Способ получения фосфорной кислоты

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОР , НОЙ КИСЛОТЫ путем двухстадийного , разложения фосфатного сырья при повы-шенной температуре с подачей на первую стадию фосфатнохо сырья, оборотной фосфорной кислоты и пульпы со второй стадии и серной кислоты на вторую стадию с последующим отделением осадка сульфата кальция от продукционной кислоты фильтрованием и его промывкой с подачей промывных ВОД в качестве оборотной фосфорг)ой кислоты на первую стадию, о т л ич ающийс я тем, что, с целью интенсификации процесса за счет повышения скорости фильтрации и повышения степени разложения сырья, процесс ведут при концентрации серной кислоты по стадиям в пересчете на серный ангидрид 1,3-2,0 и 2,7-3,5% соответственно. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что на второй стасл дии температуру поддерживгиот на 3- . 8С больше, чем на первой. 3.способ по п. 1, о т л и ч и и с я тем, что пульпу со второй стадии на первую подают в количестве 15-25 кг на 1 кг фосфатного I сырья.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ MUININOI

РЕСПУБЛИК

3(Я) С 01 В 25/226

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР л

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3364954/23-26 (22). 17.12 ° 81 (46) 07.08 ° 83 ° Бюл. Р 29 (72) В ьВ. Буксеев, .В.И. Валовень, 10.А. Шадрин, Л. Я. Терещенко, B ..П. Панов, H.È. Родина, Е.В. Роман, Т;В. Любченко, Р.В. Павлинов, В.И. Юрьева, О.A. Нифонтов и В.Н. Былинкин (71) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промышленности и Кингисепское производственное объединейие Фосфорит (53). 661 ° 634 ° 2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 621643, кл. С 01 В 25/22, опублик. )978.

2. Патент Великобритании

В 1135951, кл. С 1 А, опублик. 1968. (54)(57) 1 ° СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОР,НОИ КИСЛОТЫ путем двухстадийного разложения фосфатного сырья при повы шенной температуре с подачей на первую стадию фосфатноГо сырья, обо„.SU„;, 42 . А ротной фосфорной кислоты и-пульпы со второй стадии и серной кислоты на вторую стадию с последующим отделением осадка сульфата кальция от продукционной кислоты фильтрованием и его промывкой с подачей промывных вод в качестве оборотной фосфорной кислоты на первую .стадию, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет повышения скорости фильтрации и повышения степени разложения сырья, процесс ведут при концентрации серной кислоты по стадиям в пересчете на серный ангидрид 1,3-2,0 и 2,7-3.5% соответственно.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что на второй стадии температуру поддерживают на 38 С болыае, чем на первой.

3. Способ но п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что пульпу со второй стадии на первую подают в коли.честве 15-25 кг на 1 кг фосфатного сырья.

1033428

Изобретение относится к технологии получения фосфорной кислоты и

° полугидрата сульфата кальция и может быть использовано для производства минеральных удобрений.

Известен способ получения фосфорной кислоты и полугидрата сульфата кальция, включающий разложение природных фосфатов при повышенных температурах смесью концентрированной серной кислоты, оборотных фосфорной 10 кислоты и пульпы и фильтрацию, про- . цесс разложения ведут при 104-115 С, а концентрированную серную кислоту предварительно. смешивают с оборотной фосфорной кислотой и оборотной пуль-,)5 пой при кратности рециркуляции пос-. ледней 0,5-4,0. Концентрация серной кислоты в смеси 5-15 вес. Ъ t 1), Однако данный способ характеризуется сравнительно высокой темпера- р0 турой процесса, недостаточной производительностью фильтрации осадка полугидрата сульфата кальция, невысоким коэффициентом извлечения Р206 в раствор . 25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфорной кислоты путем днухстадийного разложения фосфатного сырья, на первой стадии его обрабатывают оборотной фосфорной кислотой, содержащей 1137% Р О и 1-ЗЪ SO4,и подаваемой в количестве 9 вес.ч, на

1 вес.ч. кальция, Образующуюся смесь монокальцийфосфата, фосфорной кислоты и сульфата кальция на второй стадии обрабатывают серной кислотой, которой подают на 0,5-2% больше, чем необходимо для перевода кальция в сульфат. Полугидрит сульфата кальция 40 отделяют фильтрованием от продукционной фосфорной кислоты и промывают.

