RU2220904C2 - Diammonium phosphate manufacture process - Google Patents
Diammonium phosphate manufacture process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2220904C2 RU2220904C2 RU2000128379/15A RU2000128379A RU2220904C2 RU 2220904 C2 RU2220904 C2 RU 2220904C2 RU 2000128379/15 A RU2000128379/15 A RU 2000128379/15A RU 2000128379 A RU2000128379 A RU 2000128379A RU 2220904 C2 RU2220904 C2 RU 2220904C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phosphoric acid
- composition
- diammonium phosphate
- stage
- mother liquor
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения диаммонийфосфата, используемого в пищевой, фармацевтической и химической промышленности. The invention relates to a method for producing diammonium phosphate used in the food, pharmaceutical and chemical industries.
Известен способ получения диаммонийфосфата (авт. св. СССР 1057415, кл. С 01 В 25/28, 1983) путем нейтрализации фосфорной кислоты газообразным аммиаком, последующей кристаллизации диаммонийфосфата из полученного раствора при охлаждении и отделения готового продукта центрифугированием, с целью сокращения времени проведения процесса и получения продукта высокой чистоты с минимальным содержанием влаги в раствор на стадии обработки аммиаком при рН 6,1-6,2 вводят кристаллический диаммонийфосфат. A known method of producing diammonium phosphate (ed. St. USSR 1057415, class C 01 B 25/28, 1983) by neutralizing phosphoric acid with gaseous ammonia, subsequent crystallization of diammonium phosphate from the resulting solution by cooling and separation of the finished product by centrifugation, in order to reduce the time of the process and to obtain a high purity product with a minimum moisture content, crystalline diammonium phosphate is introduced into the solution at the stage of ammonia treatment at pH 6.1-6.2.
В данном способе для нейтрализации используют разбавленную водой до 50% термическую фосфорную кислоту, следовательно, в процесс с кислотой вводят значительное количество воды, вследствие чего много продукта переходит в отход в виде маточного раствора диаммонийфосфата. Поэтому способ имеет низкую экономичность. In this method, thermal phosphoric acid diluted with water up to 50% is used to neutralize, therefore, a significant amount of water is introduced into the process with acid, as a result of which a lot of the product goes into waste in the form of a mother solution of diammonium phosphate. Therefore, the method has low efficiency.
Известен способ получения высокочистого диаммонийфосфата (Сб. "Химическая промышленность", вып. 6, 1981, с. 12-15), включающий обработку аммиаком смеси термической фосфорной кислоты, воды и маточного раствора, представляющего собой водный раствор диаммонийфосфата, последующую кристаллизацию соли из раствора при охлаждении и отделение готового продукта центрифугированием, в этом способе для приготовления смеси наряду с водой используют маточный раствор, поэтому образование отхода несколько снижается, оставаясь тем не менее значительным. Данный способ поэтому имеет невысокую экономичность. Кроме того, для получения продукта высокой чистоты необходимо использовать термическую фосфорную кислоту, предварительно очищенную до реактивной квалификации, что также снижает экономичность процесса. A known method for producing high-purity diammonium phosphate (Sat. "Chemical industry",
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения диаммонийфосфата (М.Е. Позин. Технология минеральных солей. Ч. 2, Л.: Химия, 1974, с. 1086), включающий обработку газообразным аммиаком смеси термической фосфорной кислоты концентрацией до 77% с оборотным маточным раствором, кристаллизацию раствора при охлаждении, отделение готового продукта центрифугированием. Получают кристаллический продукт с влажностью 6-10%. Из-за высокой влажности продукта, которая объясняется образованием мелких полидисперсных кристаллов, необходима стадия сушки, что усложняет процесс и снижает его экономичность. Кроме того, в термической фосфорной кислоте присутствуют токсичные компоненты в виде растворимых соединений мышьяка и свинца, эти соединения не кристаллизуются, а постепенно из цикла в цикл накапливаются в оборотном маточном растворе. Они попадают в готовый продукт в основном с влагой и уже не выводятся из него при последующей сушке продукта. Учитывая высокую влажность продукта после центрифугирования, для получения диаммонийфосфата высокой чистоты, например пищевой квалификации, требуется либо дополнительная операция по глубокой очистке фосфорной