PL141685B2 - Method of extractive purification of phosphoric acid - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania ekstrakcyjnego kwasu fosforowego wytwa¬ rzanego metoda dwuwodzianowa przez rozklad surowców fosforowych kwasem siarkowym.Oczyszczanie ma na celu uzdatnienie tego pólproduktu dla potrzeb technologii soli fosforowych, w tym przede wszystkim trójpolifosforanu sodowego.Znane sa z publikacji w Przemysle Chemicznym (Schroeder J., Skudlarska W., Tendaj B., Zielinski S., Szczepanik A., Sikorska E.: „Oczyszczanie ekstrakcyjnego kwasu fosforowego w procesie dwuwodzianowym", Przem. Chem. 1971, 50, 417) metody straceniowe oczyszczania kwasów fosforowych. Wprowadzenie do surowego kwasu fosforowego soli metali alkalicznych, substancji zawierajacych jon wapniowy, kwas borny lub jego sole, a takze wprowadzenie zwiazków przyspieszajacych osadzanie zanieczyszczen, prowadzi do usuwania zwiazków fluoru, krzemu, siarczanów, a przede wszystkim zwiazków zelaza i glinu. W sposobach tych powstaje znaczna ilosc odpadów o ograniczonym zastosowaniu zawierajacych duza ilosc P2O5. Sposoby te mimo tych niedogodnosci i niskiej wydajnosci fosforanowej stosuje sie powszechnie w technologiach wytwa¬ rzania trójpolifosforanu sodowego.Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 119209 sposób równoczesnego wytwarzania wieloskladnikowego nawozu mineralnego i fosforanu mocznika, w którym oczyszczanie kwasu fosforowego nastepuje w wyniku wydzielania krystalicznego fosforanu mocznika praktycznie pozbawionego zanieczyszczen. Niedogodnoscia sposobu jest koniecznosc dalszego przetwarzania wysolonego osadu fosforanu mocznika, przy czym zastosowanie wytworzonych z tego pólpro¬ duktu soli ogranicza sie wylacznie do celów nawozowych i paszowych.Z polskiego opisu patentowego nr 100 380 znany jest sposób oczyszczania kwasu fosforowego metoda wysalania zanieczyszczen poprzez wprowadzenie do kwasu polarnych rozpuszczalników organicznych o nieograniczonej rozpuszczalnosci z woda i kwasem fosforowym. Wprowadzenie do kwasu metanolu, etanolu lub acetonu powoduje wysolenie soli w formie siarczanów, fluorokrze¬ mianów oraz fosforanów.Znany jest z opisu patentowego USA nr 4 053 564 sposób oczyszczania kwasu fosforowego metoda ekstrakcji kationów, w którym stosuje sie jako organiczny ekstrahent naftowe roztwory nie2 141685 mieszajacych sie z woda organicznych kwasów sulfonowych zbudowanych przynajmniej z 12 atomów wegla i przynajmniej jednego mono- lub di-podstawowego estru, kwasnego estru lub organicznego kwasu fosforowego. Przedstawione mieszaniny maja dzialanie synergistyczne, w których dodatek zwiazku fosforoorganicznego poteguje zdolnosc ekstrakcyjna mieszaniny.W przykladzie 2 w/w opisu na podstawie analizy mozliwosci ekstrakcji zanieczyszczen mine¬ ralnych z kwasu fosforowego zawierajacego 666 g P2O5 /litr, co odpowiada 44%P20s/ litr nafto¬ wym roztworom kwasu di-/etyloheksylofosforowego DEHPA/20%/, (tab. 5, próbka 8), wyka¬ zano, ze zawartosc kationów w fazie organicznej jest minimalna; wspólczynnik potencjalu K - wynosi zaledwie 0,0001, a wiec uklad taki nie nadaje sie do oczyszczania kwasu fosforowego.Niedogodnoscia tego sposobujest energochlonny sposób regeneracji rozpuszczalnika, który