SE429543B - Sett for rening av vatframstelld fosforsyra - Google Patents

Description

7714258-6 beskrivna förfarandet har den nackdelen, att det för kvantitativ extraktion av fosforsyran krävs ett högre lösningsmedel:syra-förhål- lande liksom ett större antal steg, då man i stor utsträckning arbe- tar enligt'de klassiska lagarna om fördelning av ett ämne mellan två vätskefaser. Den därvid erhållna föroreningsåterstoden innehåller upp till över 60% vatten, vilket utgör en nackdel så till vida att det i regel är nödvändigt att överföra återstoden till en deponerbar form, vilket vanligen icke kan ske utan avlägsnande av vatten, even- tuellt genom en koncentrering. Då det vad gäller återstoderna rör sig om koncentrerade sura saltlösningar, bereder intjockningen av sådana âterstoder avsevärda tekniska svårigheter.

Dessutom är några förfaranden förut kända för återvinning av fosfor- syra från fosfathaltiga återstoder_genom behandling av dessa ämnen med mineralsyror och upptagning av den bildade fosforsyran i orga- niska lösningsmedel. Tillsammans med ett reningsförfarande för våt- framställd fosforsyra leder sådana processer till en ökning av det totala P2O5-utbytet. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att genomföra reningen av våtframställd fosforsyra under sådana betingelser, att upptagningen av fosforsyra i det utnyttjade lösningsmedlet kan ske med minsta möjliga lösningsmedel:syra-förhållande och med användning av så få steg som möjligt, maximal mängd av P205 i renad form utvinnes, raffinat uppkommer, vilka innehåller precis så mycket vatten, att de bekvämt kan handhas och samtidigt utan stora tekniska insatser kan överföras i en deponerbar form.

Det har överraskande visat sig, att denna uppgift enkelt kan lösas genom attnan för extraktion av den våtframställda fosforsyran använ- der amylalkoholen med en vattenhalt, som utgör mer än 0% och mindre än 50%, företrädesvis 15-30%, av amylalkoholens mättnadskoncentration med vatten och en halt av en annan mineralsyra än fosforsyra, som i mol räknat motsvarar den i råsyran till katjoner bundna andelen fosfat.

Företrädesvis använder man amylalkoholen med en vattenhalt, som ut- gör 15-30% av dess mättnadskoncentration. Det använda amylalkohol- lösningsmedlet återför man lämpligen i kretslopp efter återvinning 7714258-6 av den renade fosforsyran. Som mineralsyra, vilken man blandar i lösningsmedlet före extraktionen, använder man sålunda en syra som icke är fosforsyra. Företrädesvis använder man svavelsyra. Mineral- syran tillsättes lämpligen i koncentrerad form. Lösningsmedlet till- sätter man i mängder, vilka är beroende av P205- oncentrationen i den förorenade, våtframställda fosforsyran, dvs när syrans P2O5-kon- centration avtar tillsättes lösningsmedlet i större mängder. Sålunda tillsättes exempelvis amylalkoholen när syrornas P2O5-innehåll upp- går till 43-50 vikt%, i en mängd som motsvarar 5,5-2,5 volymdelar per 1 volymdel syra. Extraktionen kan genomföras vid temperaturer mellan 0 och 98°C, företrädesvis väljes temperaturer mellan 20 och 40°C_ För extraktionen lämpar sig en motströmsanläggning med 4-6 steg, fö- reträdesvis med 5 steg. Den vid extraktionen erhållna återstoden lå- ter sig lätt överföras till en fast, neutralt reagerande deponerings- produkt genom tillsats av passande mängder bränd kalk. Förutom genom azeotropdestillation kan det till kretsloppet âterförda och på känt sätt genom reextraktion av det erhållna fosforsyraextraktet med al- kalihydroxider erhållna varma, vattenmättade lösningsmedlet delav- vattnas till mer än hälften genom att man på enkelt sätt underkastar det en vakuumkylning.

