Способ получения концентрированной фосфорной кислоты

 

Изобретение относится к способу получения концентрированной (50-55% р 0-) экстракционной фосфорной кислоты , используемой в производстве фосфорсодержащих минеральных удобрений. Цель изобретения - повышение выхода фтора за счет снижения его потерь с осадком полугидрата сульфата кальция и газовой фазой на стадии обработки фосфатного сырья, снижение простоев абсорбционного оборудования этой стадии за счет изменения количества и состава выделяющихся фтористых газов и снижение степени обводнения осадка. Концентрированную фосфорную кислоту получают обработкой фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной, серной кислотами и частью концентрированной фосфорной кислоты, подаваемой в количестве 10-50 мае.ч. Р20,. на 100 мае.ч. Р205 сырья, с выделением и абсорбцией фтористых газов и образованием осадка полугидрата сульфата кальция, отделением фосфорной кислоты от осадка фильтрацией, промывкой осадка, направлением промывных вод на обработку сырья в качестве обработки фосфорной кислоты, концентрированием фосфорной кислоты в выпарных аппаратах до содержания PjjOj, равного 50-55%, с выделением и абсорбцией фтористых газов. Целесообразно концентрированную фосфорную кислоту предварительно смешивать с оборотной фосфорной кислотой. Указанные отличия позволяют снизить выход фтора на стадии разложения сырья в.твердую фазу до 16,5-22,7%, в газовую фазу - до 19,1-24,2%, повысить выход продуктивного фтора до 35,5 - 45,5 кг/т PjO, снизить степень оводнения полугидрата сульфата кальция в воде через 6 ч до 16-25%, повысить время пробега оборудования до 10 - 30 сут. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л а J ч 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СЗ

РЕСПУБЛИК

„„SUÄÄ1641771

С 01 В 25/226, 25/234

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О ГНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4459529/26 (22) 12.07.88 (46) 15.04.91. Бил. ¹ 14 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета и Воскресенское производственное объединение

"Минудобрения" им. В.В.Куйбышева (72) P.Â.Винюк, Б.Д.Гуллер, А.Ю.Михайлов,.М.А.16апкин, А.И.Апексеев, Д.Г.Наголов, Т,Г.Репенкова, В.И.Коваль, А.M.Íàçàðîâ и IO.Ä.Ïåðåâàëîâ (53) 661.634 ° 2(088.8) (56) Труды НИУИФ, вып.241, М., 1982, с. 17-23. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к способу получения концентрированной (50-55Х

Р О ) экстракционной фосфорной кисло-

5 ты, используемой в производстве фосфорсодержащих минеральных удобрений.

Цель изобретения — повышение выхода фтора за счет снижения его потерь с осадком полугидрата сульфата кальция и газовой фазой на стадии обработки фосфатного сырья, снижение простоев абсорбционного оборудования этой стадии за счет изменения количества и состава выделяющихся фтористых газов и снижение степени обводнения осадка.

Изобретение относится к способу получения концентрированной (50-55Х

P - ) экстракционной фосфорной кисй-Ъ лоты, используемой в.производстве фосфорсодержащих минеральных удобре-. ний.

Концентрированную фосфорную кислоту получают обработкой фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной, серной кислотами и частью концентрированной фосфорной кислоты, подаваемой в количестве 10-50 мас.ч. Р О на 100 мас.ч. Р О сырья, с выделением и абсорбцией фтористых газов и образованием осадка полугидрата сульфата кальция, отделением фосфорной кислоты от осадка фильтрацией, промывкой осадка, направлением промывных вод на обработку сырья в качестве обработки фосфорной кислоты, концентрированием фосфорной кислоты в выпарных аппаратах до содержания

