PL100338B1 - Sposob wytwarzania kwasu fosforowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu fosforowego metoda dwuhydratowa i pólhydrato- wa przez roztwarzanie fosforytów kwasem siarkowym.

Znane sa sposoby wytwarzania kwasu fosforowego przez roztwarzanie fosforytów kwasem siarkowym, w których krystalizuje sie dwuwodny lub pólwodny siarczan wapnia. Uzyskuje sie mieszanine kwasu fosforowe¬ go, siarczanu wapnia, czesci nie roztworzonych w kwasie oraz zwiazków pierwiastków wystepujacych w fosfory¬ tach. Mieszanine te rozdziela sie przez filtracje i uzyskuje kwas fosforowy. Podczas roztwarzania fosforytów kwasem siarkowym wydzielaja sie duze ilosci piany, która prztlewa sie z reaktorów lub z wyparki adiabatycznej Powstaja wskutek tego straty surowców, gdyz piana zawiera glównie kwas fosforowy.

W znanych sposobach zapobiega sie gwaltownemu narastaniu piany przez stosowanie mieszadel o specjal¬ nej konstrukcji oraz dodawanie do pulpy znanych srodków przeciwpieniacych takich jak kwas oleinowy, alkohol oleinowy, alkohol oleocetylowy, poliakryloamid wystepujacy pod nazwa handlowa „Gigtar". Wszystkie te znane srodki sa skuteczna tylko przez okreslonej intensywnosci roztwarzania fosforytów, a po jej przekroczeniu obserwuje sie narastanie i przelewanie sie piany Wydajnosc roztwarzania fosforytów kwasem siarkowym w ukladzie czteroreaktorowym z wyparka adiabatyczna nie przekracza 30 kg fosforytu na 1 m3 reaktorów na godzine. Prowadzenie tego procesu z wieksza wydajnoscia nie jest mozliwe wskutek zaburzen spowodowanych przelewaniem sie piany.

Z innych srodków przeciwpieniacych znane sa np, oleje metylosilikonowe wystepujace pod nazwa handlowa „Silipiany". Oleje te zalecane sa do stosowania tylko w srodowisku obojetnym, gdyz w srodowisku kwasnym i alkalicznym ulegaja one hydrolizie i nie wykazuja wlasciwosci gaszenia piany. Z tych wzgledów „Silipianów" nie stosuje sie w produkcji kwasu fosforowego.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania kwasu fosforowego z zastosowaniem odpowied¬ nich zwiazków przeciwpieniacych w obecnosci których nie narasta piana i dzieki temu mozna prowadzic proces roztwarzania fosforytów kwasem siarkowym zwieksza intensywnoscia w stosunku do objetosci stosowanych reaktorów.2 100 338 v W sposobie wedlug wynalazku wprowadza sie do pulpy podgrzanej do temperatury od 65—100°C obok znanych zwiazków przeciwpieniacych emulsje wodna oleju metylosil ikonowego wystepujacego pod nazwa handlowa „Silipian E-2" w ilosci od 0,01 do 0,2 kg na 1 t fosforytu. Nieoczekiwanie stwierdzono, ze „Silipian E-2" wprowadzony w procesie roztwarzania fosforytów kwasem siarkowym do goracej pulpy posiadajacej temperature od 65—100°C dziala niszczaco na piane. „Silipian E-2" w goracej pulpie zmienia w korzystny sposób zjawiska towarzyszace wydzielaniu sie gazów oraz przebieg wrzenia pulpy pod obnizonym cisnieniem przy jej adiabatycznym chlodzeniu. Nastepuje zmiana stanu rozproszenia substancji organicznych zawartych w fosforytach do stopnia przy którym nie powstaje trwala piana w reaktorach a przy adibatvcznym chlodzeniu w wyparce pulpa wrze powierzchniowo bez spieniania sie. Stwierdzono takze, ze najlepsze gaszenie piany w reaktorach uzyskuje sie jezeli „Silipian E-2" wprowadza sie do goracej pulpy ze znanymi srodkami przeciwpieniacymi takimi jak; kwas oleinowy, alkohol oleinowy, alkohol olceocetylowy, „Gigtar".