musi byc odparowany z fazy cieklej i ponownie uzyty do procesu wysalania.Wynalazek dotyczy sposobu oczyszczania ekstrakcyjnego kwasu fosforowego wytwarzanego metoda dwuwodzianowa przez rozklad surowców fosforowych kwasem siarkowym od zanieczy¬ szczen kationowych.Sposób wedlugwynalazku polega na tym, ze zanieczyszczenia kationowe z odfiltrowanego od fosfogipsu kwasu fosforowego o stezeniu 20-32% P2O5 usuwa sie na drodze ekstrakcji w ukladzie ciecz-ciecz, w przeciwpradowym ukladzie co najmniej 4-stopuiowym za pomoca kwasów alkilofos- forowych oraz mieszanin ich estrów, badz kwasnych estrów o stezeniu od 0,3 do 2 moli/dm3, prowadzac proces ekstrakcji w temperaturze od 20 do 50°C przy stosunku objetosciowym fazy wodnej do organicznej od 1 do 10.Faze organiczna regeneruje sie w procesie reekstrakcji prowadzonym stezonym kwasem fosforowym zawierajacym od 38% do 54% P2O5, przetwarzanym nastepnie na nawozy wielosklad¬ nikowe, przy czym proces ten prowadzi sie w ukladzie przeciwpradowym wielostopniowym, w temperaturze od 40 do 60°C, przy stosunku fazy wodnej do organicznej od 2 do 10. W wyniku procesu ekstrakcji do fazy organicznej przemieszcza sie ponad 90% zawartych zanieczyszczen kationowych, przy czym niezbedne jest prowadzenie procesu w baterii zawierajacej co najmniej 5 ekstraktorów. Ekstrakcje prowadzi sie naftowym roztworem mieszaniny kwasów mono- i di-/2- etyloheksylofostorowych/ charakteryzujacych sie ta wlasnoscia, ze wspólczynnik podzialu K, okreslony stosunkiem stezenia kationów w fazie organicznej do stezenia w fazie wodnej jest dla kwasu surowego o stezeniu 20-32% P2O5 co najmniej 5-krotnie wiekszy niz dla kwasu fosforowego o stezeniu powyzej 38% P2O5.Efekt ten wykorzystuje sie w procesie regeneracji ekstrahenta, prowadzonym metoda reeks¬ trakcji przeciwpradowej, w której faze wodna stanowi zatezony do stezenia co najmniej 38% P2O5 kwas fosforowy, do którego przemieszcza sie ponad 80% zanieczyszczen kationowych zawartych w ekstrakcie organicznym. Kwas ten jest bocznikowany z instalacji nawozowej i po procesie reeks¬ trakcji kierowany jest do wytwórni nawozowej. Proces reekstrakcji prowadzonyjest w temperatu¬ rze od 40 do 60°C i przy stosunku fazy wodnej do organicznej od 5,0 do 1,0. Faze organiczna stanowiaca naftowy roztwór mieszaniny kwasów mono- i di-/2-etyloheksylofosforowych/ kieruje sie do procesu reekstrakcji.Sposób moze byc zastosowany do oczyszczania czesci kwasu fosforowego wytwarzanego w wytwórniach nawozowych. Ze wzgledu na ograniczona mozliwosc wzrostuzanieczyszczen w nawo¬ zie, sposób mozna zastosowac do oczyszczania okolo do 20% ilosci kwasu w przeliczeniu na P2O5.W wyniku takiego sprzezenia zanieczyszczenia mineralne przemieszczone ze strumienia kwasu oczyszczonego do strumienia kwasu nawozowego, powoduja wzrost zawartosci zanieczyszen w nawozie nie wiecej niz 0-20%, co nie powoduje obnizenia jakosci nawozu i jego przydatnosci agrochemicznej.W sposobie bedacym przedmiotem wynalazku przez zastosowanie procesu ekstrakcji zanie¬ czyszczen z surowego filtratu bedacego kwasem fosforowym o stezeniu od 20 do 32% mas. i sprzezonego z nim procesu reekstrakcji zatezonym kwasem fosforowym o stezeniu ponad 38% P2O5, uzyskuje sie efekt