NL7907255A - Werkwijze voor het bereiden van een gedesulfateerd fosforzuur ten behoeve van de voedingsmiddelindustrie. - Google Patents

Description

* ••“csr vo 8312:

Titel: Werkwijze voor het "bereiden van een gedesulfateerd fosforzunr ten "behoeve van de voedingsmiddelindust rie.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwij ze voor het verwij deren van sulfaat ionen uit een onzuiver fosforzuur en meer in het "bijzonder op het verwijderen van sulfaationen in de loop van de zuivering van het onzuivere zuur door middel van een vloeistof/ 5 vloeistof-extractieprocêdê. Zij heeft eveneens betrekking op het verkrijgen van een gezuiverd en sterk gedesulfateerd fosforzuur, verkregen, uitgaande van een ruw fosforzuur van de natte weg, dat bruikbaar is in de humane voedingsmiddelindust rie.

Het is bekend, dat men fosforzuur kan bereiden volgens een 10 procédé van de natte weg, omvattend de aantasting van een gefosfa— teerd mineraal met behulp van een sterk zuur, zoals zwavelzuur. Na afscheiding door filtratie van het onoplosbare materiaal en het gevormde gips, verkrijgt men een oplossing van onzuiver fosforzuur, die vele anionische en kationische verontreinigingen bevat en met 15 name sulfaationen, afkomstig van de overmaat zwavelzuur, die bij de aantasting van het mineraal is gebruikt om een maximaal solubile-ringsrendement van het calciumsulfaat te verkrijgen. Voor het verkrijgen van een waterige oplossing van een betrekkelijk gezuiverd fosforzuur, voert men in het algemeen vervolgens een vloeistof/ 20 vloeistof-extraetie op het ruwe zuur uit met behulp van een organisch oplosmiddel, dat in hoofdzaak niet oplosbaar is in water, zoals alkylfosfaten of C^-C^-alifatische alcoholen. Gedurende deze extractie zal, rekening houdend met de verdelingscoëfficiënten van de zuren over de waterige en de oplosmiddelfase, een belangrijk deel 25 van de sulfaationen de fosfaationen in de organische fase volgen.

Na wassen van de met zuren beladen organische fase met water of verdund fosforzuur, wordt de organische fase opnieuw geëxtraheerd met water voor het verschaffen van een waterige oplossing van gezuiverd fosforzuur, dat echter een niet verwaarloosbaar gehalte aan zwavel- .

30 zuur bezit. Zo bevat in het Franse octrooischrift 1.531. M3? de fos-forzuuroplos sing, verkregen als resultaat van de werkwijze na extractie met trihutylfosfaat, bij aanwezigheid van een overmaat zwavelzuur, om het extractierendement van het fosforzuur te verbeteren 7907255 o *y * -2- een H^SO^-gehalte, betrokken op het PgQ^ van 0,5$, zijnde 5.000 dpm. Door te verten onder kritische omstandigheden verkrijgt men volgens deze verkvijze ten hoogste een gewichtsgekalte aan S0^~, betrokken op het P20^, van 500-1000 dpm.

5 In de humane voedingsmiddelindustrie is echter meer en meer vraag naar een sterk gedesulfateerd fosfor zuur, dat minder dan 100 dpm SOjj- per gewicht, betrokken op het PgO^. bevat. Dat is met name het geval voor bepaalde niet-alcoholische dranken, waarbij een SOj^-gehalte groter dan 100 dpm geboden is door de heersende wetge-10. ving.

Doel van de onderhavige uitvinding is werkwijzen aan de hand te doen voor het behandelen van een in hoofdzaak in water oplosbare organische fase en die fosforzuur en zwavelzuur bevat, met een waterige oplossing, die bariumionen bevat.

15' De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het behandelen in tegenstroom van een organische oplossing van een in hoofdzaak in water onoplosbaar organisch oplosmiddel en dat fosforzuur en zwavelzuur bevat, achtereenvolgens in een eerste vloeistof/ vloeistof-contactzone met een waterige oplossing, afkomstig van de 20 navolgend te noemen derde contactzone, gevolgd door het scheiden van de fasen, daarna een tweede vloeistof/vïoeistof-contactzone met een waterige oplossing, die bariumionen bevat, waardoor men de sulfaationen uit de organische fase extraheert en het bariumsulfaat neerslaat in de waterige fase, gevolgd door het scheiden van fasen 25 en daarna in een derde vloeistof/vloeistof-contactzone met water gevolgd door fasenscheiding, waardoor men als produkt een organische oplossing van het fosforzuur, die minder dan 100 dpm per gewicht sulfaationen, betrokken op het fosforzuur, uitgedrukt als PgO^ bevat, wint.