Промывные воды смешивают с частью продукционной фосфорной кислоты и/или с частью пульпы со второй стадии и подают на первую стадию. Концентрация серной кислоты в пересчете на

° серный ангидрид составляет íà первой стадии 0,5Ъ, на второй 1,5-2,0Ъ .

Температура на обеих сТадиях 80115 С $2) °

Недостатком известного способа является невысокая скорость фильтрации (не более 800 кг/м ° ч) и степень раз2 ожения сырья не более 9 6, 3 o ..

Цель и з обрет ени я - ин теис ифик аци я процесса путем повышения скорости фильтрации и повышение степени разложения сырья.

Поставленная цель достигается. согласно способу двухстадийного раз 60 ложения фосфатного сырья при повышенной температуре с подачей на пер. вую стадию фосфатного сырья, оборот ной фосфорной кислоты и пульпы со второй стадии и поддержанием кон- 65 центрации серной кислоты в пересчете1 на серный ангидрид 1,3-2,0Ъ, подачей на вторую стадию серной кислоты и поддержанием концентрации серной кислоты в пересчете на серный ангид« рид 2,7-3,5Ъ, отделением осадка сульфата кальция от продукционной кислоты фильтрованием, промывкой осадка с возвращением промывных вод в качестве оборотной фосфорной кислоты на первую стадию. При этом температуру на второй стадии поддерживают на 3-8 С больше, чем на первой, а пульпу со второй стадии на первую подают в количестве 15-25 кг на 1 кг фосфатного сырья, Пример 1. В экстрактор по" дают 1 т апатита, 3, 5 т оборотного фильтрата (24, 6Ъ Р О, 2,.1% SO> ) и

25 т пульпы с предыдущего опыта с ,отношением Ж:T. = 2,5 (содержание в жидкой фазе пульпы Р О 31Ъ, SO> 2 7%)

Разложение ведут с перемешиванием

1 ч при 85 С . Содержание ЯО в жидкой фазе пульпы после перемешиванйя

1,3%.

В пульпу вводят 0,992 т серной кислоты (93Ъ H SO4 ). Перемешивают ее

1 ч при 88 С. Содержание SO в жид кой фазе пульпы после перемешивания

2,7%. Пульпу разделяют на 2 части, . первую из которых (2.5 т) передают на последующий опыт, а вторую (5,438 т) фильтруют на вакуум-фильтре, осадок сульфата кальция промывают 1,117 т горячей .воды с температурой 80 С (с учетом испаряющейся в процессе воды в.. количеств е О, 1 5 т) .

В результате получают 1, 258 т продукционной кислоты (31% Р 06-, 2,7% SOg), 3, 5 т оборотного фильтра-, та (24,6Ъ Р О, 2,1% БОз) и 1,647 т влажного осадка полугидрата сульфата кальция (влажность 15%) . Съем осадк а с уль фат a . к альци я при филь т рации

1820 кг/м ч. Коэффициент разложения сырья 99,1%, коэффициент отмывки осадка 99,9%, коэффициент выхода

99,0Ъ.

Пример 2. В экстрактор подают 1 т апатита, 3,5 т оборотного фильтрата (31% Р О, 2,6Ъ БО„)и 20 т пульпы с предыдущего опыта с отношением

Ж:Т = 2,5 (содержание в жидкой фазе

Пульпы: Р О 36, 5%, SO 3,1%) . Разложение ведут с перемешиванием 1 ч при 87 С. Содержание SO> в жидкой фазе пульпы после перемешивания

1 6%.