кислоты от вышеназванных соединений, либо постоянный или периодический вывод из процесса через несколько циклов работы установки маточного раствора в большем количестве, чем его образуется за счет постоянного ввода в процесс воды, содержащейся в концентрированной фосфорной кислоте, а для поддержания стабильности процесса выводимый излишек маточного раствора необходимо восполнять водой. Таким образом, дополнительная операция по очистке фосфорной кислоты или излишнее образование отхода в виде маточного раствора, которое влечет за собой потерю с ним продукта, также снижают экономичность процесса, кроме того, из-за образования мелких кристаллов продукта происходит достаточно быстрое образование отложений диаммонийфосфата на водоохлаждаемых поверхностях оборудования, ухудшающих теплообмен, а также идет забивка этими кристаллами фильтруюшего материала центрифуги. Поэтому необходима достаточно частая периодическая остановка процесса для удаления отложений, что также является недостатком процесса. The closest in technical essence to the claimed invention is a method for producing diammonium phosphate (M.E. Pozin. Technology of mineral salts.
Исходя из вышеизложенного недостатками известного способа получения диаммонийфосфата высокой чистоты являются низкая экономичность и сложность процесса. Based on the foregoing, the disadvantages of the known method for producing diammonium phosphate of high purity are low efficiency and complexity of the process.
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, - повышение экономичности и упрощение процесса получения диаммонийфосфата высокой чистоты с использованием концентрированной фосфорной кислоты без предварительной ее глубокой очистки от растворимых токсичных соединений мышьяка и свинца за счет снижения образования отхода в виде водного раствора диаммонийфосфата и, следовательно, повышения выхода готового продукта, исключения операций сушки продукта, увеличения длительности пробега установки между чистками водоохлаждаемых поверхностей оборудования и фильтруюшего материала центрифуги от отложений кристаллов диаммонийфосфата достигается тем, что обрабатываемую аммиаком смесь фосфорной кислоты с циркулирующим оборотным маточным раствором готовят в две стадии, при этом на первой стадии получают композицию из фосфорной кислоты и маточного раствора с мольным соотношением NН3 : Н3РО4, равным 1,4-1,7, без подачи аммиака, а на второй стадии в композицию одновременно вводят остальную фосфорную кислоту и аммиак таким образом, чтобы в течение всей стадии соотношение NH3 : H3PO4 не опускалось ниже 1,4. При этом в процесс вводят только воду, содержащуюся в фосфорной кислоте, промывку фильтрующего материала центрифуги и водоохлаждаемых поверхностей оборудования от отложений кристаллов диаммонийфосфата периодически ведут композицией, полученной на первой стадии, после чего композицию возвращают в процесс.The problem to which the present invention is directed is to increase the efficiency and simplify the process of producing high purity diammonium phosphate using concentrated phosphoric acid without first thoroughly purifying it from soluble toxic compounds of arsenic and lead by reducing the formation of waste in the form of an aqueous solution of diammonium phosphate and, therefore, increase the yield of the finished product, eliminate drying operations of the product, increase the length of the run of the installation between cleanings s equipment surfaces and filtruyushego material centrifuge from Fat crystals of diammonium phosphate achieved in that treated with ammonia a mixture of phosphoric acid with circulating negotiable stock solution was prepared in two steps, wherein in a first step, a composition of phosphoric acid and a mother liquor with a molar ratio NH 3: H 3 PO 4 equal to 1.4-1.7, without supplying ammonia, and in the second stage, the remaining phosphoric acid and ammonia are simultaneously introduced into the composition so that during the whole stage the ratio NH 3 : H 3 PO 4 did not fall below 1.4. In this case, only water contained in phosphoric acid is introduced into the process, washing the filter material of the centrifuge and water-cooled surfaces of the equipment from deposits of diammonium phosphate crystals is periodically carried out by the composition obtained in the first stage, after which the composition is returned to the process.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "технический уровень". Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "technical level".