30 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de te kening. De organische fosforzuuroplossing, die zwavelzuur bevat, wordt toegevoerd bij (1) in een eerste contact-zone (2). Eveneens voert men toe bij (2) een waterige oplossing (T), afkomstig van de derde contactzone, zoals nader zal worden verklaard. Ia scheiding 7 STO 7 2 5 5 ---------------_3_ van de fasen voedt de uitgaande organischs oplossing een tweede vloeistof/vloeistof-contactzone, waarin zij wordt behandeld met een oplossing (9l, die hariumionen bevat. ïïa scheiding van de vloeibare fasen in deze tweede zone wordt de waterige oplossing, die 5 neergeslagen bariumsulfaat bevat geleid in een scheidingstoestel (11}, waarin men het vaste bariumsulfaat via (12) verwijdert en het filtraat, na toevoeging van bariumionen bij (13} de waterige fase (9) vormt, die de zone (3) voedt. Voorts wordt de organische fase, die de contactzone (3) verlaat een derde zone (U), waarin 10 zij in aanraking wordt gebracht met water of een waterige fosfor-zuuroplossing (6). Ea scheiding van de fasen in deze derde zone, vormt de bij (5) uitgaande organische fase de productie. Deze ondergaat vervolgens een wiöningsbehandeling voor het fosforzuur, bij voorbeeld door extractie met water of een hydroxydeoplossing of 15 alkalimetaal—, ammonium— of het alkalimetaalfosfaat, welke behandeling geen deel van de uitvinding uitmaakt.

Volgens de uitvinding verstaat men onder in hoof&zaak niet in water oplosbaar organisch oplosmiddel·,-oplosmiddelen, die geschikt zijn fosforzuur uit zijn waterige oplossing te extraheren, 20 zoals fosforzuurtriesters van eenwaardige alcoholen en C^-C^-alifatische alcoholen. Onder deze oplosmiddelen worden tributyl-fosfaat en isobutanol geprefereerd. De organische fase, die bij de werkwijze wordt gebruikt, is in het algemeen afkomstig van de extractie van een langs de natte weg verkregen ruw fosforzuur. Zij 25 bevat, behalve het oplosmiddel, fosforzuur in een concentratie van algemeen 20 tot 200 g/1 E^PO^, zonder dat deze grenzen beperkend zijn. Evenzo bevat zij zwavelzuur in een gehalte van in het algemeen 0,01-10 g/l fase.

Onder vloeistof/vloeistof-contact zone verstaat men volgens 30 de uitvinding de in de techniek welbekende toestellen, zoals men— gers-decanteurs, gevulde of gepulseerde kolommen of elk ander geschikt toestel, waarbij het contact bij voorkeur in tegenstroom is. Gewoonlijk bestaan de contactzonen uit batterijen van dergelijke toestellen in series geschakeld. Aldus kan bij wijze van voorbeeld 7907255 - * .......... ..... X " de contactzone (2) een of twee mengers-decaateurs bevatten, de zone (3l een of twee mengers-decenteurs- en de zone (U) een menger-decanteur of meer.

De verhoudingen van de debieten van de organische fase tot 5 de waterige oplossingen in de contactzonen zijn niet-kritisch.

Echter zal voor het verkrijgen van de zuiverheid met betrekking tot het SO^, terwijl tevens een goed rendement aan fosforzuur aanwezig is, de verhouding in de zonen (2) en (^) in het algemeen liggen tussen 5/1 en 20/1. De verhouding van de fasen in de zone (3) is niet kritisch voor het rendement en de zuiverheid van het fosforzuur, maar ligt in het algemeen tussen 2/1 en 20/1. De temperatuur in de contactzonen is niet-kritisch. Echter werkt men gewoonlijk tussen omgevingstemperatuur en 70°C.