В пульпу вводят 0,990 т серной кислоты (93% Н 804.). Перемешивают ее 1 ч при 90О С . Содержание 803 в жидкой фазе пульпы после перемешиваиия 3,1%. Пульпу разделяют на 2 части, первую из которых (20 т) передают на последующий опыт, а вторую (5,438 т) фильтруют на вакуум-фильт.ре, осадок сульфата кальция промы10 в ают 1,007 т горячей воды с темпера-" турой 80 С (с учетом испаряющейся в процессе воды в количестве 0,17 т) .

В результате получавт 1,068 т продукционной кислоты (36, 5% Р О, 3, 1% SO ), 3, 5 т оборотного фильтрата (31% Р О, 2,6% SOg) и 1,707 т влажного осадка полугидрата сульфата кальция (влажность 18%) ° Съем осадка сульфата кальция при фильтрации 1630 кг/м ч. Коэффициент разложения. сырья 98,8%, .коэффициент выхода 98,1%.

Пример 3. В экстрактор подают 1 т апатита, 3,5 т оборотного фильтрата (37, 3% Р<06, 3,0% SO>) и 15 т пульпы с предйдущего опыта с отношением Ж:T = 2,5 (содержание в жидкой фазе пульпы: 42% Р О« 3, 5%

SOg). Разложение ведут.с перемешиванием 1 ч при ° 90 С. Содержание SO> в жидкой фазе пульпы после перемеши-, вания 2,0% В йульпу вводят 0,989 т . серной кислоты (93%. H

33428

SO в жидкой фазе пульпы после пеЪ ремешивания 3; 5%. Пульпу разделяют на 2 части, первую из которых (15 т) передают на последующий опыт, а вторуго (5,438 т) фильтруют на вакуумфильтре. Осадок сульфата кальция промывают 930 кг горячей воды с температурой 80 С (с учетом испаряющейся в процессе воды в количестве

190 кг) .

В результате получают 0,928 т продукционной кислоты (42% Р О, 3 5% 80з) 3 5 т оборотного фильтрата (37,3% Pg Оз, 3,0% БО, ) и 1,75 т

15 влажного осадка полугидрата сульфата кальция (влажность 20%) . Съем осадка

-сульфата кальция при фильтрации

1420 кг/м -. ч. Коэффициент разложения сырья 98, 5%, коэффициент отмывки осадка 99, 1%, коэффициент выхода

97, 6%.

Зависимость технико-экономических показателей процесса от условий представлена в таблице.

1033428

1 х

t x

l Ф !

1 ,! а 3

1 I

I

I 430 73

I CD с Ы

1 Д 1

I Ю

1 ОЪ

I Ch

1

I

Ю 4О, Р3

Ю Ю ф 1Ч ф

Ch ОЪ Ch

3»- СЧ с в

3»

О\ Ch

4А

» »

1» 3

Ch Ch ч ч> Ю ъ с

СО 3» Ч3

Ol Ch Ch

3СЪ ф

М М

ОЪ

О4 Ch

СЧ О1 в»

Ф t»

О\ 034

I Н 1

I x I

1 Е 1

1 X 1

1:1 1 1 -! х! о

161й

1 9

1 03

О1 <

И I Ф

1 Я| ! Х

М » ф CO

Ch ОЪ

lA 6ъ с«3

М Ъ %

О\ 4О О1

CFl (Ь Ch

Ch O ь с

0О 0О

Ch Ch

О4 Ю

М E

Ч3 Ol

Ch Ol сч

М » »

Ch О\ ОО

О1 Ol Ol

0О Л

» ф 1

Ch Ch

F»

% М

00 1

Ol Ch

I .!