W celu wyjasnienia tego zjawiska przeprowadzono szereg badan w których rózne oleje metylosiIikonowe w tym takze „Silipian E-2" dodawanp do zimnej pulpy, która nastepnie podgrzewano do temperatury od 65—100°C mieszano i przepompowywano w ukladzie zamknietym skladajacym sie z czterech reaktorów i wyparki adiabatycznej. Nie zaobserowano jednak zadnego korzystnego oddzialywania olejów metylosilikono- wych na gaszenie piany, Doswiadczenie to powtórzono dodajac wymienione powyzszej oleje metylosiIikonowe do pulpy podgrzanej do temperatury od 65— 100°C. Nieoczekiwanie wówczas stwierdzono, ze dodatek „Silipianu E—2" skutecznie gasi piane. Goraca pulpe zawierajaca Silipian E-2 chlodzono nastepnie do temperatury pokojowej i ponownie podgrzewano, mieszano i przepompowywano w ukladzie reaktory — wyparka adiabatycz¬ na. Doswiadczenie to powtarzano kilkakrotnie stwierdzajac kazdorazowo skuteczne gaszenie piany. Z badan tych wynika, ze „Silipian E—2" reaguje w goracej pulpie tworzac trwaly zwiazek posiadajacy wlasnosci gaszenia piany. Przeprowadzono nastepnie badania majace na celu okreslenie maksymalnej intensywnosci prowadzenia procesu roztwarzania fosforytów kwasem siarkowym przy zastosowaniu znanych srodków przeciwpieniacych oraz sposobem wedlug wynalazku.

Proces roztwarzania fosforytów prowadzono w temperaturze 72—80°C w aparaturze czteroreaktorowej polaczonej szeregowo w obiegu zamknietym w wyparke adiabatyczna przy czym w wyparce utrzymywano próznie 0,8 at W badaniach tych przy zastosowaniu znanych srodków przeciwpieniacych oznaczono krytyczne obciazenie reaktorów przy którym nastepowalo przelewanie sie piany, w sposobie wedlug wynalazku — obciaze¬ nie przy którym ekstrakcja i krystalizacja przebiegala najbardziej prawidlowo Wyniki Badan zestawiono w tabeli.

Srodek przeciwpien. kg/t fosfor.

Kwas oleinowy 1,5 kg Alkohol oleinowy 1,5 kg Alkohol oleocetylowy 1,5 kg • „Gigtar" 0,5 kg substancji czynnej Kwas oleinowy 1 kg i Silipian E-2 0,01 kg Alkohol oleinowy. 1 kg, i Silipian E-2 0,01 kg Alkohol oleocetylowy 1,5 kg i Silipian E-2 0,01 kg „Gigtar" 0,5 kg i Silipian E-2 0,01 kg Ilosc dodawanego fosforytu wkg/m3/god Maroko II 23 23 < 18 23 Togo 23 33 Iz." ¦' Taiba 23 33 Przelewanie sie piany w reaktorach przelewa¬ nie sie piany przelewa sie piany przelewanie sie piany przelewanie sie piany brak brak brak brak w wyparce adiabatycznej okresowe przerzuty przy temp. reakcji pow. 74°C okresowe przerzuty przy temp. reakcji pow. 74°C okresowe przerzuty przy temp. reakcji pow. 74°C silne przerzuty brak brak brak brak100338 3 Z tabeli powyzszej wynika, ze sposobem wedlug wynalazku mozna prowadzic proces roztwarzania fosforytów kwasem siarkowym z zwieksza intensywnoscia, w stosunku do znanych metod, przy czym tworzaca sie piana przestala ograniczac wydajnosc tego procesu.

Sposobem wedlug wynalazku mozna prowadzic roztwarzanie fosforytów zwieksza intensywnoscia niz podano w tabeli w przypadku rozwiazania zagadnien intensywniej krystalizacji fosfogipsu co wymaga jednak zmian aparaturowych.

Stosowanie sposobu wedlug wynalazku umozliwia wydajne adiabatyczne chlodzenie pulpy w wyparce, w której w skutek obnizonego cisnienia ciecz wrze bardzo intensywnie. Sposób ten mozna stosowac w dwuhydrato- wej metodzie wytwarzania kwasu fosforowego i wówczas reakcje prowadzi sie w temperaturze od 65-78°C oraz w metodzie pólhydratowej, w której roztwarza sie fosforyt kwasem siarkowym w temperaturze od 78 do 100°C.

