Способ получения фосфорной кислоты
Изобретение относится к получению экстракционной фосфорной кислоты и может быть использовано в производстве минеральных удобрений и других фосфорсодержащих продуктов. Целью изобретения является уменьшение удельного расхода фильтр-ткани и интенсификация процесса за счет сокращения простоя оборудования при сохранении высокой концентрации фосфорной кислоты в продукте. Способ получения фосфорной кислоты включает обработку фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием пульпы и выделением фторсодержащих газов, абсорбцию газов с образованием кремнефтористой кислоты, фильтрацию пульпы через фильтр-ткань с отделением продукта, промывку осадка сульфата кальция с возвратом промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, отмывку фильтр-ткани раствором кремнефтористоводородной кислоты при 60-90°С с направлением промывных вод на промывку осадка сульфата кальция, осушку фильтр-ткани воздухом. На стадию осушки фильтр-ткани одновременно с воздухом подают раствор кремнефтористоводородной кислоты в количестве 3-10 мас. ч. на 100 мас.ч. фосфатного сырья при поддержании температуры раствора 25-45°С. Осушку фильтр-ткани проводят при разрежении 2-10 кПа, раствор после осушки подают на отмывку фильтр-ткани. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51) 4 С 01 В 25/226
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н Д ВТОРСНОЬГФ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 4277261/31-26 (22) 06. 07. 87 (46) 23.07.89. Бюл. И - 27 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета и Волховский алюминиевый завод им. С.M. Кирова (72) Б.Д. Гуллер, В.Я. Зубков, M.À. Шапкин, М.А. Лрановский, В.А. Саньков, А.И. Самойлова, Л,Н. Сыркин и С.Л. Коновалова (53) 661 ° 634. 2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Н 504697, кл. С 01 B 25/223, 1974. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ
КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к получению экстракционной фосфорной кислоты и может быть использовано в производстве минеральных удобрений и других фосфорсодержащих продуктов.
Целью изобретения является уменьшение удельного расхода фильтр-ткани и интенсификация процесса за счет сокращения простоя оборудования при сохранении высокой концентрации фосфорной кислоты в продукте, СпоИзобретение относится к способу получения экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). используемой в производстве минеральных удобрений и других фосфорсодержащих продуктов.
Цель изобретения — уменьшение удельного расхода фильтр-ткани и интенсификации процесса за счет .сокращения простоя оборудования при сохранении высокой концентрации фосфорной кислоты в продукте.
„„Я0„„1495292 A 1 соб получения фосфорной кислоты включает обработку фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с образованием пульпы и выделением фторсодержащих газов, абсорбцию газов с o6paso ванием кремнефтористой KHGJIQTbl> фильтрацию пульпы через фильтр-ткань с отделением продукта, промывку осадка сульфата кальция с возвратом промывных вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, отмывку фильтр-ткани раствором кремнефтористоводородной кислоты при
60-90 С с направлением лромывных вод на промывку осадка сульфата кальция, осушку фильтр-ткани возд хом. На стадию осушки фильтр-ткани одновременно с воздухом подают раствор кремнефтористоводородной кислоты в количестве 3-10 мас.ч. на
100 мас.ч. фосфорного сырья при поддержании температуры раствора 254500.. Осушку фильтр-ткани проводят при разрежении 2-10 кПа„ раствор после осушки подают на отмывку фильтр-ткани. 1 табл.
Пример. В секционный реактор рабочим объемом 440 мэ дозируют
33 т/ч апатитового концентрата (39,4% Р О ), 32,7 т/ч раствора серной кислоты (92%) и 84,8 т/ч оборотного раствора, содержащего 23,2% о
Р О„, и осущетсвляют при 100 С экстракцию фосфорной кислоты в полугидратном режиме. Выделяющиеся в реакторе фтористые газы улавливают в абсорбционной системе, получая 3,5 т/ч
5292
3 149 продукционной кремнефтористоводородной кислоты (12 ), которую перерабатывают в криолит с последующим отделением его от маточника.