Р О, равного 50-55Х, с выделением и абсорбцией фтористых газов. Целе-. сообразно концентрированную фосфорную кислоту предварительно смешивать с оборотной фосфорной кислотой. Указанные отличия позволяют снизить выход фтора на стадии разложения сырья в твердую фазу до 16,5-22,7%, в газовую фазу — до 19,1-24,2Х, пбвысить выход продуктивного фтора до 35,5-45,5 кг/т Р О, снизить степень оводl нения полугидрата сульфата кальция в воде через 6 ч до 16-25Х повысить время пробега оборудования до 10—

30 сут. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Цель изобретения — повышение выхода фтора за счет снижения его по. терь с осадком полугидрата сульфата кальция и газовой фазой на стадии обработки фоефатного сырья, снижение простоев абсорбционного оборудования

1641771,, этой стадии за счет изменения количества и состава выделяющихся фтористых газов и снижение степени оводнения осадка.

Пример 1. Осуществление процесса с предварительным смешением упаренной фосфорной кислоты с оборотной фосфорной кислотой.

В секционированный зкстрактор ра- 10 бочим объемом 740 м подают 55 т/ч апатитового концентрата (39,4X P 0+, 3,15X F), смесь 190,3 т/ч оборотной фосфорной (30,1X P O ) и 4,1 т/ч (10 ч. P Î на 100 ч. Р О фосфатного сырья) упаренной (52,"5 Р О, 0,48Х F; 2-4Х 803) кислот, 53,6 т/ч

92 5Х-ной серной кислоты. Процесс обработки апатитового концентрата кислотами осуществляют в течение

4 ч при 98 С, содержание Р О в жидкой фазе суспензии 38Х. При этом в газовую Фазу удаляется 13,6 т/ч паров воды и 0,55 т/ч Фтористых соединений в виде смеси ЗаРа и ЯР (атомное со- 25 отиоаеиие Р/Si равно 5, степень выделении Фтора в гаэ 24,2X).

В результате абсорбции отводимых от экстрактора газов получают слабые (1-2Х Р) растворы гексаФторкремниевой > кислоты, которые направляют на обезвреживание. Суспензию полугидрата разделяют, осадок отнавают промыв- ными фильтрата аю, водой и получают

190,3 т/ч оборотной ФосФорной кислоты концентрации 30в1 РФО, 93,8 s/÷ осадка (общая влажность 26X) который направляют в отвал. Фосфорную кислоту, содержащую 38Х Р О,. упаривают, при этом получают 43,3 т/ч концентрированной Фосфорной кислоты (52 5X

46

Ря0 )э Ою48Х Ре, 2-4Х 80э и 7,0 т/ч

14Х-ного раствора гексафторкремниевой кислоты (съем продукционного фтора 35,8 кг/т Р О ).

4,1 т/ч концентрированной фосфорной кислоты возвращают на смешение с оборотной кислотой и далее и экстрактор, а 39,2.т/ч выводят в качестве продукции. Время межремонт:ного пробега абсорбционной системы. экстрактора составляет 10-14 сут.

По известному способу фосфорную кислоту получают обработкой при 90100 С фторсодержащего фосфатного сыо рья оборотной фосфорной и серной кис- 55 лотами с выделением и абсорбцией фтористых газов -и образованием полугидратa.сульфата кальция. Фосфорную кислоту отфильтровывают, осадок промывают и промывные воды направляют на обработку. Фосфорную кислоту концентрируют до содержания Р О 50-55Х, при этом вьделяющиеся фторйстые газы абсорбируют. Выход продукционного фтора на стадии концентрирования низкий (20-30 кг/т Р О ), что обусловлено повышенными потерями его на стадии обработки сырья кислотами: 23-27Х от вводимого с апатитом остается в твердой фазе, а 24-26Х выделяется в газовую фазу. Атомное отношение фтора к кремнию в газовой фазе составляет 4-4,2, что обусловливает выделение осадка кремнегеля в газоходах и абсорбционном оборудовании. Время работы оборудования между чистками

5-7 сут. Кроме того, стабильность полугидрата сульфата кальция недостаточно высока: степень оводнения через 6 ч составляет ЗОХ.

