Способ получения фосфорной кислоты
Иллюстрации
Показать всеРеферат
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, включающий разложение фоссырья смесью серной и фосфорной КИС/1ОТ, кристаллизацию с,ульфата кальция , обработку реакционной пульпы воздухом с последующим разделением ее на два потока, один из которых возвращают на стадии разложения и кристаллизации, а другой - на фильтрацию с отделением осадка сульфата кальция, отличающийся тем. что, с целью повышения производительности процесса путем ул5чшения условий фильтрации, объемное соотношение реакционной пульны с воздухом поддерживают равным 1:1,5-15, при этом плотность потока, возвращаемого на стадии разложения и кристаллизации, поддерживают от 0,4 до 1,5 г/см. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку пульпы воздухом ведут в присутствии серной кислоты или монокальцийфосфата, при этом весовое соотношение высаливающего агента к растворенному сульфату кальция в растворе фосфорной кислоты поддерживаиот равным 0, 5i 2,5:1. 3. Способ по п. 1, отличаю (Л щ и и с я тем, что пульпу обрабатывают воздухом 0,5-15 мин. 4. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что объемное соотнршение рециркулируемого и фильтруемого потоков поддерживают равным О,53 ,0:1.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
- Р
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2968712/23-26 (22) 05.08.80 (46) 30 08 ° 83. Бюл. Р 32 (72) Б.Г. Зотов, В ° А. Эайцев, A.Â. Морозов, Ю.И. Киприянов, T.Ã. Колганова, Г.A. Кунина, Н.Ф.Хрипунов, И.П. Мухин, Э.-P.é. Пятраускас, A.Ю. Пилкаускас и М.К. Чистяков (53) 661.634.2(088.8) (56) 1. Патент США В 3119662, кл. 23-165, 1964.
2. Авторское свидетельство СССР
М 582198, кл. С 01 В 25/22, 1977 (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, включающий разложение фоссырья смесью серной и фосфорной кислот, кристаллизацию сульфата кальция, обработку реакционной пульпы воздухом с последующим разделением ее на два потока, один из которых возвращают на стадии разложения и кристаллизации, а другой — на фильтрацию с отделением осадка сульфата кальция, отличающийся тем,,,su„„i A что, с целью повышения производительности процесса путем улучшения условий фильтрации, объемное соотношение реакционной пульны с воздухом поддерживают равным 1:1 5-15, при этом плотность потока, возвращаемого на стадии разложения и кристаллизации, поддерживают от 0,4 до 1,5.г/смЗ.
2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что обработку пульпы воздухом ведут в присутотвии серной кислоты или монокальцийфосфата, при этом весовое соотношение высаливающего агента к растворенному сульфату кальция в растворе фосфорной кислоты поддерживают равным 0,52,5!l.
Щ
Ф
3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что пульпу обрабатывают воздухом 0,5-15 мин.
4; Способ по п. 1, о т л и ч а ю- С шийся тем, что объемное соотнршение рециркулируемого и фильтруемо- Я
ro потоков поддерживают равным 0;53 ОФle
1038280
Изобретение относится к способу получения кислоты, которая может быть использована в производстве минеральных удобрений.
Известен способ получения фосфорной кислоты, включающий сернокислот- 5 ное разложение фосфатного сырья с последующим отделением осадка и выдерживанием кислоты 1-2 сут при 2050 С. При этом кислоту или продувают воздухом, или перемешивают для 10 снятия пересыщения. Далее отделяют осадок примесей и добавляют в кислоте 0,5-5% 93%-ный вес Н S04 для повторного выделения примесей 313, Недостатком данного способа является длительность процесса, связанная с выдержкой кислоты для снятия пересыщения, Наиболее близким к предлагаемому является способ получения фосфорной кислоты, включающий разложение фосфатного сырья смесью серной и оборотной фосфорной кислот, кристаллизацию сульфата кальция, обработку пульпы воздухом с последующим разделением ее на два потока, один из которых в количестве 80-90% возвращают на стадию разложения и кристаллизации, а другой — на фильтрацию с отделением осадка сульфата кальция.
Предварительно перед фильтрацией пульпу выдерживают при 65-90 С в течение 2-4 ч (2 .