Образовавшуюся в результате сернокислотного разложения пульпу разделяют на карусельном вакуум-йильтре
К-50, получая 58,9 т/ч первого фильтрата (35 Р О ), из которых
35,7 т/ч составляет продукционная фосфорная кислота. В процессе фильтрации в газовую йазу переходит
40 кг/ч фтористых соединений, абсорбцией которых получают 2 т/ч разбавленной кремнефтористо-водородной кислоты (2,5 ), которую используют для приготовления раствора, направляемого на стадии отмывки и осушки фильтр-ткани.
Осадок полугидрата сульфата кальция промывают 37,7 т/ч суспензии, образующейся после, отмывки ткани и содержащей 249,6-249,8 кг/ч сульйата кальция, а затем 2,5 т/ч свежей воды. При этом после объединения основного (23,2 т/ч) и промывного фильтратов получают 84,8 т/ч оборотной кислоты, содержащей 23,2 Р О„„
Влажный промытый осадок в количестве 57 т/ч удаляют с фипьтра в систему гидроудаления осадка. При этом на поверхности ткани и в порах ее остается 250 кг/ч полугидрата сульфата кальция. Фильтровальную ткань отмывают при 60-90 C 37,5 т/ч смеси оборотной воды системы гидроудаления сульфата кальция, промывного раствора со стадии осушки ткани и маточника криолита, содержащей 0,1-0,3 кремнейтористоводородной кислоты.
При этом с поверхности ткани смывают
244 кг/ч осадка, а около 6 кг/ч остается в порах ткани.
Фильтр-ткань на стадии осушки обрабатывают воздухом и .1-3,3 т/ч (3-10 мас.ч. на 180 мас.ч. фосфатного сырья) раствора кремнефтористоводородной кислоты (0,1-2,5 ) с температурой 25-45 С, которое равномерно распределяют на поверхности ткани
С помощью высоконапорного вентилятора в зоне осушки годдерживают разрежение 2-10 кПа. Раствор, проходя через ткань, растворяет 5,6-5;8 кг/ч сульфата капьция и далее его направляют на приготовление смеси для отФ) о мывки фильтр-ткани прн b0-95 С.
Причиной гипсования AHJIbTp»òêàни являетая кристаллизация сульфата кальция в порах. Она происходит как
1 за счет снятия пересыщения растворов, просасываемых через ткань, так и вследствие постепенного оводнения мелких кристаллов полугидрата сульфата кальция, застревающих в порах ткани. При многократном повторении циклов йильтрации и промывки образовавшиеся кристаллы срастаются между собой, увеличивая сопротивление ткани и йипьтрации. Поверхностная обработка ткани струей раствора кремнефтористоводородной кислоты не обеспечивает полного растворения таких кристаллов.
В среднем за один цикл фильтрации и отмывки ткани в ее порах застревает 4,2 кг сульфата кальция на 1 м ткани, Для его полного растворения достаточно 300 r 1 -ного раствора
H Однако для обеспечения достаточного контакта фаз и с учетом достигаемой степени насыщения требуется применять 5-15-кратный избыток раствора. Это соответствует 3-10 мас.ч. на . 100 мас.ч. фосфатного сырья. По известному способу йосфорную кислоту получают сернофосфорнокислотным разложением фосфатного сырья, содержащего фтор, отделением и про тивоточной промывкой осадка сульфата кальция на вакуум-фильтре. отмывкой фильтровальной ткани (после сброса осадка) растворами, содержащими кремнефтористоводородную кислоту, (смесью конденсата от вакуум-йильтров с концентрацией 15-100 г/м фтора и раствора, получаемого в системах абсорбции), осушкой фильтровальной ткани просасыванием воздуха. Содер жанне Н SiP в смеси составляет 0,1-10 . Смесь после приготовления нагревают до 60-95 С и подают снизу: на поверхность фильтр-ткани для смыва остатков осадка струей раствора. Образующуюся при этом суспенэню собирают в сборник и затем направляют на промывку осадка сульфата кель ция.Полное загнпсовываниефильтр-ткани происходит за 5-7 сут, что является причиной повышенного расхода ,фильтр-ткани: 0,05-0, 06 м /т Р О . 