wydzielenia z ekstrahowanego kwasu zanieczyszczep kationowych i przemieszczenie ich w procesie reekstrakcji do strumienia kwasu przeznaczonego do wytwarzania nawozu. Sposób umozliwia wytwarzanie kwasu o czystosci umozliwiajacej jego bezposrednie zastosowanie w metodzie wytwarzania soli fosforowych, w tym glównie trójpolifosforanu sodo¬ wego uzywanego w przemysle srodków pioracych. Zaleta sposobu jest oczyszczanie kwasu fosfo-141 685 3 rowego bez wydzielania osadów i szlamów, które w znanych metodach zmniejszaja znacznie sprawnosc fosforanowa, gdyz opady te z reguly zawieraja anion fosforanowy.Sposób nie wymaga stosowania energochlonnych rozwiazan umozliwiajacych regeneracje ekstrahenta, a takze nie wymaga dzialan technologicznych zwiazanych z przygotowaniem fazy wodnej w procesie reeks- trakcji. Nie jest równiez konieczna cyrkulacja fazy wodnej w procesie reekstrakcji.Przedmiot wynalazku jest objasniony na przykladzie oczyszczania kwasu fosforowego uzy¬ skiwanego w procesie rozkladu surowca fosforowego kwasem siarkowym.P r z y k l a d 1.7,5 m3 surowego kwasu fosforowego o gestosci 1,285 kg/dm3 wytworzonego z surowca Floryda 72 BPL, o stezeniu 27,8% P2O5, zawierajacego 0,35% Fe, po oddzieleniu zawie¬ siny w trakcie magazynowaniapoddaje sie 5-stopniowej ekstrakcji w ukladzie baterii ekstraktorów mieszalnikowoodstojnikowych przy zachowaniu sredniego czasu przebywania w mieszalniku 0,5 godziny.Proces prowadzi sie w temperaturze 35°C, przy czym 1,5 m3 fazy organicznej wprowadza sie w sposób przeciwpradowy jako roztwór naftowy kwasu di-/2-etyloheksylofosforowego/ o stezeniu 1,5 mola/dm utrzymujac w czasie ekstrakcji stosunek faz równy 5,0. W wyniku procesu ekstrakcji uzyskuje sie na wyjsciu z baterii ekstraktorów oczyszczony kwas fosforowy zawierajacy 27,8% P2O5 i 0,0175% Fe.Faze organiczna zawierajaca 23,4 g Fe/dm3 poddaje sie nastepnie procesowi regeneracji metoda reekstrakcji prowadzonej w 5-stopniowym ukladzie typu mieszalnik-odstojnik, przy zachowaniu stosunku fazy wodnej do organicznej równego 2,87. Zanieczyszczenia kationowe naftowego kwasu fosforowego reekstrahowane sa z roztworu zatezonym do stezenia 42% P2O5 kwasem fosforowym w ilosci 4,3 m3/godz, zawierajacym 0,52% Fe. W wyniku procesu reekstrakcji prowadzonego w temperaturze 50°C i przy czasie przebywania 0,5 godziny, zawartosc zelaza w fazie organicznej zmniejsza sie do stezenia 2g/dm3, natomiast stezenie zelaza w fazie wodnej stanowiacej roztwór kwasu fosforowego o stezeniu 42% P2O5 wzrasta i wynosi 1,01%.Przyklad II. 10m3 roztworu kwasu fosforowego, wytworzonego przez rozklad surowca fosforowego Marocco II kwasem siarkowym zawierajacym domieszkowy siarczan zelazowy, pobranego z wezla filtracji i przemywania fosfogipsu o gestosci 1,22 g/cm3 i stezeniu 22,0% P2O5, zawierajacego 0,8% Fe,poddaje sie 4-stopniowej ekstrakcji w przeciwpradowym ukladzie ekstrak¬ torów mieszalnikowo-odstojnikowych. Ekstrakcje prowadzi sie w temperaturze 50°C, przy sred¬ nim czasie przebywania w mieszalniku 0,3 godz. Zanieczyszczenia kationowe usuwa sie z kwasu poprzez ekstrakcje naftowym roztworem mieszaniny kwasu mono-/2-etyloheksylofosforowego/ o stezeniu 0,4 mola/dm3 oraz kwasu di-/2-etyloheksylofenylofosforowego/ o stezeniu 0,8 