При этом пульпу обрабатывают поздухом при соотношении пульпы и воздуха равном 1:60-170. 35
Плотность потока, возвращаемого на стадии разложения и кристаллизации, составляет 1,6 г/см .
Недостатком известного способа является неполное снятие пересыщения,4P что приводит к забивке оборудования фильтра и снижению производительности процесса эа счет ухудшения условий фильтрации.
Цель изобретения — повышение про 45 иэводительности процесса эа счет улучшения условий фильтрации.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения фосфорной кислоты, включающего разложение Фоссырья кальция и обработку реакционной пульпы воздухом, с последующим разделением ее на два потока, один иэ которых возвращают на стадии разложения и кристаллизации, а другой — на фильтрацию с отделением осадка сульфата кальция, при этом объемное соотношение реакционной пульпы с воздухом поддерживают равным 1:1,5-15, а плотность потока, 60 возвращаемого на стадии разложения и кристаллизации, поддерживают от
0,4 до 1,5 г/смэ.
Обработку пульпы воздухом ведут ,в присутствии сеРной кислоты или 65 монокальцийфосфата при весовом соотношении высаливающего агента к растворенному сульфату кальция в растворе Фосфорной кислоты поддерживают равным 0,5-2,5:1.
При этом пульпу обрабатывают воздухом 0,5-15 мин, а объемное соотношение рециркулируемого и фильФруемого потоков поддерживают равным
0 5-3,0:1.
П р и и е р 1. В реактор загружают 2600 кг рециркулируемой пульпы и 1000 кг апатитовогс концентрата, которые разлагают серной и оборотной фосфорной кислотами при 90 С.
В результате разложения получают
7800 кг (4,67 м%) суспензии полугидрата сульфата кальция, содержащей 2160 кг полугидрата сульфата кальция и 5640 кг фосфорной кислоты, концентрацией 45% Р О .
Фосфорная кислота содержит, мас.%:
H SOy 0,5 и CaSO4 1,4. Суспенэию ,обрабатывают 7 нм воздуха при 90 С в течение 15 мин и 135 кг 93 мас.% серной кислотой. При этом осаждается сульфат кальция и содержание его в кислоте снижается до 0,32 мас.% °
После разделения газожидкостного потока на рециркулируемый с плотностью 0,68-1,5 г/смэ и удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 1000 см /г и фильтруемый с плотностью 1,5-1,8 г/см и удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 600 см /г получают 840 кг продукционной фосфорной кислоты, мас.%:
Р О 45; H
Производительность по фильтрации
1500 кг/м .ч CaSO4 в пересчете на сухой сульфат кальция.
Пример 2. Способ осуществляют согласно примеру 1. В результате разложения получают 19200 кг .суспенэии дигидрата сульфата кальция, состоящей иэ 6400 кг СаЯО 2 H O u
12800 кг раствора экстракциоиной фосфорной кислоты, концентрацией
30 мас.% Р О>, содержащей H
Полученную суспензию обрабатывают
0,5 мин 24 м воздуха и 172 кг 75%ной H2SO4 . При этом происходит осаждение дигидрида сульфата кальция до остаточного содержания его в жидкой фазе 0,25 мас.%. Полученный газожидкостный пенный поток разделяют на верхний, переменной плотности, изменяющийся от 1,5 г/см до 0,44 г/см с удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 1800 см ./г, нижний— плотностью 1,5-1,55 г/см с удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 1200 см /г.
Суспензию из верхнего слоя в количестве 14529 кг рециркулируют в зону разложения сырья, а пульпу из
1038280 нижнего слоя в количестве 4843 кг выводят на фильтрацию, при этом получают 1275 кг экстракционной ФосФорной уислоты, содержащей, вес. %:
Р105 30; SOg 3 и 1798 кг днгидрата сульфата кальция.
Производительность по фильтрации
720 кг/м ч в пересчете на сухой сульфат кальция
Пример 3. Способ осуществляют согласно примеру 1. В результате 10 разложения при 105 С в 5200 кг рециркулируемой пульпй 1000 кг апатитового концентрата получают 10400 кг суспензии, состоящей из 2880 кг полу-. гидрата сульфата кальция и 7520 кг )5 раствора экстракционной фосфорной кислоты, концентрацией 45 мас.% по
В10, содержащей Н $0,, концентрацией 0,5 мас.% и 1,5 мас.% Са$04.
