EA015200B1

EA015200B1 - Способ концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты

Info

Publication number: EA015200B1
Application number: EA200900465A
Authority: EA
Inventors: Владимир Васильевич Давыденко; Лев Иванович Коршунов; Борис Владимирович Левин; Наталья Константиновна Митюшина; Владимир Сергеевич Сущёв
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2011-06-30
Also published as: EA200900465A1

Abstract

Изобретение относится к области концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты, широко используемой в производстве комплексных удобрений, фосфорных солей и кормовых фосфатов. Способ концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты, включающий её упаривание в выпарном аппарате при смешении с водным компонентом, абсорбцию фтора из сокового пара, выходящего из выпарного аппарата. В качестве водного компонента используют водный раствор, который вводят в зону с избыточным давлением циркуляционного контура выпарного аппарата в количестве 0,2-0,4 т на 1 т PO, а соковый пар выводят при содержании фтора, равным 0,8-1,2.

Description

Изобретение относится к области концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты, широко используемой в производстве комплексных удобрений, фосфорных солей и кормовых фосфатов.

Известные способы концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты основаны на обеспечении интенсифицирования процесса обесфторивания и протекают по одному из двух вариантов.

Так как движущей силой процесса обесфторивания является разность между равновесным содержанием фтора над фосфорной кислотой и содержанием фтора в соковом паре на выходе из выпарного аппарата, то и известные разработанные способы направлены на увеличение этой разности.

Известен целый ряд способов, основанных на увеличении содержания фтора над кислотой за счёт добавления в неё различных обесфторивающих добавок.

Так, например, в авторском свидетельстве СССР № 1414775, кл. С01В 25/234, 1973 г. в качестве добавки используют окисиэтилидендифосфоновую кислоту.

В авторском свидетельстве СССР № 1255565, кл. С01В 25/234, 1966 г. в качестве обесфторивающей добавки используют смесь натриевых или калиевых солей высших жирных кислот, смоленых солей и лигнина.

В патенте США № 3193351, кл. 23-165, 1965 г. упарку ведут в присутствии соединений активного кремния.

В авторском свидетельстве СССР № 542722, кл. С01В 25/22, 1975 г. в качестве соединения активного кремния используют §Ю₂. Этот способ включает подачу упаренной осветлённой экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) в вакуум-выпарной аппарат, концентрирование её и вывод сокового пара на очистку от фтора в систему абсорбции. Оксид кремния предварительно добавляют в подупаренную фосфорную кислоту.

Все эти способы обладают, прежде всего, одним недостатком - введением в фосфорную кислоту посторонних веществ, что приводит к усложнению процесса из-за необходимости очистки сокового пара, а также возможное загрязнение продукта посторонними веществами.

Наиболее перспективными являются способы, использующие второй вариант интенсифицирования процесса обесфторивания, а именно за счёт снижения фтора в соковом паре, выходящем из выпарного аппарата, в результате разбавления сокового пара.

Предлагаемый нами способ концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты также основан на этом принципе интенсифицирования процесса.

В качестве прототипа нами взят способ концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты, описанный в патенте США № 3544269, кл. 23-165, 1970 г., включающий её упаривание в выпарном аппарате при смешении её с водным компонентом и абсорбцию фтора из сокового пара, выходящего из выпарного аппарата. Выпарной аппарат состоит из двух частей: вакуумного испарителя и циркуляционного контура. По этому способу в качестве водного компонента берут острый пар, который подают на смешение с фосфорной кислотой в вакуум-испаритель в зону с давлением 0,9933-0,953 атм. Процесс упарки ведут при температуре 80-100°С.

Недостатком способа является то, что использование острого пара и подача его в вакуумиспаритель проворицирует возможность гидроударов и соответственно нарушает работу выпарного аппарата. Кроме того, процесс требует предварительного получения острого пара, а также дополнительное устройство для подачи его в вакуум-испаритель. При этом трудно устранить неравномерность подачи острого пара в объём вакуум-испарителя. Всё вышесказанное приводит к усложнению процесса, повышенному расходу энергии и острого пара.

Нами поставлена задача упростить технологический процесс, снизить удельные энергозатраты и при этом сохранить высокую степень обесфторивания.

Задача решена в предлагаемом способе концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты, включающем её упаривание в выпарном аппарате при смешении с водным компонентом, абсорбцию фтора из сокового пара, выходящего из выпарного аппарата. В качестве водного компонента используют водный раствор, который вводят в зону с избыточным давлением циркуляционного контура в количестве 0,2-0,4 т на 1 т Р₂О₅, а соковый пар выводят при содержании фтора, равном 0,8-1,2% Р. В качестве водного раствора используют либо воду, либо конденсат сокового пара, содержащих не более 0,2% Р.

Сущность способа заключается в следующем. Подачу водного компонента (воды или конденсата) осуществляют в зону цуркуляционного контура, при этом увеличивается движущая сила процесса обесфторивания, т. к. движущей силой процесса является разность между равновесным содержанием фтора над кислотой в выпарном аппарате (который зависит от содержания в кислоте Р₂О₅, Р и температуры ЭФК) и содержанием фтора в соковом паре, выводимым из выпарного аппарата. При подаче водного раствора в циркуляционный контур выпарного аппарата концентрация фтора в соковом паре снижается, что приводит к выделению дополнительного количества фтора из ЭФК и снижению содержания фтора в ЭФК. При снижении количества воды разбавления ниже 0,2 г на 1 т Р2О5 исходной ЭФК, степень обесфторивания ЭФК недостаточна, содержание Р в ЭФК выше требуемого, поэтому поставленная цель не достигается. При увеличении количества воды разбавления выше 0,4 г на 1 т Р2О5 исходной кислоты возрастают удельные энергозатраты на испарение дополнительного количества водного раствора и на конденсацию дополнительного количества сокового пара.