В табл. 1 представлены данные о влиянии добавок концентрированной фосфорной кислоты на показатели процесса экстракции (введение на стадию обработки фосфатного сырья). Условия экстракции: температура 98 С, содеро жаиие Р О в жидкой фазе суспензий

37,5-38,5Х, концентрация серной кислоты 75-92,5Х. Состав упаренной кислоты, Х: Р 0 52,5; БОз 3,0; Р 0,48.

Состав апатита, Х: Р О 39,0-39,4;

Р 3,0-3,15.

Как видно из данных табл. 1, при работе без подачи в зону обработки

Фосфатного сырья упаренной фосфорной кислоты (осуществление процесса по известному способу) в исследованных условиях с твердой фазой (осадок полугидрата) теряется 26,8Х введенного с апатитом фтора, с газовой фазой от экстрактора - 25X ° Образующиеся при очистке последней абсорбционные растворы содержат большое количество кремнегеля (атомное отношение F/Si равно 4,2), его выделение способствует быстрому зарастаиию газового тракта (5-7 сут), Введение небольшого количества упаренной кислоты (5 ч.

Р О на 100 ч. Р О - фосфатного сырья) малоэффективно; заметное снижение степени перехода фтора в полугидрат- ный осадок (на 4X) и в газовую фазу (на 0,8X) с повышением удельного съема фтора от 31,2 до 35,5 кг на

I .т Р О имеет место при подаче 10 ч.

1641771

25 упаренной кислоты (в пересчете на

Р О ) на 100 ч. Р О фосфатного сырья. Одновременно наблюдается существенное увеличение (от 4,2 до 5) атомного отношения F/Si в газовой фазе, обусловливающее снижение забивок кремнегелем тракта удаления фтористых газов и увеличение длительности межремонтного пробега оборудования.

Повышение количества добавки упаренной фосфорной кислоты более 50 ч.

P О на 100 ч. Р О фосфатного сырья

2, Г не способствует дальнейшему существенному снижению потерь фтора и нерационально вследствие необходимости увеличения нагрузки на узел выпарки.

Пример 2. Осуществление процесса при раздельной подаче в экстрактор упаренной фосфорной кислоты и оборотной фосфорной кислоты.

В секционированный экстрактор рабочим объемом 740 м подают 55 т/ч апатитового концентрата (39,4Х Р О, 3,157 F), 173,1 т/ч оборотной фосфорной (28,77. Р О ) и 20,7 т/ч (50 ч.

Р О на 100 ч. Р О фосфатного сырья) упаренной (52,57. Р О, 0,487 F; 2-4

$0 кислот, 54 т/ч 92,5Х-ной серной кислоты. Процесс обработки апатитовоro концентрата кислотами осуществляют в течение 4 ч при 98оС, содержание

P205 в жидкой фазе суспензии 38,5 .

При этом в газовую фазу удаляется

13,8 т/ч паров воды и 0,43 т/ч фтористых соединений в виде смеси $ Р и HF (атомное отношение F/Si равно

5,5, степень выделения фтора в газ

19,4X).

В результате абсорбции отводимых от экстрактора газов получают слабые (1-2 Р) растворы гексафторкремниевой кислоты, которые направляют на обезвреживание. Суспензию полугидрата разделяют, осадок отмывают промывными фильтратами, водой и получают 173,1 т/ч оборотной фосфорной кислоты концентрации 28,7 P O ), которую возвращают в экстрактор, 93,8 т/ч осадка (общая влажность 26X), который направляют в отвал. фосфорную кислоту, содержащую 38,5Х Р О, упаривают, при этом получают 59,97 Р;

2-4Х $0 ) и 8,8 т/ч 14Х-ного раствора гексафторкремниевой кислоты (съем продукционного фтора 45 кг/т Р О )., 30

20,7 т/ч концентрированной фосфорной кислоты возвращают в экстрактор, а

39,2 т/ч выводят в качестве продукции. Время межремонтного пробега абсорбционной системы экстрактора составляет 20-28 сут.

