RU2297976C2 - Phosphoric acid purification process - Google Patents
Phosphoric acid purification process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297976C2 RU2297976C2 RU2004135707/15A RU2004135707A RU2297976C2 RU 2297976 C2 RU2297976 C2 RU 2297976C2 RU 2004135707/15 A RU2004135707/15 A RU 2004135707/15A RU 2004135707 A RU2004135707 A RU 2004135707A RU 2297976 C2 RU2297976 C2 RU 2297976C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- washing
- extract
- phosphoric acid
- extraction
- reagent
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения очищенной фосфорной кислоты (ФК), применяемой в производстве минеральных удобрений, пищевых фосфатов, химреактивов и моющих средств, при использовании в качестве исходного продукта экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), получаемой сернокислотным вскрытием минерального фосфатного сырья.The invention relates to methods for producing purified phosphoric acid (FC) used in the production of mineral fertilizers, food phosphates, chemicals and detergents, using extraction phosphoric acid (EPA) obtained as a starting product from sulfuric acid opening of mineral phosphate raw materials.
Процесс экстракционной очистки с использованием органических соединений, в частности трибутилфосфата (ТБФ), в качестве экстрагента включает в себя операции экстракции фосфорной кислоты, промывки экстракта и операцию реэкстракции [R.Dumon, "Le precedes de production d′acide phosphorique par voie humide", Information Chimie Hebdo, 1977, №172; P.Mangin, "Nouveau precédé de purification d'acide phosphorique par voie humide", Information Chimie Hebdo, 1976, №152; Патент Великобритании №1436114, C01B 25/46, 1976 г.; патент Великобритании №1596730, С01В 25/46, 1981 г.; патент Франции №2320262, С01В 25/46, 1977 г.]. Промывка экстракта водными растворами проводится с целью очистки экстрагированной фосфорной кислоты от примесей, в первую очередь от серной кислоты. При этом получают очищенную ФК с содержанием не менее 0,2% сульфат-иона, что ограничивает ее применение получением моющих средств промышленного назначения или кормовых добавок.The extraction process using organic compounds, in particular tributyl phosphate (TBP), as an extractant includes the operations of extraction of phosphoric acid, washing the extract and the operation of re-extraction [R. Dumon, "Le precedes de production d'acide phosphorique par voie humide", Information Chimie Hebdo, 1977, No. 172; P. Mangin, "Nouveau precédé de purification d'acide phosphorique par voie humide", Information Chimie Hebdo, 1976, No. 152; UK patent No. 1436114, C01B 25/46, 1976; UK patent No. 1596730, C01B 25/46, 1981; French patent No. 2320262, C01B 25/46, 1977]. The extract is washed with aqueous solutions in order to purify the extracted phosphoric acid from impurities, primarily sulfuric acid. In this case, purified FC is obtained with a content of at least 0.2% sulfate ion, which limits its use to industrial detergents or feed additives.
Известные приемы получения фосфорной кислоты высокой чистоты путем экстракции заключаются в последовательной очистке ЭФК сначала с получением продукта среднего качества (с концентрацией кислоты около 40%), затем, после упаривания всего или части полученного продукта, проводится цикл его очистки с получением ФК пищевого или реагентного качества.Known methods for producing high-purity phosphoric acid by extraction consist in the sequential purification of EPA, first to obtain a medium-quality product (with an acid concentration of about 40%), then, after evaporating all or part of the obtained product, a cycle of its purification is carried out to obtain food-grade or reagent-grade FC .
Для повышения очистки от сульфат-иона промывка экстракта может проводиться водными растворами, содержащими одновалентные катионы, в частности натрия, калия или аммония. На основе этого приема была создана схема очистки ЭФК, включающая экстракцию, промывку, реэкстракцию и регенерацию экстрагента. Специфика этой схемы заключается в том, что экстракцию ведут из упаренных растворов ФК с концентрацией 15-17 моль/л, промывку экстракта осуществляют с использованием раствора дикалийфосфата или диаммонийфосфата, а реэкстракцию проводят в две стадии - сначала часть ФК реэкс-трагируют водой, а остаточное ее количество - избыточным количеством раствора щелочи с одновременной регенерацией экстрагента [Патент РФ на изобретение №2191745 С01В 25/46, БИ 30, 27,10,2002)]. Данный способ принимается за прототип. В нем в качестве исходного сырья предлагается использование предварительно упаренной ЭФК (до концентрации фосфорной кислоты более 90%) или промышленной суперфосфорной кислоты.To increase the purification from the sulfate ion, the washing of the extract can be carried out with aqueous solutions containing monovalent cations, in particular sodium, potassium, or ammonium. Based on this technique, an EPC purification scheme was created, including extraction, washing, re-extraction and regeneration of the extractant. The specificity of this scheme lies in the fact that extraction is carried out from evaporated FC solutions with a concentration of 15-17 mol / L, the extract is washed using a solution of dipotassium phosphate or diammonium phosphate, and the reextraction is carried out in two stages - first part of the PC is re-extracted with water, and the residual its amount is an excess of alkali solution with simultaneous regeneration of the extractant [RF Patent for the invention No. 2191745 С01В 25/46, BI 30, 27,10,2002)]. This method is taken as a prototype. It proposes the use of pre-evaporated EPA (up to a concentration of phosphoric acid of more than 90%) or industrial superphosphoric acid as feedstock.