Det är speciellt fördelaktigt att genomföra sättet enligt uppfinnin- gen i enlighet med det bifogade flödesschemat, varvid man blandar den våtframställda fosforsyran A, som skall renas, med en från ett senare steg III härstammande tvättlösning B och genomför blandningen i en motströmsanläggning I, i vilken den extraheras med det ovannämn- da vatten- och mineralsyrainnehållande amylalkohollösningsmedlet N.

Det därvid erhållna organiska fosforsyraextraktet H tvättas sedan i det redan nämnda tvättsteget III och den uppkomna tvättlösningen B recirkuleras för blandning med den våtframställda fosforsyran A.

Från det tvättade organiska fosforsyraextraktet O utvinner man sedan den renade fosforsyran K på i och för sig känt sätt genom reextrak- tion IV antingen som fri syra med hjälp av vatten eller som alkali- fosfat med hjälp av alkalier J. Det därvid återvunna amylalkohol- lösningsmedlet L är vattenhaltigt, varför man avlägsnar vattnet från detta i ett härför avsett steg V, tills den önskade resthalten av- lägsnats. Det avskilda vattnet M recirkuleras till tvättsteget III och det delavvattnade lösningsmedlet D blandas med mineralsyran C till blandningen N, som sedan användes i motströmsanläggningen I för extraktion av den våtframställda fosforsyran A. Slutligen för- 7714258-6 p sätter man det vid denna extraktion kvarblivande raffinatet E i en behållare II med bränd kalk F, så att en fast, företrädesvis neut- ralt reagerande återstod G bildas, vilken väl lämpar sig för depo- nering. Med sättet enligt uppfinningen erhålles följande fördelar: 1) I motsats till den i fackkretsar rådande fördomen uppstår vid användningen av delvis vattenblandbara lösningsmedel i form av en mer än 0% och mindre än 50% mättad vattenlösning av amylalkohol vid våtsyraextraktion inga fasta eller icke längre rinnande raffinat.

Speciellt överföres genom den avsedda användningen av mineralsyror tillsammans med amylalkohollösningsmeldet i motström enligt uppfin- ningen sura fosfatsalter till sura salter av andra mineralsyror, ' varigenom raffinatets konsistens och lagringsduglighet avsevärt pâ- verkas. Raffinaten, som erhålles med sättet enligt uppfinningen, uppvisar en vätskeformig och över en tidsrymd av minst 4 veckor sta- bil konsistens respektive flytbarhet. 2) PZO5-förlusterna reduceras avsevärt jämfört med arbetssätt, som icke använder mineralsyror i motström. Beroende på typen av den an- vända râfosforsyran reduceras P2O5-förlusterna, t.ex. vid syror från Marocko-fosfat, alltefter syratyp, från 3-7% till 1,5-3% av totalt P2 lusten till och med från 15-18% till 5-7% av nämnda P2O5. 05. Vid de mer förorenade syrorna från Florida-fosfat sjunker för- 3) Genom motströmsledningen av den med det organiska lösningsmed- let blandade mineralsyran uteblir den medextraktion av mineralsyran, SOIII annaIS äQeI' rum. 4)_Erhållandet av en enda, mängdmässigt liten, fast avfallsprodukt erbjuder en avloppsvattenfri, miljövänlig process, som likväl är oberoende av samproduktion med andra produkter; ) Uppfinningen tillåter att processen genomföres i endast 4-6 ext- raktionssteg.

Med ledning av efterföljande exempel skall sättet förklaras närmare dock utan att uppfinningsföremålet begränsas till dessa exempel.