- 1 015200

Вторым важным фактором для достижения необходимого результата является содержание фтора в соковом паре на выходе из выпарного аппарата. При содержании фтора в соковом паре ниже 0,8% Р общее количество удаленного с соковым паром фтора уменьшается, снижается расход исходной ЭФК и, следовательно, снижается производительность по 100% Р₂О₅, в результате чего удельные энергозатраты увеличиваются и поставленная цель не достигается.

При увеличении в соковом паре содержания фтора выше 1,2% Р поставленная цель не достигается из-за снижения движущей силы процесса, что приводит к снижению степени обесфторивания и снижению величины Р/Р в кислоте ниже требуемой величины.

Способ проиллюстрирован следующим примером.

Исходную фосфорную кислоту с концентрацией 53,5% Р₂О₅, содержащую 0,36% Р и 0,38% твердых взвесей подают в циркуляционный контур выпарного аппарата в количестве 1000 кг при температуре 50°С. Водный раствор в количестве 0,2 т на 1 т Р₂О₅ вводят в зону циркуляционного контура с избыточным давлением Р=1,35 атм. В циркуляционном контуре выпарного аппарата при многократной циркуляции смеси исходной ЭФК и водного раствора происходит концентрирование фосфорной кислоты и ее обесфторивание до Р/Р=67. Образовавшийся соковый пар выводят при содержании фтора в нем, равном 1,0% Р. Получается обесфторенная кислота, содержащая 58,0% Р₂О₅ и 0,19% Р, пригодная для производства кормовых фосфатов. Снижение удельных энергозатрат составляет 18,8% по сравнению с прототипом.

Снижение удельных энергозатрат происходит за счет сокращения расхода охлаждающей воды на конденсацию сокового пара (12,0 т Н₂О/1т 100% Р₂О₅ в прототипе и 1,45-1,9 т Н₂О/1 т 100% Р₂О₅ в предлагаемом способе) и за счет снижения расхода греющего пара на испарение воды (580-1400 кг Н₂О/1 т 100% Р₂О₅ в прототипе и 1,45-1,9 кг Н₂О/1т 100% Р₂О₅ в предлагаемом способе). Результаты остальных опытов представлены в следующих таблицах.

№ п/п	Кол-во водного раствора т/нат р₂о₅	Содержание в ЭФК РгОзисх	Содержание в ЭФК РгСзУпар	Содержание в ЭФК Г Иск	Содержание в ЭФК Р Упар	Р/Р Исх	Р/Р Упар	Снижение удельных энергозатрат, % по сравнению с прототипом
I	0,180	53,6	57,8	0,37	0,25	31,8	50,9	19,.2
2	0,200	53,5	58,0	0,36	0,19	32,4	67,.0	18,.8
3	0,300	53,5	57,9	0,38	0,13	30,9	95,0	18,0
4	0,400	54,0	58,5	0,40	0,10	29,7	125,0	8,2
5	0,420	54,2	58,5	0,40	0,09	29,8	143,0	Отс.
6	0,75	52,8	58,1	0,31	0,13	37,5	98,3	Отс.
7	0,80	54,1	57,9	0,32	0,15	37,2	85,0	9,1
8	1,00	54,8	58,2	0,37	0,16	32,6	80,0	18,5
9	1,20	57,0	58,0	0,39	0,18	32,2	70,9	20,2

10

1,25

50,8

57,1

0,39

0,21

28,7

59,8

| 24,3

Примеры № 1-5 выполнены для содержания фтора в соковом паре, равного 1,0% Р.

- 2 015200

№ п/п	Содержание фтора в соко-вом паре,%	Содержание в ЭФК Р2О5ИЫ	Содержание в ЭФК Ρ2θ5Υπ3ρ	Содержание в ЭФК р Исх	Содержание в ЭФК Р Улар	Р/Р Исх	Р/Р Упяр	Снижение удельных энергозатрат, %по сравнению с прототипом
6	0,75	52,8	58,1	0,31	0,13	37,5	98,3	Оте.
7	0,80	54,1	57,9	0,32	0,15	37,2	85,0	9,1
8	1,00	54,8	58,2	0,37	0,16	32,6	80,0	18,5
9	1,20	57,0	58,0	0,39	0,18	32,2	70,9	20,2
10	1,25	50,8	57,1	0,39	0,21	28,7	59,8	24,3

Примеры № 6-10 выполнены для количества водного раствора 0,300 т/на 1 т 100% Р₂О₅.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1· Способ концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты, включающий её упаривание в выпарном аппарате при смешении с водным компонентом, абсорбцию фтора из сокового пара, выходящего из выпарного аппарата, отличающийся тем, что в качестве водного компонента используют водный раствор, который вводят в зону с избыточным давлением циркуляционного контура выпарного аппарата в количестве 0,2-0,4 т на 1 т Р₂О₅, а соковый пар выводят при содержании фтора, равном 0,8-1,2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водного раствора используют либо воду, либо конденсат сокового пара, содержащие не более 0,2% Е.
4^8) Евразийская патентная организация, ЕАПВ

Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2