перемешивание отфильтрованного осадка с водой и кипячение воды, которая в виде пара извлекает вышеуказанное органическое соединение.
11. Способ по любому из пп. 1 -1 0, отличающийся тем, что он включает обработку указанной фосфорной кислоты и/или ее производных, собираемых в очищенном виде, для удаления следов органического соединения, в частности, при помощи перекиси водорода и затем активированным углем для обесцвечивания выделяемых фосфорной кислоты и/или ее производных.
1 2. Способ по любому из пп. 1 -11, отличающийся тем, что он предусматривает после этапа разделения этап хранения и/или транспортировки отфильтрованного осадка.
13. Способ по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что органическое соединение добавляют в указанную жидкую среду в неочищенном виде и, при необходимости, рециркулируют это органическое соединение на этапе добавления, и при необходимости, если органическое соединение нерециркулировано после этапа перегонки паром, выделяют органическое соединение в очищенном виде из извлекающего сжиженного пара.
14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что он дополнительно включает

- дополнительное добавление указанного органического соединения к указанному выделенному фильтрату для осаждения или соосаждения солей указанного органического соединения с одной или более примесями, содержащимися в выделенном фильтрате;

- разделение осажденных или соосажденных веществ в виде отфильтрованного кека и нового фильтрата;

- извлечение паром органического соединения из отфильтрованного кека и вывод концентрата примесей.
15. Способ по любому из пп. 1-14, отличающийся тем, что предусматривает

- первый этап добавления вышеназванного органического соединения в жидкую среду в количестве, достаточном для изменения растворимости одной или нескольких присутствующих в жидкой среде примесей, вызывая их осаждение или соосаждение;

- разделение одной или нескольких, выпавших в осадок или соосажденных примесей;

- второй этап добавления в оставшуюся жидкую среду вышеназванного органического соединения, общее количество которого, с учетом первого этапа добавления, является достаточным для осаждения указанного продукта равновесной реакции;

- разделение фильтрованием осадка и фильтрата;

- извлечение вышеуказанным паром вышеуказанного органического соединения из осадка и

- отбор в выделенной и очищенной форме указанной фосфорной кислоты и/или ее производных.
16. Способ по любому из пп.1-13 и 15, отличающийся тем, что жидкая среда является водным раствором неочищенной фосфорной кислоты, и предусматривающий

- добавление в этот раствор анилина или его производных, возможно в неочищенном виде, для получения концентрации, достаточной для осаждения фосфата анилина или его производных;

- выделение фосфата органического соединения в виде отфильтрованного кека;

- удаление фильтрата, содержащего примеси;

- извлечение паром чистого анилина или его производных из отфильтрованного кека и

- отбор очищенной фосфорной кислоты.
1 7. Способ по п. 1 6, отличающийся тем, что дополнительно он включает

- сернокислое травление фосфатной руды для образования травильного раствора;

- добавление в травильный раствор первой части вышеуказанного количества анилина или его производных для получения значений рН от 1,3 до 5, предпочтительно от 2,0 до 3,5, при которых осуществляется осаждение сульфата кальция;

- разделение фильтрованием сульфата кальция в чистом виде и фильтрата в виде водного раствора фосфорной кислоты и

- добавление к этому раствору второй части вышеуказанного анилина или его производных, общее количество которых, с учетом первой части, является достаточным для осаждения фосфата анилина или его производных.
18. Способ по любому из пп. 16 или 17, отличающийся тем, что предусматривает предварительное установление концентрации Н₃РО₄ от 7 до 40% в водном растворе фосфорной кислоты, в который добавляют анилин или его производные в количестве, достаточном для осаждения фосфата анилина или его производных.
19. Способ по любому из пп.1-13 и 15, отличающийся тем, что жидкой средой является водный раствор неочищенной фосфорной кислоты, причем в этот раствор добавляют анилин или его производные, возможно в неочищенном виде, в количестве достаточном для осаждения фосфата анилина или его производного, отделяют этот фосфат анилина или его производного в виде осадка, удаляют фильтрат, содержа15 щий примеси, вытесняют анилин или его производные из осадка при помощи щелочных или азотных соединений, извлекают при помощи пара чистый анилин или его производные из осадка и отводят очищенную соль фосфорной кислоты из этих щелочных или азотных соединений.
20. Способ по любому из пп.16-18, отличающийся тем, что дополнительно предусматривает

- добавление в этот выделенный фильтрат анилина или его производных, возможно, в неочищенном виде, для получения концентрации, достаточной для осаждения и/или соосаждения солей анилина или его производных и одной или нескольких примесей;

- разделение осадка и/или соосадков в виде отфильтрованного кека и нового фильтрата;

- извлечение при помощи пара чистого анилина или его производных из отфильтрованного кека и

- отбор концентрата примесей.