I Ch

1 Ch

I

I

I сСЪ

1, 0О 34Ъ сО с а ф 00 3»

Ch Ch Ch

ОО Ч)

М

0О 00

Ch Ch

СЧ Ch

Ъ Ъ

О1 Ol

Л 0Ъ О.

% E %

Ch С» О1

01 Ch Ch

О\ С )

М М ф с

О1 Ch

I о 1 I 01 аx4

1 НЦ 34Д еом хоо

3 Ц. O V Е r 30 O

I СОХО Х-ОХ

1 1 о

С ) 1 4 л о л гЪ л

0О О

«4 СЧ СЧ ф CO

° "4 СЧ о с

Х DCC

g 4033»» а8х

I

1

1 43Ъ Q

I сч сч

1

1

I

1

tO К

Ц аооц ! о о

4tI 3w Х

Ц е Я 3

O 4tI tO X

И 03Х Цл

1 л с е е ицн охх ц н

03 X 4O эха ахе

0Ъ 43Ъ 4С3 О О

Л4 (3 Л4 СЧ СЧ!

1 .1 1 » а

1 сч

1 4Е

1СЗЕ

I CF3 Е

1 Е Е

1 X

I ХО! ! 4tIO

1 М х

I а, g

Ц 33

1 О

I u t33

Е I

Й 3

I e с !

00 1

-х

3 IA 1 к3< н!

ХО! л 4А

М »

РЪ с«) 4А «4

Ь с Ъ РЪ

Ю 3 43Ъ

\ » »

РЪ 4»3 0Ъ

1»

М сч

\О LO

« » сч Ръ

Л4 Л ъ с

РЪ РЪ

«4 Л4 с с с Ъ РЪ

1 с Ъ с

I

4О О 4О lo

% E \. » Ь

Л4 «4 Л Л

Ч3 О

» »

Л СЧ Л4

Ю с Ъ

М М

СЧ «4 о

ЗЬ сч л

Ч) 4О с

Л4 Л

1аэ Ц и

1 ЕХ IrX ЕМ

1 Ц XО.5С 343 ЦФ>

1ОЕ ODI

I u X 13 m 3C е

Il

I. ф 4

4сЪ с с Ъ 433 3 . РЪ

4СЪ

Ь

4О 4С3

РЪ < ) 43Ъ ссЪ 4А

% ° с

1О Ч> 1О

С Ъ бЪ РЪ

43Ъ цЪ

% а чэ Lo с«) с ъ

4А

»

4О СЧ О

РЪ Ф С«3

IA 0 ) с с

Ч3 4O

РЪ

0Ъ

4 Л! за

I ае

1 3

1 Д

) Ц

1 !! о!е

01 I 30 1 А о t хэн о !оно е1ахо а !3=3Цх

О 1а I

3» I

1 с х! oz

Х! 103И

Е I XН33

3 1 Ц 3 I4O b,о! о!м

О.! Ц

I Х !

К 1 L X I

1 X I

tt3 1 Ф I о1аеЦ!

О!НО

1 з I FO I

1 аrd 1

1Ех1 I И 1

1 Я " I

ЕО 3

Е4 0 о о о о о о о о о о о о о о о

СЧ С Ъ СЧ Ч3 ОЪ СЧ CO СЧ Л CO t 0Ъ O Л

0О Ч3 чф Л 0O t» LA О IA tl 4O ОЪ t» 4A О

4 Л 4 Л 4 4 Л

О «Ul 4A 4А С= CD

СЧ СЧ СЧ Л СЧ Л 4Ч,. СЧ о о о о о о о о .о о ф

СЗЪ Ch Ф Ch Ch Ol Ch ОЪ Ф Ф Ф 00 00

0Ъ t О t» F»- t» t» t t» t» r t»- r 4С3 3 ф CO Ch . СО СО 0О СО OО CO CO CO CO CO CO CO

10 33428 не (4 K o мх «ц цхмх о ИХ Я!а х м

«о@Ее о о Эх

m I» m v 8 х ь х х о сц

1 Я! 3 м

Ве Ио

«091.«х е х и дух е

Og315

5 Iq 9 -1 Д ц3хху ъ

1 о а

Е

I

nl «Fl с с с

C0 l

Ch Ch Ch с0 с

СО СО

Ch Ch

«О с с

Ю СО

0l Ch о с

Ю Ch

01 Ch о с с

Ch C0

01 . Ch

6А

1 ахи

Ц 4 И

Fd OV им хо ох их цо сс! х

О!