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ получения диаммонийфосфата отличается от известного созданием условий для образования более крупных и монодисперсных кристаллов продукта, видимо, за счет особого режима нейтрализации на первой и второй стадиях. Крупные кристаллы легко отфуговываются до низкой остаточной влажности, тем самым значительно снижается переход в готовый продукт из оборотного маточного раствора растворимых токсичных соединения мышьяка и свинца, и для получения продукта высокой чистоты отпадает необходимость в глубокой очистке фосфорной кислоты от вышеназванных соединений, а также в выводе из процесса маточного раствора в большем количестве, чем его образуется за счет ввода воды, содержащейся в концентрированной фосфорной кислоте. При этом в меньшей степени происходит образование отложений кристаллов на водоохлаждаемых поверхностях оборудования и забивка ими фильтрующего материала центрифуги из-за более низкой адгезионной способности крупных монодисперсных кристаллов, а все же образующиеся отложения легко смываются композицией, приготовленной на первой стадии процесса и представляющей собой закисленный маточный раствор, которая затем возвращается в процесс. Получение продукта с низкой влажностью исключает также операцию его сушки. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed method for producing diammonium phosphate differs from the known one by creating conditions for the formation of larger and monodisperse crystals of the product, apparently due to the special mode of neutralization in the first and second stages. Large crystals are easily milled to low residual moisture, thereby significantly reducing the transition to the finished product from a circulating mother liquor of soluble toxic compounds of arsenic and lead, and in order to obtain a high-purity product, there is no need for deep purification of phosphoric acid from the above compounds, as well as the conclusion from the process of the mother liquor in a larger amount than it is formed due to the input of water contained in concentrated phosphoric acid. In this case, to a lesser extent, deposits of crystals form on water-cooled surfaces of the equipment and they clog the filter material of the centrifuge due to the lower adhesive ability of large monodisperse crystals, but the deposits that are formed are easily washed off by a composition prepared at the first stage of the process and consisting of an acidified mother liquor which then returns to the process. Obtaining a product with low humidity also excludes the operation of drying it.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".
Процесс получения диаммонийфосфата осуществляют следующим образом. The process of producing diammonium phosphate is as follows.
Пример 1. На начальной стадии процесса до вывода его на режим в реактор, представляющий собой цилиндрическую емкость объемом 3 л, оборудованную механической мешалкой и водоохлаждаемой рубашкой, заливают 1 л воды и 1 л термической фосфорной кислоты (ГОСТ 10676-76) концентрацией 74%, содержанием мышьяка 0,004% и свинца 0,004%. При включенной мешалке в емкость с помощью барботера начинают дозировать газообразный аммиак. Дозировку осуществляют таким образом, чтобы температура раствора не превышала 85oС. При достижении рН раствора величины 8,1 дозировку аммиака прекращают. Раствор переливают в кристаллизатор, представляющий собой цилиндрический сосуд объемом 3 л с механической мешалкой и водоохлаждаемой рубашкой. В кристаллизаторе раствор охлаждают до 25oС, далее раствор с выпавшими в нем кристаллами центрифугируют на лабораторной фильтрующей центрифуге с фильтровальным материалом из лавсана и скоростью вращения ротора 1000 об/мин в течение 10 мин. Получают 0,65 кг диаммонийфосфата и 1,9 л маточного раствора плотностью 1,25 кг/л.Example 1. At the initial stage of the process, before it is put into operation in a reactor, which is a 3-liter cylindrical tank equipped with a mechanical stirrer and a water-cooled jacket, pour 1 liter of water and 1 liter of thermal phosphoric acid (GOST 10676-76) with a concentration of 74%, arsenic content of 0.004% and lead of 0.004%. When the stirrer is switched on, gaseous ammonia is started to be dosed with the help of a bubbler. The dosage is carried out in such a way that the temperature of the solution does not exceed 85 ° C. When the solution reaches a pH of 8.1, the dosage of ammonia is stopped. The solution is poured into a crystallizer, which is a 3-liter cylindrical vessel with a mechanical stirrer and a water-cooled jacket. In the mold, the solution is cooled to 25 ° C, then the solution with the crystals precipitated in it is centrifuged in a laboratory filter centrifuge with lavsan filter material and a rotor speed of 1000 rpm for 10 minutes. Get 0.65 kg of diammonium phosphate and 1.9 l of the mother liquor with a density of 1.25 kg / l.