1495292 l е Длительность простоев на замену тка ни составляет 19 ч в месяц. В результате этого снижается производительность процесса. В таблице представлены данные о влиянии режима отмывки и осушки фильтр-ткани на показатели процесса. Из данных таблицы следует, что уменьшение количества раствора ниже 3 мас.ч. на 100 мас.ч. фосфатного сырья не обеспечивает достаточной -степени растворения сульфата кальция, а повышение его количества более 10 мас.ч. приводит к нарушению режима осушки ткани и разбавлению продукционной кислоты. Варьируемые параметры Показатели процесса Раствор H SiF, подаваемый в зону сушки ткани Концентрация продукционной кислоты, Ж Р О ПроизводительФильтроткань Длительность Разрежение Расход м /т Р О Срок службы, сут„ простоев на замев зоне осушки, кПа ность Темпе (оличество, иас.ч. на 100 мас.ч. фосфата системы, Х ну ткани, ч./мес. ратура О+ 3 1,5 35 5 10 Осуществление процесса по известному способу (беэ подачи на стадии осушки ткани раствора, содержащего H >SiF< ) . +М. Требуется узел охлаждения раствора, содержащего Н $Ы . ристоводородной кислоты через фильтрткань при больших потоках (10 мас.ч.) и приводит к разбавлению продукцион45 ной фосфорной кислоты, а увеличение разрежения свыше 10 кПа связано с черезмерно быстрым просасыванием Н SiF через фильтр-ткань со снижением эффективности удаления сульфата 5р кальция из пор ткани. Указанные отличия позволяют осуществить растворение кристаллов сульфата кальция в пбрах фильтровальной ткани и увеличить срок ее службы, 55. тем самым добиться снижения расхода ткани и интенсификации производства. Формула и э о б р е т е н и я Способ получения фосфорной кислоты иэ фторсодержащего фосфатного Сульфат кальция обладает обратной температурной зависимостью растворимости в слабокислых растворах и поэтому температуру раствора следует поддерживать в пределах 25-45 С. Снижение температуры менее 25 С связано с дополнительными энергетическими затратами на его охлаждение, а повышение более 45 С приводит к снижению растворимости сульфата кальция и, соответственно, эффективности удаления последнего из пор фильтр-ткани. Для обеспечения просасывания раствора и воздуха через ткань целесообразно поддерживать повышенное разрежение на стадии осушки: 2-10 кПа. Уменьшение разрежения ниже 2 кПа не обеспечивает прохождения кремнефто15+ 5 25 5 35 5 45 5 55 5 1,5 25 5 6 18 19 21 19 14 0,060 0,055 О, 035 О, 023 О, 021 О, 020 0,019 0,020 О, 021 0,027 О, 050 О, 020 0,020 0,020 0,030 0,052 19 17 12 6,5 5,8 6,5 6 9 100, 1 101,0 101,7 101, 8 101 9 102, О 101,9 101,8 101,5 100,2 101 i 9 101,9 101,9 101,2 100,2 34,2 33,2 1495292 Составитель Г. Целищев Техред А.Кравчук Корректор Н.Король Редактор К. Яцола Заказ 4204/21 Тираж 435 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 сырья, включающий обработку его обо.— ротной фосфорной и серной кислотами с образованием пульпы и с выделением фторсодержащих газов, абсорбцию газов с образованием кремнефтористоводородной кислоты, фильтрацию пульпы через фильтр-ткань с фтделением продукта, промывку осадка сульфата кальция с возвратом IlpoMblBHblx вод на обработку в качестве оборотной фосфорной кислоты, отмывку фильтр-ткани раствором кремнефтористоводородной кислоты при 60-95ОС с направлением промывных вод на промывку осадка 15 сульфата кальция, осушку фильтр-ткани воздухом, отличающийся I тем, что, с целью уменьшения удельного расхода фильтр-ткани и интенсификации процесса за счет сокращения простоев оборудования при сохранении высокой концентрации фосфорной кислоты в продукте, на стадию осушки фильтр-ткани одновременно с воздухом подают раствор кремнефтористоводородной кислоты в количестве 3-10 мас.ч. на 100 мас.ч. фосфатного сырья при поддержании температуры раствора 2545 С, осушку фильтр-ткани проводят при разрежении 2»10 кПа, раствор после осушки подают на отмывку фильтрткани.