В описанном способе степень извлечения ФК ограничивается допустимой кислотностью рафината, составляющей около 2 моль/л, поскольку ниже этой концентрации кислоты в рафинате выпадают минеральные осадки. С учетом возврата части очищенной ФК на приготовление промывного раствора и при применении неупаренной ЭФК в качестве исходного сырья доля ФК в рафинате, поступающем на получение удобрений, составляет 20-30% по балансу в зависимости от содержания сульфат-иона в сырье. Кроме того, при работе с ЭФК оказывается неудовлетворительной очистка от фторид-иона.In the described method, the degree of FC extraction is limited by the permissible raffinate acidity of about 2 mol / L, since mineral precipitation falls below this acid concentration in the raffinate. Taking into account the return of part of the purified FC to the preparation of the washing solution and when using unpaired EPA as a feedstock, the proportion of FC in the raffinate fed to fertilizers is 20-30% in balance depending on the content of sulfate ion in the feed. In addition, when working with EPA, purification from fluoride ion is unsatisfactory.
Задачей настоящего изобретения является создание на базе прототипа экономичной комплексной схемы очистки ЭФК, которая позволяет получать параллельно с техническим продуктом ФК высокой чистоты вплоть до кислоты реагентного качества.The objective of the present invention is the creation on the basis of the prototype of an economical complex scheme for the purification of EPA, which allows to obtain in parallel with the technical product of high purity FC up to acid of reagent quality.
Для достижения указанного результата в предлагаемом способе, включающем операции экстракции ФК, промывки экстракта ФК с использованием раствора одновалентного катиона (дикалийфосфата и/или диаммонийфосфата или эквивалентного раствора аммиака с концентрацией 1-6 моль/л по катиону) и реэкстракции ФК, промывка проводится в две стадии с разделением экстракта после первой промывки на два потока. Соотношение объемов потоков зависит от конкретных задач, оптимальным же представляется соотношение 3:1. Первый из потоков направляется на реэкстракцию ФК с получением продукта технического качества, а второй поступает на дополнительную промывку, которая осуществляется высокочистой ФК, нейтрализуемой в ходе промывки раствором основания одновалентного катиона. В качестве высокочистой ФК может быть использована кислота, получаемая в этом же процессе. Количество реагентной ФК, возвращаемой на промывку, составляет 15-30% от ее общего количества и определяется содержанием серной кислоты в исходной ФК. Промывной раствор после второй промывки подсоединяется к первой промывке с разбавлением водой. Промытый экстракт после второй стадии промывки передается на реэкстракцию с последующей дополнительной очисткой реэкстракта от фтора на операциях упаривания и пропаривания кубового остатка и получением продукта высокой чистоты. Экстрагент после этой реэкстракции поступает на регенерацию щелочным раствором, который затем присоединяется к рафинату или к очищенной ФК, получаемой на первой реэкстракции.To achieve this result in the proposed method, including the extraction of FC, washing the extract of FC using a solution of a monovalent cation (dipotassium phosphate and / or diammonium phosphate or an equivalent solution of ammonia with a concentration of 1-6 mol / l per cation) and reextraction of FC, washing is carried out in two stage with the separation of the extract after the first washing in two streams. The ratio of the volume of flows depends on specific tasks, but the optimal ratio is 3: 1. The first of the streams is directed to the re-extraction of the FC with the receipt of a product of technical quality, and the second goes to additional washing, which is carried out by high-purity FC, which is neutralized during washing with a solution of the base of the monovalent cation. An acid obtained in the same process can be used as a high-purity FC. The amount of reagent FC returned to the washing is 15-30% of its total amount and is determined by the content of sulfuric acid in the initial FC. The washing solution after the second washing is connected to the first washing with dilution with water. The washed extract after the second stage of washing is transferred to re-extraction followed by additional purification of the re-extract from fluorine in the operations of evaporation and steaming of the bottom residue and obtaining a high-purity product. After this reextraction, the extractant is supplied for regeneration with an alkaline solution, which is then attached to the raffinate or to purified FC obtained during the first reextraction.