После этого процесс ведут без ввода в него воды. Полученный маточный раствор в количестве 1,6 л заливают в реактор и туда же при перемешивании порциями приливают фосфорную кислоту до образования композиции с мольным отношением NH3 : Н3Р04 равным 1,6 (при этом рН 5,6). После этого в реактор одновременно в течение 30 мин равномерно осуществляют подачу фосфорной кислоты в количестве 0,6 л и аммиака. Температура процесса 70-85oС. Соотношение NH3 : Н3РО4 регулируют скоростью подачи кислоты или аммиака. Минимальное значение этого соотношения имеет место в течение первых пяти минут после начала одновременной подачи аммиака и фосфорной кислоты и составляет 1,4. Данному соотношению в этих условиях соответствует рН 5,2. При достижении рН величины 6,1 закрывают подачу фосфорной кислоты и аммиака, раствор переливают в кристаллизатор для охлаждения до 25oС и после этого раствор с выпавшими кристаллами центрифугируют с получением целевого продукта и маточного раствора. После завершения первого цикла начинают второй и последующие циклы при тех же параметрах. Всего проводят 7 циклов. После каждого цикла берут пробу продукта для определения влажности и содержания в нем мышьяка и свинца, определяют также удельное образование маточного раствора и (визуально) наличие отложений кристаллов диаммонийфосфата на водоохлаждаемых стенках кристаллизатора. При достижении толщины отложений около 2 мм кристаллизатор заполняют закисленным маточным раствором (композицией, приготовленной на первой стадии процесса). При включенной мешалке ведут растворение отложений в течение 15 минут. После этого композицию возвращают в реактор и начинают новый цикл процесса.After that, the process is conducted without introducing water into it. The resulting mother liquor in an amount of 1.6 l is poured into the reactor and phosphoric acid is added in portions with stirring in order to form a composition with a molar ratio of NH 3 : H 3 P 4 equal to 1.6 (with a pH of 5.6). After that, phosphoric acid in an amount of 0.6 l and ammonia are uniformly fed into the reactor at the same time for 30 minutes. The temperature of the process is 70-85 o C. The ratio of NH 3 : H 3 PO 4 is controlled by the feed rate of the acid or ammonia. The minimum value of this ratio takes place during the first five minutes after the start of the simultaneous supply of ammonia and phosphoric acid and is 1.4. This ratio under these conditions corresponds to a pH of 5.2. When a pH of 6.1 is reached, the flow of phosphoric acid and ammonia is closed, the solution is poured into a crystallizer to cool to 25 ° C, and then the solution with the precipitated crystals is centrifuged to obtain the desired product and the mother liquor. After the completion of the first cycle, the second and subsequent cycles begin with the same parameters. A total of 7 cycles. After each cycle, a product sample is taken to determine the moisture content and arsenic and lead content in it, the specific formation of the mother liquor and (visually) the presence of deposits of diammonium phosphate crystals on the water-cooled crystallizer walls are also determined. Upon reaching a thickness of about 2 mm, the mold is filled with an acidified mother liquor (a composition prepared in the first stage of the process). When the mixer is on, dissolution of the deposits is carried out for 15 minutes. After that, the composition is returned to the reactor and a new process cycle is started.