Полученную суспензию обрабатывают 12 нм воздуха в присутствии
328 кг суспенэии, содержащей 139 кг фосфата .кальция и 189 кг экстракционной фосфорной кислоты. При этом содержание полугидрата сульФата каль- >5 ция понижается в растворе до
0,4 вес.%. После разделения газожидкостного потока на рециркулируемой плотностью от 0,6 до 1,5 r/cì и
3 удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 800 см /г и фильтруемый плотностью 1, 5-1, 7 г/см 3 и удельной поверхностью кристаллов сульфата кальция 1200 см /г, получают 1128 кг продукционной экстракционной фосфорной кислоты и 1523 кг по- 35 лугидрата сульфата кальция.
Произволительность по фильтрации
1300 кг/м .ч в пересчете на сухой
CaSOg.
Пример 4. В реактор загружаются
9600 кг рециркулируемой пульпы и
1000 кг Фосфата Кара-Тау, содержащего РО 28 мас.%, и используемого для разложения смеси 890 кг 93%-но% серной кислоты и 2910 кг оборотной .Фосфорной кислоты. В результате разложения при 80 С получают 14400кг суспензии дигидрата сульфата кальция (4800 кг Са$04 2 Н О} и 9600 кг раст" вора экстракционной фосфорной кисло» ты, концентрацией 21 мас.% по Р О содержащей Н $04 концентрацией
3,5 мас.% и 1,4 мас.% Са$04 . Обработку полученной суспензии ведут 15 нм воздуха 4 мин. В результате обработки, содержащие Са$04 в растворе эк-. стракционной фосфорной кислоты снимается до 0,3 мас.%. После разделения газожидкостного потока на рециркулируемый с плотностью 0,52-1,5 г/см и фильтруемый плотностью 1,51 г/см получают 1245 кг продукционной фосфорной кислоты концентрацией 21%
Р О и 1705 кг фосфогипса. Производительность по Фильтрации 600 кг/ ч по сухому сульфату кальция.
Зависимость влияния объемного соотношения пульпы и воздуха, высаливающих агентов, времени, плотности рециркулируемого потока и соотношения между рециркулируемым и фильтруемым потоками на степень снятия остаточного пересыщения и крупность кристаллов сульфата кальция при получении фосфорной кислоты приведены в табл. 1; сравнительные данные известного и предлагаемого способов приведены в табл. 2.
Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса за счет улучшения условий фильтрации, повысить выход продукта, снизить содержание сульфата кальция до 0,25-0,35 мас ° %, что снижает инструкцию оборудования и коммуникаций, стабилизирует работу фильтровального оборудования.
1038280
Ф
Ц
Ц
Э н
vхN а х и
1 » Х
1 Э» ак
1 Э з х ы, Р с — — — . о о о о
СЧ N л л о о о о
О О О О
Ifl Ф 00 О (ч л л о о о о о о о о ь а л л 1Ч <Ч . CV
az х v
v и
1! 1я
I Х Х
1 & 5
I Ф а х н о о о
О О О О О О
О «! <Ч О О Ь (Ч Л. Л1 Ф С0 1 с е д а хм ее (б Н и Q «1И Е Х 0О а & N хM эАднх цх оо о xw e оома
1
nfl IA 1
М М 10 Eel .«У с \ с с с о о о о о
1ll о с ° с о о (Ч м «э с с
О О 1
1 1 ю В ч л
1 I
Ul «Y с с о. о л л с с
° °
1 1
° 3 CO
«Ф Ю с с о о
И\ с л с с
1 л л
° Ф 1
«Ф М M с с. с о о ь
In с л
I (с!
М с о.и 1 с л !
10 с о
1 —. Ф вЂ” — —.4
v а 0Ф
zo ех ех
0 х х 0 х Эх даано
ЕОХ! !Х д х.Г0
1анэтХ0 ооай« л
° Ю
О11 л л
° ° ° ° ° Ф
О л 1 <ч м
Л1
° °
СЧ с о
° Э
1Ч
« I
ФФ м
«ч
° 4 ° Ф (ч м с
L l Х
3айх ааааа
»00 а
tA «3
Ю с ф Il) с л ra о л л а » о а а
»« l
«! м. 1 о !