Такое построение схемы позволяет исключить сложный и дорогостоящий процесс промежуточного концентрирования (упаривания) очищенной ФК, исключить второй цикл экстракции из упаренного промежуточного продукта и в значительной степени сократить объемы рафинатов и отходов.Such a construction of the scheme eliminates the complex and expensive process of intermediate concentration (evaporation) of purified FC, eliminates the second extraction cycle from one stripped off intermediate product and significantly reduces the amount of raffinates and waste.
Предлагаемые режимы проведения процессов направлены на повышение эффективности процесса очистки ФК путем проведения фракционной промывки экстракта фосфорной кислоты с разделением экстракта на два потока и путем выбора соотношений величин как этих потоков, так и потоков и составов промывных растворов.The proposed process modes are aimed at increasing the efficiency of the FC purification process by conducting fractional washing of the phosphoric acid extract with dividing the extract into two streams and by choosing the ratios of both these streams and the streams and compositions of the washing solutions.
Окончательная очистка и концентрирование ФК проводится упариванием водного реэкстракта второй стадии с дополнительным пропариванием через получаемый кубовый раствор воды, причем оба этих процесса проводят под вакуумом. Глубина разрежения должна обеспечить снижение температуры кипения кубового раствора для предотвращения осмоления органических загрязнений, в частности растворенного ТБФ, удаляемых в процессах упаривания и пропаривания водой. Одновременно достигается очистка от фторсодержащих примесей, трудноудаляемая часть которых, как показали исследования, не является изначально плавиковой кислотой. Концентрирование ФК до 85-90% определяется требованиями ГОСТ на кислоту реагентного качества. При проведении процесса пропаривания водой в периодическом режиме для удаления примесей необходим 2-3-кратный объем воды, а при непрерывном процессе в колонне достаточно 0,5-1 объема воды.The final purification and concentration of the FC is carried out by evaporation of the aqueous reextract of the second stage with additional steaming through the resulting still water solution, both of which are carried out under vacuum. The rarefaction depth should ensure a reduction in the boiling point of the bottoms solution to prevent the tarring of organic contaminants, in particular dissolved TBP, which are removed in the process of evaporation and steaming with water. At the same time, purification from fluorine-containing impurities is achieved, the hard-to-remove part of which, as shown by studies, is not initially hydrofluoric acid. Concentration of FC up to 85-90% is determined by the requirements of GOST for acid of reagent quality. When carrying out the process of steaming water in a batch mode, a 2-3-fold volume of water is required to remove impurities, and with a continuous process in the column, 0.5-1 volume of water is sufficient.
Для повышения извлечения ФК, наряду с ее глубокой очисткой, может быть использовано введение в экстракционный каскад в качестве высаливателя серной кислоты, расход которой должен быть скорректирован с учетом количества введенного кислого фосфата одновалентного катиона.To increase the extraction of FA, along with its deep purification, sulfuric acid can be used as a salting out agent in the extraction cascade, the flow rate of which should be adjusted taking into account the amount of introduced monovalent cationic phosphate.
В результате применения заявляемой схемы очистки фосфорной кислоты получают техническую ФК качества «очищенная», а также реагентную ФК квалификации «ЧДА» и выше в оптимальном для процесса соотношении 4:1. Рафинат, если он содержит достаточно большое количество ФК, может быть использован для получения аммоний- или калийфосфатных удобрений. При проведении процесса с введением серной кислоты как высаливателя извлечение ФК достигает 99% при сохранении качества продукционных фракций.As a result of the application of the claimed phosphoric acid purification scheme, a technical FC of “purified” quality is obtained, as well as reagent FC of qualification “CHDA” and higher in an optimum ratio of 4: 1 for the process. Raffinate, if it contains a sufficiently large amount of FA, can be used to produce ammonium or potassium phosphate fertilizers. When carrying out the process with the introduction of sulfuric acid as a salting out agent, the FC extraction reaches 99% while maintaining the quality of the production fractions.