De waterige oplossing die de contactzone (3) voedt bevat 15- bariumionen. De concentratie aan barium van een waterige oplossing is niet kritisch. Echter‘zal zij zodanig worden berekend, dat er een stoechiometrische overmaat bariumionen is ten opzichte van het in de organische fase aanwezige zwavelzuur, rekening houdend met de verhouding van de debiet en van de fasen. Zo zal in de prak-20 tijk de oplossing gewoonlijk barium bevatten in een gehalte van bij voorkeur tussen ^0 en 0,2 g/1 oplossing. De bariumionen worden ingebracht door middel van een van zijn zouten, zoals carbonaat enz. of in de vorm van bariet.

Na· contact van de fasen in de contact zone (3) bevat de wa-25 terige fase een fijn neerslag van bariumsulfaat. Na scheiding van de fasen wordt de waterige fase behandeld in een bekend scheidings-toestel, zoals een centrifuge of een geschikt filtratietoestel, dat eventueel een voorlaag bevat, zoals een filtratielaag, die bij voorbeeld talk of fijn siliciumdioxyde bevat. Het volgens de uit-30 vinding in de waterige fase verkregen neerslag van bariumsulfaat is een fijn precipitaat, dat goed in de waterige fase gesuspendeerd blijft en dientengevolge geen aanleiding geeft tot hinderlijke afzettingen in de contact zone. Na afscheiding van het bariumsulfaat en de waterige fase, corrigeert men het gehalte aan bariumionen 790 725 5 . _5_........

* ·£ van laatstgenoemde door een toevoeging van Bariumionen hetzij in vaste vorm, zoals BariumcarBonaat of Bariet, hetzij in de vorm van een waterige Barietoplossing. Daarna wordt de oplossing naar de zone (3} gerecireuleerd. Uiteraard zal de Barium-Bevattende waterige 5 fase Bij het opstarten van de werkwijze zich. verrijken aan fosforzuur, door extractie daarvan in de zone (3} om te tenderen naar een constante waarde, geconditioneerd door het H^PO^-gehalte van de organische fase. Eventueel gebruikt men om de overdracht aan H^PO^ te verminderen een oplossing van Bariumionen, die fosforzunr Bevat.

10 De de zone (3) verlatende organische fase wordt geleid in de zone (¼} waarin zij met water in tegenstroom wordt gewassen.

De zone (h) omvat ten minste een mengér-decanteur, maar Bij voorkeur twee of meer, dit om het Bariumsulfaat, dat door de organische fase Bij het verlaten van de zone (3) zou kunnen zijn mee-15 gesleept, te verwijderen. Mén wint Bij (5) een organische fase van fosfor zuur waarvan het gehalte aan H^POj^ in het algemeen ligt tussen 10 en 200 g/l en dieH^SO^ Bevat in een gewicht sgehalte, Betrokken op het PgOcj. kleiner dan 100 dpm. Het rest-gehalte aan Barium van de organische fase is zodanig, dat de verhouding Ba/P^O^ in het 20 algemeen ligt tussen 10 en 3 dpm, en Bij voorkeur kleiner is dan 5 dpm.

De organische fase (5) wordt vervolgens onderworpen aan een verdere Behandeling voor het winnen van het H^PO^, hetzij in de vorm van een waterige fosforzuuroplossing of een van de zouten daar-25 van.

De de zone (k) verlatende fase (J) die een licht precipitaat van. Bariumsulfaat kan Bevatten en die in het algemeen wordt gerecir-culeerd naar de Beginexfcractie tezamen met ruw fosforzuur.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van onder-30 staande voorheelden. De percentages. heBBen Betrekking op het gewicht, tenzij anders vermeld.

Vergelijkend voorbeeld I

Men Behandelt een fosforzuur van de natte weg, verkregen aantasting van een Marokkaans fosfaat met zwavelzuur met de volgende 35 eigenschappen: 7907255 -------------------------

Dichtheid T ,52 P20? H5,5 %

HgSOj^ 2,3 % ijzer 0,20 # 5 aluminium 0,13 #

Het zuur wordt in een batterij van mengers-decanteurs in tegenstroom in aanraking gebracht met tributylfosfaat.