В табл. 2 представлены данные о влиянии способа подачи концентрированной кислоты в зону обработки фосфатного сырья (введение сразу в экстрактор или после ее смешения с оборотной фосфорной кислотой), а также концентрации сульфатов в упаренной кислоте. Еак видно, предварительное смешение упаренной кислоты с оборотным раствором предпочтительно (позволяет добиться увеличения съема фтора дополнительно на 0,5- 1,3 кг).Наилучшие показатели по съему фтора достигаются при поддержании в упаренной кислоте оптимального (2-47. SO>) содержания сульфатов, его снижение либо увеличение сопровождается некоторым уменьшением атомного отнсшения F/SI. в газе и съема продукционного фтора. формула и з обретения

Способ получения концентрированной фосфорной кислоты, включающий обработку фторсодержащего фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами с выделением и абсорбцией фтористых газов и образованием осадка полугидрата сульфата кальция, отделение фосфорной кислоты от осадка фильтрацией, промывку осадка, направление промывных вод на обработку сырья в качестве оборотной фосфорной кислоты, концентрирование фосфорной кислоты в выпарных аппаратах до содержания Р О 50-55Х с выделением и абсорбцией фтористых газов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода фтора, снижения степени оводнения осадка и простоев абсорбционного оборудования, часть концентрированной фосфорной кислоты в количестве 10-50 мас.ч. P Î на

100 мас.ч. Р О сырья возвращают на обработку фосфатного сырья.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что концентрированную фосфорную кислоту предварительно смешивают с оборотной фосфорной кислотой.

1641771

Та блица 1

Атомное отношеСодержание в полугидратном

Количество добавки, ч.

Р2О Hà

100 ч..

Р20 в фосфатном сырье

Распределение фтора на стадии экстракцип, Ж от введенного с апатитом

Съем

Степень

Время пробега (между остановпродукционноro фтора, хг

«а 1 т

Р205 оводнения

Са801<

Õ0,5Í 0 в воде через

6 ч ние

F/Si в газовой фазе ками на чистку), сут

Газовая фаза

Твердая фаза осадк

25,0

24,9

24,2

23,4

22,0

19,8

19,1

18,9

26,8

26,2

22,7

20,6 i8,6

17,3

16,5

16,5

0,65

0,63

0,55 .

0,50

0,45

0,42

0,40

0,40

4,2

4,3

5 0

5,3

5,2

5,6

5,5

5,5

5

31,2 30

31,5 28,5

35,5 . 25

37,8 25

40,7 23

43,6 21

45,0 20

45,2 20

5-7

5-7

10-1 4

12" 16

14-18

18-24

20-30

20-30

Таблица 2

Показатели процесса зкстракции

Количество, ч.

Р Оз на

100 ч.

Р20 в фосфатном сырье

Содержание

S0» Ж при предварительном смешении с оборотной фосфорной кислотой при подаче в зкстрактор

Съем

Р Kr на 1 т

Раб тепень

Степень оводнения по- лугидрата, Ж

Атомное отношеСъем

F, кг на 1 т

Ро томно

mome ие

/Si жидкой азе воднеия поние

F/Si в газовой фазе угидата, %

25 35,5

23 35,8

25 36

22 35,8

24 35,7

25 40,1

21 41 О

23 41,5

21 41,4

23 40,6

24 43,4

19 44,7

20 45,5

16 45,5

21 44,5

ЭО

Упаренная кислота i,5

° 2,0

3,0

4,0

5 0

1,5

2,0

3,0

4,0

5,0

1,5

2,0

3,0

4,0

5 0

35,0

35 2

35,5

35 3

35,1

39,6

40,4

40,7

40,1

39,9

42,8 44,2

44,6

43,7

5,0

511

5,0

5,2

5,1

5,1

5,3

5 2

5 3

5,2

5,2

5,4

5,5

5 5

5,3

5 0

5,0

5,1

5,1

5,0

5,1

5,4

5 3

5,1

5,1

5,1

5 ° 2

5,6

5,4

5,2

24

21

23

23

18

21

22

17

17

16