mola/dm3 zachowujac w procesie stosunek fazy wodnej do organicznej jak 7,5:1. W wyniku procesu ekstrak¬ cji uzyskuje sie na wyjsciu z baterii ekstraktorów oczyszczony kwas fosforowy zawierajacy 21,8% P2O5 i 0,012% Fe.Faze organiczna zawierajaca 73,9 g Fe/dm3 poddaje sie nastepnie procesowi regeneracji metoda reekstrakcji prowadzonej w 4-stopniowym ukladzie typu mieszalnik-odstojnik, przy zachowaniu stosunku fazy wodnej do organicznej równego 3,0. Faze* wodna stanowi stezony roztwór kwasu fosforowego o stezeniu 54% P2O5, do którego przemieszczaja sie zanieczyszczenia kationowe z fazy organicznej. W wyniku procesu reekstrakcji prowadzonego w sposób ciagly, przy srednim czasie przebywania w mieszalniku równym 1,5 godz. i temperaturze 40°C stezenie zelaza w fazie organicznej zmniejsza sie do 1,2 g Fe/dm , natomiast w reekstrakcie stanowiacym stezony kwas fosforowy, wzrasta o 1,6% Fe. Roztwór organiczny stosuje sie ponownie w procesie oczy¬ szczania, a faze wodna kieruje sie do produkcji nawozów.Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania ekstrakcyjnego kwasu fosforowego wytwarzanego metoda dwuwodzia- nowa przez rozklad surowców fosforowych kwasem siarkowym, od zanieczyszczen kationowych, znamienny tym, ze zanieczyszczenia kationowe z odfiltrowanego od fosfogipsu kwasu fosforowego o stezeniu od 20 do 32% P2O5 usuwa sie na drodze ekstrakcji w ukladzie ciecz-ciecz, w przeciwpra¬ dowym ukladzie co najmniej 4-stopniowym, zapomoca kwasów alkilofosforowych, mieszanin ich estrów, badz kwasnych estrów o stezeniu od 0,3 do 2 moli/dm3. prowadzac proces ekstrakcji w4 141 685 temperaturze od 20°C do 50°C przy stosunku objetosciowym fazy wodnej do organicznej od 1 do 10. przy czym faze organiczna regeneruje sie w procesie reekstrakcji prowadzonym stezonym kwasem fosforowym zawierajacym od 38 do 54% P2O5, przetwarzanym nastepnie na nawozy wieloskladnikowe, przy czym proces ten prowadzi sie w ukladzie przeciwpradowym wielostopnio¬ wym, w temperaturze od 40 do 60CC, przy stosunku fazy wodnej do organicznej od 2,0 do 10,0.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 130 zl PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania ekstrakcyjnego kwasu fosforowego wytwarzanego metoda dwuwodzia- nowa przez rozklad surowców fosforowych kwasem siarkowym, od zanieczyszczen kationowych, znamienny tym, ze zanieczyszczenia kationowe z odfiltrowanego od fosfogipsu kwasu fosforowego o stezeniu od 20 do 32% P2O5 usuwa sie na drodze ekstrakcji w ukladzie ciecz-ciecz, w przeciwpra¬ dowym ukladzie co najmniej 4-stopniowym, zapomoca kwasów alkilofosforowych, mieszanin ich estrów, badz kwasnych estrów o stezeniu od 0,3 do 2 moli/dm3. prowadzac proces ekstrakcji w4 141 685 temperaturze od 20°C do 50°C przy stosunku objetosciowym fazy wodnej do organicznej od 1 do 10. przy czym faze organiczna regeneruje sie w procesie reekstrakcji prowadzonym stezonym kwasem fosforowym zawierajacym od 38 do 54% P2O5, przetwarzanym nastepnie na nawozy wieloskladnikowe, przy czym proces ten prowadzi sie w ukladzie przeciwpradowym wielostopnio¬ wym, w temperaturze od 40 do 60CC, przy stosunku fazy wodnej do organicznej od 2,0 do 10,0. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 130 zl PL