Exempel 1 En i handeln förekommande Florida-râfosforsyra innehåller 50,0 vikt% P2O5 och följande huvudföroreningar, räknat på % P2O5: 7714258-6 Fe 2,48% Al 1,60% Mg 0,56% Ca ' 0,13% V 260 ppm Mn 760 ppm S04 0,15%. 400 kg/h av denna råsyra A tillsammans med 55,5 kg/h recirkulerad tvättlösning B fördes i ett 5-stegs motströmsbatteri I emot en bland- ning N av 21,5 kg/h koncentrerad svavelsyra C (96% HZSO4) och 1142,7 kg/h amylalkohol D från oxosyntesen med 2,0% H20-halt (22,8 kg/h H20). 91,8 kg/h raffinat E med 10,0 kg/h P2O5 kvarblev, så att slutförlus- ten, räknat på den med råsyran tillförda mängden P2O5, uppgick till ,0%. Detta raffinat E omsattes med 16,5 kg/h CaO F i en icke upp- värmd dubbelaxelblandare II till eqfast, kornig deponeringsprodukt G i en mängd av 98,5 kg/h och det förångade vattnet avsögs. Vid mot- strömsbatteriets I andra ände erhölls 1527,9 kg/h råextrakt H med ett innehåll av P2O5 på 13,7%, ur vilket efter en flerstegs motströms- tvättning III med en enstegsreextraktion IV med koncentrerad natron- lut J (50% NaOH) utvanns 570,5 t/h mononatriumfosfatlösning K med 33,3 vikt% P2O5. Râsyrans huvudföroreningar förelåg i saltlösningen med följande resthalter, räknat på % P205: Fe < 20 ppm Al < 20 ppm Mg < 10 ppm Ca < 20 ppm V < 3 ppm Mn < 1 ppm S04 < 0,1%.

Efter reextraktionen IV leddes det genom neutralisationsvärmet till 7800 uppvärmda, delvis vattenmättade amylalkoholen L in i en vakuum- avkylningsapparatur V. Utan ytterligare uppvärmning erhölls 1142,7 kg/h amylalkohol D med en vattenhalt av 2,0% och med en temperatur av 3200. Denna alkohol recirkulerades efter blandning av svavelsy- ran C som blandning N i extraktionssteget I, under det att det av- skilda vattnet i en mängd av 42,1 kg/h H20 återfördes till tvättste- get III för råextraktet H. _ _ ...______._.._._.. _ ..-_.-.,._._._._-......__._.__..___-.__. 7714258-6 Exempel 2 En i handeln förekommande Marocko-råfosforsyra innehöll 50,3 vikt% P205 och följande huvudföroreningar, räknat på % P2O5: Fe 4070 ppm Al _ 2200 ppm Mg 8460 ppm Ca 2500 ppm V 460 ppm Mn 80 ppm sd, 0,15%. 400 kg/h av denna râsyra A tillsammans med 55,6 kg/h recirkulerad tvättlösning B fördes i ett 6-stegs motströmsbatteri I emot en bland- ning N av 8,8 kg/h koncentrerad svavelsyra C (96% HZSO4) och 1142,7 kg/h amylalkohol D från oxosyntesen med 2,0% H20 (22,8 kg/h H20).

Kvar blev 72 kg/h raffinat E med 3,1 kg/h P205, så att slutförlusten, räknat på den med råsyran tillförda PZO5, uppgick till 2,0%. Detta raffinat E omsattes med 10,9 kg/h bränd kalk F i en icke uppvärmd dubbelaxelblandare II till en fast, kornformig deponeringsprodukt G i en mängd av 75 kg/h, och det förångade vattnet avsögs. I motströms- batteriets I andra ände erhölls 1534,5 kg/h råextrakt H med ett inne- håll av 14,0% PZO5, ur vilket det efter en flerstegs motströmstvätt~ ning III och en flerstegs reextraktion IV med vatten J utvanns 555,4 kg/h ren fosforsyra K med 35,5 vikt% P205. Råsyrans huvudföroreningar förelåg i den renade fosforsyran med följande resthalter, räknat på % P2O5: - Fe < 20 ppm Al "< 20 ppm Mg < 10 ppm Ca < 20 ppm V < 3 ppm Mn < 1 ppm SO < 0,1%. 4 Vid reextraktionen IV erhölls dessutom 1245,33 kg/h vattenmättad amylalkohol L (10,0% H20) av rumstemperatur. Medelst en kontinuerlig azeotropdestillation V avvattnades alkoholen till en resthalt av 2,0% H20. 1142,? kg/h av amylalkoholen med 22,8 kg/h löst vatten led- des efter hopblandning med den koncentrerade svavelsyran C tillbaka till extraktionsbatteriet I. 102,6 kg/h destillerat vatten M, som in- nehöll en liten mängd lösningsmedel, recirkfulerades dessutom delvis till râextrakttvättningen III och bortskaffades delvis efter avdriv- ning av lösningsmedlet.