Het tributylfosfaatexfcract bevat 110 g/1 ÏÏ^PO^ en 1,5 g/1 HjjSO^* Men wast het in tegenstroom in een batterij met zes men-10 gers-dicanteurs met water, waarbij de verhouding van de debieten organische fase/waterige fase 13 bedraagt bij een temperatuur van 60°C.

Ha zijn verlaten van de batterij bezit de organische fase een gewicht sgehalte SO^/PgO^ van 950 dpm.

15 Voorbeeld I

Men neemt hetzelfde organische extract als in het vergelijkende voorbeeld . I en behandelt het volgaas de uitvinding bij de-. tSTfde tëmïfëratüur. De organische "fase wordt behandeld' in tégen- stroom in de zone (2), bestaande uit een batterij van twee mengers— 20 decanteurs, door de waterige oplossing, afkomstig van de zone (b) met een debietverhouding organische fase/waterige fase van 11/0,8. Ha scheiding van de fasen voedt de organische fase de batterij (3), bestaande uit twee mengers-decanteurs waarin zij in aanraking wordt gebracht met een waterige oplossing, bevattend; 25 Η3?0^ 1*0 % bariumionen 7 g/1 waarbij de verhouding van de debieten organische fase/waterige fase 3/1 is.

Na scheiding van de fasen wordt de waterige fase, die het 30 BaSO^-precipitant bevat, gefiltreerd onder druk in een filter met voorlaag van siliciumdioxyde en asbest. Het filtraat wordt opnieuw beladen met bariumionen door toevoeging van bariumcarbonaat in een hoeveelheid van 7 g/1 barium en de oplossing wordt gerecirculeerd naar de zone. De de zone (3) verlatende organische fase voedt een 7907255 - -? batterij (¾} van. drie méngers-decanteurs, waarin zij in aanraking word* gebracht met water, waarbij de verkonding van de debiet en van de fasen identiek, is· aan die van de zone (2). tfa scheiding voedt de de verlatende waterige fase de zone (2), terwijl men de 5 organische fase wint, die de produktie vorm en waarvan de samenstelling als volgt is: 70 g/1 E^Ok O.OOU g/1

Ba 0,00015^ (g/1- 3dpm/PgO^) 10 De organische fase wordt vervolgens geëxtraheerd met water om het zich erin Bevindende fosforzuor te winnen.

De verkregen waterige oplossing is Bruikbaar in de voe-dingsmiddelindustrie met name Bij de Bereiding van niet-alcoho-lische dranken.

# 790 72 5 5

Claims (5)

1. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het organische oplosmiddel van de organische fase wordt gekozen uit tri-alkylfosfaten en C^-C^-alifatische alcoholen.
2. 3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de organische fase een H^PO^-concentratie bezit tussen 20 en 200 g/1 en een H^SO^-concentratie tussen 0,01 en 10 g/l. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de drie contact zonen elk ten minste een menger-decanteur omvatten. 25 5· Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de verhoudingen van de debieten organische fase/waterige fase in de eerste en derde zone ligt tussen 5/1 en 20/1 en dat de verhouding in de tweede zone ligt tussen 2/1 en.20/1.
3. 6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de 30 waterige fase die de tweede contactzone binnentreedt, een concentratie aan hariumionen bevat bij voorkeur tussen 0,2 en ^0 g/l fase.
4. 7. Werkwijze volgens conclusie 6t met het kenmerk, dat de de 7907255 -9- tweede contact zone verlatende waterige fase en die een barium-sulfaatneerslag bevat, wordt gefiltreerd en vervolgens bet fil-traat wordt gerecirculeerd na opnieuw met bariumionen te zijn beladen ter voeding van genoemde tweede contact zone.
5. 8. Werkwijze volgens- conclusies 1-7» met bet kenmerk, dat een organische fosforzuurbevattende fase wordt verkregen, waarvan de SOjj/PgQ^-verhouding kleiner is dan 100 dpm, welke bruikbaar is in de humane voedingsmiddelindustrie. * * 7907255 %- A / \ lo V CO _ s in. L_<L £ m^/ _____ G) ^ r—I—,,—j—^-1 fO w ^ J ---o -p- u ,___cr—1 2Ί OJ 'N- J" RH0HE-P0ULMC IITOUSTRIES 790 7 2 5 5 00