W efekcie tak prowadzonego procesu roztwarzania fosforytów kwasem si?rkowym nastepuje intensyfikacja produkcji kwasu fosforowego przez zwiekszenie wymiany masy i ciepla w ukladzie reaktory — wyparka adiabatyczna.

W znanych sposobach wytwarzania kwasu fosforowego nie jest mozliwe prowadzenie procesu z tak duza intensywnoscia. Dodatkowa zaleta wynalazku jest unikniecie strat surowców i innych szkód, które powstaja w konwencjonalnych metodach przy przelewaniu sie piany.

Sposób wedlug wynalazku objasniony jest w nastepujacych przykladach.

Przyklad I. Do ukladu skladajacego sie z 4 reaktorów wyposazonych w mieszadla i polaczonych ze soba szeregowo wprowadza sie w sposób ciagly liczac na 1 m3 objetosci reaktorów i na godzine pracy 35 kg zmielonego fosforytu „Maroko II" o rozdrobnieniu pozostalosc na sicie o wymiarze boku oczka kwadratowego 0,14 mm nie wiecej niz 10%, 62,7 kg 60% kwasu siarkowego, 1 kg kwasu oleinowego oraz 0,001 kg „Silipianu E—2", który dodaje sie do goracej pulpy posiadajacej temperature od 65 do 78°C. Pulpa przeplywa w obiegu zamknietym z pierwszego do czwartego reaktora, z którego przepompowuje sie ja do wyparki adiabatycznej i nastepnie kieruje do pierwszego reaktora. Reakcja przebiega w temperaturze od 65 do 78°C i krotnosci cyrkulacji równej 10 na godzine. Powstaje w tych warunkach kwas fosforowy i dwuwodny siarczan wapnia, które odprowadza sie w sposób ciagly z czwartego reaktora i przerabia dalej znanymi sposobami Uzyskuje sie 97% przemiane zwiazków fosforu z fosforytu na kwas fosforowy. Podczas reakcji utworzyla sie w reaktorach cienka warstwa piany, która jednak nie narastala i nie powodowala trudnosci technologicznych. W wyparce adiabatycz¬ nej piana w ogóle nie tworzylasie. , .

Przyklad II. Do reaktora wyposazonego w mieszadla i polaczonego w obiegu zamknietym z wyparka adiabatyczna dodaje sie w sposób ciagly w przeliczeniu na 1 m3 jego objetosc i na godzine 50 kg fosforytu Maroko II o przemiale — pozostalosc na sicie o wymiarze boku oczka kwadratowego 0,14 mm nie wiecej niz %,61,5% kg 98% kwasu siarkowego, 1 kg kwasu oleinowego oraz 0,001 kg „Silipianu E-2" który wprowadza sie do goracej pulpy posiadajacej temperature od 78 do 100°C. Pulpe przepompowuje sie w obiegu zamknietym pomiedzy reaktorem i wyparka adiabatyczna z krotnoscia cyrkulacji równa 10 na godzine. Powstaje w tych warunkach kwas fosforowy i pólwodny siarczan wapnia które w sposób ciagly odprowadza sie z reaktora i dalej przerabia znanymi sposobami. Uzyskuje sie 98,5% przemiane zwiazków fosforu z fosforytu na kwas fosforowy.

Podczas reakcji powstala w reaktorze cienka warstwa piany, która nie narastala i nie powodowala trudnosci technologicznych, a w wyparce adiabatycznej piana w ogóle nie tworzyla sie.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania kwasu fosforowego przez roztwarzanie fosforytów kwasem siarkowym przy zastoso¬ waniu jako srodków przeciwpieniacych alkoholu oleinowego, kwasu oleinowego, alkoholu oleocetylowego, poliakryloamidów, znamienny tym, ze do pulpy podgrzanej do temperatury od 65-100°C dodaje sie obok znanych srodków przeciwpieniacych emulsje wodna oleju metylosi I ikonowego w ilosci 0,01—0,2 kg na tone fosforytu.