Экстракционные процессы могут быть проведены в экстракционных колоннах, в смесителях-отстойниках или на центробежных экстракторах.Extraction processes can be carried out in extraction columns, in sump mixers, or in centrifugal extractors.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Пример 1.Example 1
Опыт проводился на каскаде центробежных экстракторов и был направлен на проверку прототипа при использовании в качестве исходного раствора ЭФК. Отличие от прототипа в данной схеме заключалось в увеличении числа промывных ступеней от 4 до 7. Составы продуктов приведены в табл.1. Общее число ступеней - 17, из них экстракционных - 4, промывных - 7, реэкстракция водой - 4, реэкстракция щелочью - 2. Потоки (мл/ч): ТБФ - 1000, исх. ЭФК - 160, промывной раствор (2,5 моль/л (NH4)2HPO4) - 65, вода - 200, щелочь (5 моль/л NaOH) - 150.The experiment was conducted on a cascade of centrifugal extractors and was aimed at testing the prototype when using EPA as the initial solution. The difference from the prototype in this scheme was to increase the number of washing stages from 4 to 7. The compositions of the products are given in table 1. The total number of steps is 17, of which extraction steps are 4, washings are 7, water stripping is 4, alkali stripping is 2. Flows (ml / h): TBP - 1000, ref. EPC - 160, washing solution (2.5 mol / L (NH 4 ) 2 HPO 4 ) - 65, water - 200, alkali (5 mol / L NaOH) - 150.
Водный реэкстракт упарили под разрежением (~50 мм рт.ст.) для получения очищенной ФК с концентрацией Н3РО4 86%. Объемы растворов и составы продуктов приведены в табл.1.The aqueous re-extract was evaporated under vacuum (~ 50 mm Hg) to obtain purified FC with a concentration of H 3 PO 4 of 86%. The volumes of solutions and compositions of the products are given in table 1.
Этот пример показывает, что при использовании в качестве исходного сырья ЭФК по схеме, предложенной в прототипе, не достигается получение ФК реагентного качества.This example shows that when using EPA as a feedstock according to the scheme proposed in the prototype, obtaining a reagent grade FC is not achieved.
Пример 2.Example 2
Опыт проводился на каскаде центробежных экстракторов. Схема процесса приведена на фиг.1. Общее число ступеней - 22, из них экстракция - 4, первая промывка - 4, первая реэкстракция водой - 4, вторая промывка - 4, вторая реэкстракция водой - 4, регенерация щелочью - 2. Потоки (мл/ч): ТБФ - 1000, исх. ЭФК - 155, пром. р-р - 16, вода [1] - 130, вода [2] - 46, вода [3] - 46, 18% NH4OH - 5, 10% NaOH - 70. Поток экстракта после первой промывки разделяется в соотношении 3:1. Реагентная кислота получена упариванием водного реэкстракта под разрежением (~50 мм рт.ст.) до концентрации ФК 87% с последующим периодическим пропариванием кубового остатка 2,5 объемами воды.The experiment was conducted on a cascade of centrifugal extractors. The process diagram is shown in figure 1. The total number of steps is 22, of which extraction is 4, the first flushing is 4, the first flashing with water is 4, the second flushing is 4, the second flashing with water is 4, the alkali regeneration is 2. Flows (ml / h): TBP - 1000, ref. EFK - 155, prom. solution - 16, water [1] - 130, water [2] - 46, water [3] - 46, 18% NH 4 OH - 5, 10% NaOH - 70. The extract stream after the first washing is divided in the ratio 3 :one. Reagent acid was obtained by evaporation of an aqueous reextract under vacuum (~ 50 mm Hg) to a concentration of FC of 87%, followed by periodic steaming of the bottom residue with 2.5 volumes of water.
Объемы растворов и составы продуктов приведены в табл.2.The volumes of solutions and compositions of the products are given in table.2.
Этот пример показывает возможность получения реагентной кислоты из исходной ЭФК низкого качества и с получением рафината, пригодного для приготовления удобрений.This example shows the possibility of obtaining a reagent acid from the original low-quality EPA and obtaining a raffinate suitable for the preparation of fertilizers.
