Способ получения фосфорной кислоты

Изобретение может быть использовано в технологии неорганических веществ. Способ получения фосфорной кислоты осуществляют путем нагревания расплавленного загрязненного шламом фосфора и его сжигания с последующей гидратацией. Процесс проводят в автоклаве, в который после нагревания до 60°C фосфора со шламом подают кислород под избыточным давлением. Затем происходит поглощение пятиокиси фосфора водой до образования фосфорной кислоты, а шлам откладывается во внутренней емкости. Способ позволяет очистить фосфор от шлама и получить чистую фосфорную кислоту в одном аппарате без образования промежуточных фосфорсодержащих соединений, а также предотвратить потери P₂O₅ с выбросами в атмосферу. 1 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к области технологии неорганических веществ, в частности к способам получения фосфорной кислоты, и может быть использовано как один из способов сжигания фосфора, очистки его от шламов и обезвреживания при аварийных ситуациях.

Известны способы получения фосфорной кислоты путем сжигания фосфора в камере сжигания и гидратации фосфорного ангидрида водой в башнях (М.Е.Позин. Технология минеральных солей, ч.II. Изд-во «Химия», 1970, с.1558).

Недостатками указанных способов являются сложность оборудования, выбросы непоглощенной окиси фосфора в атмосферу.

Известен также способ очистки белого фосфора от примесей путем введения в реакционную емкость воды, водной суспензии активированного угля и жидкого белого фосфора, декантации смеси с получением водной фазы и фосфоросодержащей фазы. Полученную фосфорсодержащую фазу разделяют в зоне сепарации на очищенный фосфор и истощенный активированный уголь.

Очищенный белый фосфор переводят в водную суспензию и направляют в зону обжига.

Недостатком указанного способа являются большие энергетические затраты, связанные со сложностью используемого оборудования и сжиганием истощенного активированного угля до диоксида углерода.

Наиболее близким способом того же назначения по совокупности признаков является способ переработки загрязненного шламом фосфора и получение фосфорной кислоты (Е.А.Назаров, С.А.Назаров. Авторское свидетельство СССР №1518297, кл. С01В 25/20, 1989).

Изобретение включает плавление и нагревание расплавленного шлама и его сжигание с последующей гидратацией.

Недостатком указанного способа является многоступенчатость проведения процесса, включающая обезвреживание загрязненного щламом фосфора в закрытом аппарате, его сжигание и очистку фосфорной кислоты в электрофильтрах.

Способ включает сжигание фосфора под давлением кислорода и поглощение оксида фосфора между двумя коаксиально расположенными цилиндрическими емкостями автоклава.

Сжигание и очистка загрязненного шламом фосфора производится в одном аппарате; достигается полное окисление фосфора и получение чистой фосфорной кислоты.

Данный способ включает нагрев загрязненного шламом фосфора, подачу кислорода вместо воздуха под низким давлением в автоклав и поглощение P₂O₅ водой с образованием фосфорной кислоты.

Задача заявляемого изобретения - экологическая чистота процесса, полная утилизация фосфора.

Технический результат - очистка загрязненного шламом фосфора, получение чистой фосфорной кислоты в одном аппарате и предотвращение потерь Р₂O₅ с выбросами в атмосферу.

Процесс осуществляют в автоклаве с двумя коаксиально расположенными цилиндрическими емкостями (рис.1). Пространство между стенкой автоклава и наружной стенкой внутренней емкости до определенного уровня заполняется водой.

На рис.1 представлена схема установки для получения фосфорной кислоты, где 1 - корпус, 2 - манометр, 3 - вентиль, 4 - крышка, 5 - стакан, 6 - сетка, 7 - фосфор, 8 - вода.

Способ осуществляют следующим образом: во внутреннюю емкость 5 вводится загрязненный шламом фосфор 7. Воду нагревают до 55-60°С и в автоклав подается из баллона кислород под избыточным давлением. При горении фосфора образуется Р₂О₅, поглощаемая водой с образованием фосфорной кислоты, шлам накапливается во внутренней емкости автоклава.

Температуру в автоклаве регулируют охлаждением автоклава проточной водой. Объем воды в автоклаве и подаваемого газообразного кислорода зависит от количества взятого для сжигания фосфора, определяемого для каждого загрязненного образца.

Пример осуществления способа

Пример 1. Во внутреннюю емкость автоклава (рис.1) вводится загрязненный шламом фосфор в количестве 2,0 г. Объем воды 200 мл содержится между внутренней стенкой автоклава и внешней стороной внутренней емкости. Воду нагревают до 55-60°С. При горении загрязненного шламом фосфора образуется пятиокись фосфора, поглощаемая водой с образованием фосфорной кислоты. Отделяющийся от фосфора шлам остается во внутренней емкости автоклава. Давление кислорода 0,3 мПа. Концентрация образующейся фосфорной кислоты 0,3 моль/л. Количество шлама и потери фосфорной кислоты 0,14 г.

Пример 2. Процесс проводится по примеру 1 с тем отличием, что во внутренней емкости содержится 4 г загрязненного шламом фосфора. Концентрация образующейся фосфорной кислоты 0,55 м/л, давление кислорода 0,6 мПа. Количество шлама и потери фосфорной кислоты составляют 0,6 г.

Таким образом, чистота получаемой фосфорной кислоты составляет 97%, потерь пятиокиси фосфора нет, выбросов также нет.

Проведение процесса по предлагаемому способу позволяет получить фосфорную кислоту нужной концентрации, в одном аппарате, осуществить сжигание фосфора без потерь и образования промежуточных фосфорсодержащих соединений, предотвратить выбросы в атмосферу ядовитых соединений.

Способ получения фосфорной кислоты путем нагревания расплавленного загрязненного шламом фосфора и его сжигания с последующей гидратацией, отличающийся тем, что процесс проводят в автоклаве, в который после нагревания до 60° фосфора со шламом подают кислород под избыточным давлением, затем происходит поглощение пятиокиси фосфора водой до образования фосфорной кислоты, а шлам откладывается во внутренней емкости.