«й 1
«1 1
Ж 1 «!
10 1 1
u !
1 1
I 1
1 1
1 4-1
Й I
СЧ
I Ж I
° 1
° °
1А с («3
l l I
1 I
1 I л
° °
IA с
I (с!
Л1 Л1
° Ф ° °
11 ) LA с с
I о л
° 1
° г
I «р с
01 Ih с с
Л1 («! Л!
° ° а« ° 4
1 л
Ю с л
° ° ° 1
Л1 Л1
«Ф с
° Ф
Л!
Ill
ФЧ «1
° ° ° 4 л, л
l а
Хо
И И е а,о
Е ,1! 0 о н
ver
0 х а, н х е
0ЦХ
Ц 1,0 ! х хн
Э хх х Э Х
Е 1 0 К д е х х
0 х Х
ХОЕ 1! н! ац
0Еое
oSmx оян еох
e IA I0 ох а,e х & оеы 0 о о
Э Я t6 ь
mmI V
3 на! g о л ое ах п1
Э Х
0 ЕЕХ
ХХОЦ
ЕХХ11
ЭЕХ0
RBoR ох5х
1
1
1 о о о о о о о о о м о в л л 1«! 1 1
1
1!
1 л л
° ° ° °
LO м с
1Ч O
1
1
1, Ij
1 о ч>
1Ч «1 1
1038380 оэо! о (( ож жо а ь (н жй .ое
Ф ы Я И
g е аф фч(СО
Ю
Ю
1
Са
C) 334V ж о ао
Ю
Са
an
О
Ю
РЪ л
О
Ю (О
О аА
I
I (1
I (I ж
1 Н о (н о ! a
C)
N (1 ь
Ю
Ю
СЪ
Ю
Са
Ю
ОЭ
C)
Ю
CO
О
Са
СЧ
53
35ЭЗ н аж н й
О I о о о ! о
3Й1
e i((a нжн жВ1я
Йж 9 Г
О
Ю
Ю о
I
Ю
Ю
С0 а !!
% ээа э-жэ нхнжэа ай1:3.f
Са
Са
an
t о
Ю о
СЧ -Ю
Са
Ю
C)
Ю л
М
g н о
Н I о а
И I
I
I
Э "11
1 хяээ ж
НОа4 ф охжэ бЪ . ь ( щцщж an
aCauZ1л
1 I эо
4 М мо
Ц
СЗМФ Ю а5 о (:(Э
° У
Ю
СЧ
С Ъ
Са (%
Ю
an
СЧ
М
Ю.IC Я ж м
Q Ia( а((4
Ц в
CI 4 бо н ж
МЪ
1 I
<б п3 я ж
INхоа ю б(й ж ж а4э
И
g н о н о а
И ъ лю
I I
eo ° ,((ж о
М л
ЦГФ 1
Ьый оэ
I..
I (!
1
Ю
НЪ
М
° 1 (m
L Э Ф
eno ио
0 (4 ° э но (Го Э о эб
1 O
<бж 1
Ф ж э аб(о вГ3б ж с3 хьюм цэ ц@жж охоэх> ((ххаои
1
an
° Ф (а
<Ч
% л
1 Ч
М л!
I ! !
Г
I ,I
I
1
I (l
l !
1 о а
itj и цо
Ф кук
24y
1 (ФЭ
ЙжРаэ
4 Н Н
C i(I i(3 ж бах н
I ч
I
3 !
1
1 .!
I ,3 1
I
1
1
1
1
itt М нн эо ео
4 Х (» а о э
II б(о
ot:
5 ж
Pt. ж о аэ 4 х В 3 вФ
43 3 о ож ж 33
1 аэ (".
I 31
1 1 М он . ао ! .мн ахи
1 840
I
1
I
I
t .I
I
1
1
1
1 !
I
co aD
Ю
Ю
Ю
Са
Ю
° 1
C)
D о л
Ю
Ю
ОЪ
Ю
Ю аА
СЧ
Ю
Ю
СЧ
<Ч
an с Ъ
М
О
1 аА
СЧ
М ь
Э I it(Н t e VХt жвсмой йхвж э э4н аа джетро б (бра х чэ ьб
I (1
1
1
I
3
l
I
I
1
t
I
I (