Увеличение времени центрифугирования (свыше 10 минут) до достижения постоянной влажности свидетельствует о частичной забивке фильтровального материала кристаллами диаммонийфосфата. Начинают промывку освобожденной от продукта центрифуги подачей в нее закисленного маточного раствора, который затем возвращают в реактор. An increase in the centrifugation time (over 10 minutes) until a constant humidity is reached indicates a partial plugging of the filter material with diammonium phosphate crystals. The washing of the centrifuge freed from the product is started by feeding an acidic mother liquor into it, which is then returned to the reactor.
Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1 за исключением того, что композицию на первой стадии процесса готовят с соотношением NH3 : Н3РО4, равным 1,4.Example 2. The process is carried out analogously to example 1 except that the composition in the first stage of the process is prepared with a ratio of NH 3 : H 3 PO 4 equal to 1.4.
Пример 3. Процесс ведут аналогично примеру 1 за исключением того, что композицию на первой стадии процесса готовят с соотношением NH3 : Н3РО4, равным 1,7.Example 3. The process is carried out analogously to example 1 except that the composition in the first stage of the process is prepared with a ratio of NH 3 : H 3 PO 4 equal to 1.7.
Пример 4. Процесс ведут аналогично примеру 1 за исключением того, что композицию на первой стадии процесса готовят с соотношением NH3 : Н3РО4, равным 1,8 (выше верхнего значения заявленного интервала).Example 4. The process is carried out analogously to example 1 except that the composition in the first stage of the process is prepared with a ratio of NH 3 : H 3 PO 4 equal to 1.8 (above the upper value of the declared interval).
Пример 5. Процесс ведут аналогично примеру 1 за исключением того, что композицию на первой стадии процесса готовят с соотношением NH3 : Н3РО4, равным 1,3 (ниже нижнего значения заявленного интервала), и минимальное значение этого соотношения на второй стадии процесса составляло 1,3 (ниже заявленного значения).Example 5. The process is carried out analogously to example 1 except that the composition in the first stage of the process is prepared with a ratio of NH 3 : H 3 PO 4 equal to 1.3 (below the lower value of the declared interval), and the minimum value of this ratio in the second stage of the process was 1.3 (below the declared value).
Пример 6. Процесс ведут аналогично примеру 3 за исключением того, что минимальное значение соотношения NH3 : Н3РО4, на второй стадии опускалось до 1,6.Example 6. The process is carried out analogously to example 3 with the exception that the minimum ratio of NH 3 : H 3 PO 4 in the second stage dropped to 1.6.
Пример 7. процесс ведут аналогично примеру 1 за исключением того, что минимальное значение соотношения NH3 : Н3РО4, на второй стадии опускалось до 1,3 (ниже заявленного значения).Example 7. The process is carried out analogously to example 1 except that the minimum ratio of NH 3 : H 3 PO 4 in the second stage fell to 1.3 (below the declared value).
Результаты опытов по примерам 1-7, а также двух опытов по прототипу приведены в таблице. The results of the experiments in examples 1-7, as well as two experiments on the prototype are shown in the table.