Я A

Я

Х 5 е )

1 и.

9 1

Q 1

О! а1

L 1

Х 1

5.1 о с дух Ь

1 Р хеаой

1 о ю

I

I

1

I о сч

B I

И1 Д

51 I Р\

Н! ХН

Х1 ЦИ

V l O5

О1-Ы 0

1 с

Х I Я х о I

I ь 1

1

И

А

1 ъ К

4 М х

«б Ц ах ъ Н в и

«б а (б

1

1 «-1

1

I т

1

1 9Р

I .+

I

1 .гЧ х с с 1С 3 К 1

A/I ñ-«

«б

Э 8 х х б О

K x а ct 4 Ч с с

Р ) «»1

\О с

1 с

I

I I

1

l а э

Э

I=f х

Ое

vì

tA «О с

«О «О

РЪ

lA «О с с

«О IO

cFl Щ с »

«О «О

Р ) с ) Ic3 ЭА

О М K 0) Ц «ю

Ое и с«! Х &И

-I х а а 5

td Е

«О 1»

1 «ч I

9l

1ч

5 х х й!

1 о ц! о а

Я,1

-у: 1

I

l

1 .I

I

5 х х

rd

Э

Е х а

И х ж f

1 Х !

Я

1.« I

Х!

Е 1 О х х.

1 1

Х 1 е й, е 1 3

О! и I Ì

1 1.«

«б Ц ! с хе «б

1 х и о 1 14 м 1

o v oxx

«d Я «-«C4 Ц Н

Ц Р(9 Я 1 «FI CC rd

> оаеХ«ехх ххххх«ахи

«О !» «Л . «О «Л С» с с с с

Ch 01 Ch СО 0Ъ СО

Ch О\ 01 01 01 01

1

«О Л I» ch l C0 еЧ 1й е« е-С е« г о о о о о е-l I» СО « Ъ С 4

СО «О Ф сО Ю у-Су«ФСФЗФ! о о о о

Ch Ch Ch Ch 01 Ch

О ю С r- l F»

Ch В СО СО C0 CO

«С! I W Co с с с с ся « 3 ««!

«О «О «О \О цЗ с с с с с

««« ««Ч

СО Ch Ь С ч «1 сч

1033428

Составитель Б. Шаронов.

Редактор К. Волощук ТехредМ.Тепер Корректор А. Зимокосов

Заказ 5543/21 Тираж 471 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент., r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно иэ таблицы, снижение соДержания SO на первой (1) стадии ниже 1,3% приводит к снижению степе-, ни разложения апатита и ухудшению кристаллической структуры осадка, повышение содержания 80э свыше 2,0Ъ не вызывает заметного ухудшения процесса, однако влечет за собой либо увеличение общего расхода серной кислоты, либо снижение содержания S03 на второй (11) стадии экстракции. :10

Снижение содержания SO на второй стадии ниже 2,7% ухудшает показатели процесса, так как влечет эа собой ретроградацию кристаллов CaSO4. ° .0,5 Н О повышение содержания SO свыше 3,5% не вызывает ухудшения процесса, однако связано с дополнительным расходом серной кислоты.

Таким образом, предложенный способ позволяет интенсифицировать процесс, более чем в 2 раза, повысив скорость фильтрации (до 1800 кг/м ° ч) повысить степень разложения сырья (до 99,13) и получить экономический эффект порядка 1143 тыс.руб.