Claims (13)

7714258-6 Patentkrav

1. Sätt för rening av våtframställd fosforsyra genom motströmsex- traktion med amylalkohol som ett organiskt lösningsmedel, i vilket vatten är begränsat lösligt och vilket kan ta upp fosforsyran, av- skiljning av den av amylalkoholen icke upptagna återstoden av den våtframställda fosforsyran från det organiska fosforsyraextraktet och återvinning av fosforsyran från det organiska fosforsyraex- traktet, k ä n n e t e c k n a t av att man använder amylalkoholen med en vattenhalt, som utgör mer än 0 % och mindre än 50 % av amyl- alkoholens mättnadskoncentration med vatten, och en halt av en annan míneralsyra än fosforsyra, som i mol räknat motsvarar den i råsyran till katjoner bundna andelen fosfat.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man använ- der amylalkoholen med en vattenhalt som utgör 15-50 % av dess mättnadskoncentration.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att den använda amylalkoholen recirkuleras efter återvinning av den renade fosforsyran.

4. M. Sätt enligt krav 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att man som mineralsyra använder svavelsyra.

5. Sätt enligt krav 1-U, k ä n n e t e c k n a t av att man till- sätter mineralsyran i koncentrerad form.

6. Sätt enligt krav 1~5, k ä n n e t e c k n a t av att man an- vänder amylalkoholen i mängder som beror av P2O5-koncentrationen i den förorenade, våtframställda fosforsyran, varvid man tillsätter amylalkoholen i ökande mängder när syrans P205-koncentration avtar.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att man vid P,O5-halter i syrorna på ÄB-50 vikt% tillsätter amylalkoholen i en mängd av 5,5-2,5 Volymdelar per 1 volymdel syra.

8. Sätt enligt krav 1-7, k ä n n e t e c k n a t av att man genom- för extraktionen vid temperaturer av O-9800. 7714258-6

9. Sätt enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att man genom- för extraktionen vid temperaturer mellan 20 och HOOC.

10. Sätt enligt krav 1-9, k ä n'n e t e c k n a t av att man genom- för extraktionen i en motströmsanläggning med U-6 steg.

11. Sätt enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t för extraktionen 1 en motströmsanläggning med 5 steg. av att man genom-

12. Sätt enligt krav 1-11, k ä n n e t e c k n a t av att man överför den vid extraktionen erhållna återstoden till en fast, neutralt reagerande deponeringsprodukt genom tillsats av bränd kalk.

13. Sätt enligt krav 1-12, k ä n n e t e c k n a t av att man på känt sätt underkastar den vid reextraktionen av det erhållna orga- niska fosforsyraextraktet med alkalihydroxider erhållna, varma, vattenmättade amylalkoholen en vakuumkylning och därvid delavvatt- nar denna till mindre än hälften av mättnadsvärdet. 1U. Sätt enligt krav 1-13, k ä n n e t e c k n a t av att man a) blandar ihop den våtframställda fosforsyran, som skall renas, med en från ett senare steg härstammande tvättlösning och ex- traherar den erhållna fosforsyrablandningen i motström med den vatten- och mineralsyra innehållande amylalkoholen, b) tvättar det härvid erhållna, organiska fosforsyraextraktet och recirkulerar den erhållna tvättlösningen för hopblandning med den våtframställda fosforsyran, som skall renas, c) överför det tvättade fosforsyraextraktet antingen till renad fosforsyra genom reextraktion med vatten eller till rena alkali- fosfat genom extraktion med alkali, d) avlägsnar vatten ur den därvid erhållna vattenhaltiga amylalko- holen, återför den erhållna vattenfasen till tvättningen av det organiska fosforsyraextraktet och recirkulerar den erhållna amylalkoholen efter hopblandning med mineralsyran för extraktion av den våtframställda fosforsyran, och e) omsätter det vid extraktionen av den våtframställda fosforsyran uppkomna raffinatet med bränd kalk till en fast återstod.