Из приведенных данных видно, что при ведении процесса получения диаммонийфосфата согласно предложенному способу в заявленных интервалах параметров процесса получают продукт высокого качества с низким содержанием мышьяка и свинца (согласно ГОСТ 8515-75 содержание мышьяка в пищевом диаммонийфосфате должно быть не более 0,001%, такой же показатель и по свинцу) и невысокой влажностью, при этом удельное образование отхода - маточного раствора - также незначительно (примеры 1-3 и 5). Ведение процесса с параметрами выше (пример 4) или ниже (пример 5) приводит к получению продукта более низкого качества по содержанию токсичных примесей (получаемый продукт после 5 циклов уже не соответствует пищевой квалификации) и происходит достаточно быстрое образование наростов кристаллов диаммонийфосфата на водоохлаждаемых поверхностях кристаллизатора и забивка фильтрующего материала центрифуги аналогично показателям прототипа в опыте 1. From the above data it is seen that when conducting the process of producing diammonium phosphate according to the proposed method in the declared ranges of process parameters, a high quality product with a low content of arsenic and lead is obtained (according to GOST 8515-75, the arsenic content in food diammonium phosphate should be no more than 0.001%, the same indicator and lead) and low humidity, while the specific formation of waste - mother liquor - is also negligible (examples 1-3 and 5). The process with parameters higher (example 4) or lower (example 5) leads to a lower quality product in terms of toxic impurities (the resulting product after 5 cycles no longer meets the food qualification) and the formation of growths of crystals of diammonium phosphate on the water-cooled surfaces of the crystallizer occurs and the clogging of the filter material of the centrifuge is similar to the performance of the prototype in
При ведении процесса согласно прототипу (опыт 1) без дополнительного ввода в систему воды (аналогично примерам 1-7) качество продукта получается низким, а при введении в процесс дополнительной воды с целью получения более качественного продукта по содержанию токсичных примесей увеличивается по сравнению с предлагаемым способом образование отхода (опыт 2). When conducting the process according to the prototype (experiment 1) without additional input of water into the system (similar to examples 1-7), the product quality is low, and when additional water is introduced into the process in order to obtain a better product in terms of toxic impurities, it increases in comparison with the proposed method waste generation (experiment 2).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000128379/15A RU2220904C2 (en) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Diammonium phosphate manufacture process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000128379/15A RU2220904C2 (en) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Diammonium phosphate manufacture process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000128379A RU2000128379A (en) | 2002-10-27 |
| RU2220904C2 true RU2220904C2 (en) | 2004-01-10 |
Family
ID=32090153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000128379/15A RU2220904C2 (en) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Diammonium phosphate manufacture process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2220904C2 (en) |
-
2000
- 2000-11-13 RU RU2000128379/15A patent/RU2220904C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОЗИН М.Е. Технология минеральных солей, т.2. - Л.: Химия, 1970, с.1086. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107473990A (en) | A kind of urea phosphate mother liquor water soluble fertilizer and preparation method | |
| CA2605406A1 (en) | Altering the crystal size distribution of n-(phosphonomethyl) iminodiacetic acid for improved filtration and product quality | |
| KR20010104238A (en) | Production process of high-purity gypsum | |
| US4263261A (en) | Method for the removal of impurities from sodium aluminate solution | |
| RU2220904C2 (en) | Diammonium phosphate manufacture process | |
| JP4956063B2 (en) | Purification method, purification device and alkali metal carbonate solution of alkali metal carbonate solution | |
| KR0147927B1 (en) | Production of gypsum dihydrate | |
| RU2261222C1 (en) | Method of production of monopotassium phosphate | |
| RU2167815C1 (en) | Method of preparing potassium sulfate | |
| SU1608116A1 (en) | Method of producing borax decahydrate | |
| US6013808A (en) | Method of purifying carbazole ester precursors of 6-chloro-α-methyl-carbazole-2-acetic acid | |
| SU945076A1 (en) | Process for purifying phosphogypsum | |
| RU2747639C1 (en) | Method for synthesis of potassium monophosphate | |
| SU1654259A1 (en) | Method for obtaining attacked phosphoric acid | |
| SU1673508A1 (en) | Method of phosphoric acid production | |
| RU2111920C1 (en) | Method for production of nona-hydrous salt of trisodium pyrophosphate | |
| SU1039930A1 (en) | Method for cooling solution produced by nitric acid treatment of phosphate raw material | |
| EA043475B1 (en) | METHOD FOR OBTAINING MAGNESIUM SULPHATE FROM DOLOMITE | |
| SU788629A1 (en) | Method of producing carnallite | |
| RU2194667C1 (en) | Extraction phosphoric acid purification process | |
| SU569537A1 (en) | Method of obtaining sodium chloride | |
| RU2340549C1 (en) | Method of obtaining anhydrous monosodium phosphate | |
| RU2071447C1 (en) | Method for production of extraction phosphoric acid | |
| RU2583956C2 (en) | Method of obtaining extraction phosphoric acid | |
| RU2052944C1 (en) | Method of producing salt - melting agent for cheese |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041114 |