Пример 3.Example 3
Опыт также проводился на каскаде центробежных экстракторов. Отличительной особенностью данного опыта было введение серной кислоты в качестве высаливающего агента для повышения извлечения фосфорной кислоты в экстракт. Схема процесса приведена на фиг.2. Общее число ступеней - 34, из них экстракция - 12 (H2SO4 подается в ступень 4), первая промывка - 6, первая реэкстракция водой - 4, вторая промывка - 6, вторая реэкстракция водой - 4, регенерация щелочью - 2. Потоки (мл/ч): ТБФ - 1000, исх. ЭФК - 160, концентрированная H2SO4 - 15, пром. р-р - 18, вода [1] - 130, вода [2] - 46, вода [3] -46, 18% NH4OH - 5, 10% Na2СО3 - 40. Поток экстракта после первой промывки разделяется в соотношении 3:1. Реагентная кислота получена упариванием водного реэкстракта под разрежением (~50 мм рт.ст.) до концентрации ФК 86% с последующим непрерывным противоточным пропариванием кубового остатка в лабораторной тарельчатой колонне 2,5 объемами воды.The experiment was also conducted on a cascade of centrifugal extractors. A distinctive feature of this experiment was the introduction of sulfuric acid as a salting out agent to increase the extraction of phosphoric acid in the extract. The process diagram is shown in figure 2. The total number of steps is 34, of which extraction is 12 (H 2 SO 4 is fed to step 4), the first flush is 6, the first flashing with water is 4, the second flushing is 6, the second flashing with water is 4, and alkali regeneration is 2. Flows (ml / h): TBP - 1000, ref. EPC - 160, concentrated H 2 SO 4 - 15, prom. solution - 18, water [1] - 130, water [2] - 46, water [3] -46, 18% NH 4 OH - 5, 10% Na 2 CO 3 - 40. The extract stream after the first washing is separated in a ratio of 3: 1. Reagent acid was obtained by evaporation of an aqueous stripping under vacuum (~ 50 mm Hg) to a concentration of FC 86%, followed by continuous countercurrent steaming of the bottom residue in a laboratory plate column with 2.5 volumes of water.
Объемы растворов и состав продуктов приведены в табл.3.The volume of solutions and the composition of the products are given in table.3.
Этот пример показывает возможность получения реагентной кислоты при высокой степени извлечения фосфорной кислоты из исходной ЭФК.This example shows the possibility of obtaining a reagent acid with a high degree of extraction of phosphoric acid from the original EPA.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004135707/15A RU2297976C2 (en) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | Phosphoric acid purification process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004135707/15A RU2297976C2 (en) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | Phosphoric acid purification process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004135707A RU2004135707A (en) | 2006-05-20 |
RU2297976C2 true RU2297976C2 (en) | 2007-04-27 |
Family
ID=36658038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004135707/15A RU2297976C2 (en) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | Phosphoric acid purification process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2297976C2 (en) |
-
2004
- 2004-12-06 RU RU2004135707/15A patent/RU2297976C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004135707A (en) | 2006-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102616765B (en) | Method of using composite extracting agent for extraction and refining of phosphoric acid prepared through wet process | |
CN109852797A (en) | A method of extractant and its extraction and separation elemental lithium for extraction and separation elemental lithium | |
US6251351B1 (en) | Wet-process technique for refining phosphoric acid | |
RU2297976C2 (en) | Phosphoric acid purification process | |
CN106586990B (en) | With the method for Wet-process Phosphoric Acid Production potassium dihydrogen phosphate | |
DE69018037T2 (en) | Simultaneous production of citric acid and alkali citrates. | |
CN108609592A (en) | The method of Purification of Wet process Phosphoric Acid by Solvent Extraction coproduction potassium dihydrogen phosphate | |
US4196180A (en) | Purification of phosphoric acid by means of organic solvents | |
RU2452685C1 (en) | Method of purifying wet-process phosphoric acid | |
DE2365881A1 (en) | METHOD FOR PURIFYING PHOSPHORIC ACID RECOVERED BY WET DIGESTION | |
JPH0380721B2 (en) | ||
US4256716A (en) | Process for treating loaded extractant from purification of phosphoric acid by extraction | |
US4877594A (en) | Purification of phosphoric acid | |
IL42065A (en) | Purification of phosphoric acid | |
EP0068663B1 (en) | A process and extractant for removing fluorine compounds from aqueous phosphoric acid | |
CN115974019B (en) | Method for purifying wet-process phosphoric acid by solvent extraction method | |
US3446583A (en) | Process of preparing water-soluble phosphates | |
RU2149830C1 (en) | Method of wet-process phosphoric acid purification | |
US4127640A (en) | Purification of phosphoric acid by solvent extraction using hexanones | |
RU2191745C1 (en) | Extraction phosphoric acid purification process | |
US4780295A (en) | Process for purifying phosphoric acid | |
US4751066A (en) | Process for preparing alkali metal phosphate | |
DE1792010C3 (en) | Process for the production of mono- and / or diammonium phosphate | |
RU2277509C1 (en) | Method of production of the food diammonium phosphate from the purified extraction phosphoric acid | |
US3996336A (en) | Purification of phosphoric acid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061207 |