Способ получения фосфорной кислоты

Способ получения фосфорной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

»> 8I0609

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) 3aявлено 16.06,78 (21) 2629520/23-26 с присосдинснисм заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень ¹ 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М 1;, з

С Cl В 25!22

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 661.634.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А, Раков, А, В. Гриневич, М. Л. Сомин, В. А. Ворошин, М. В. Андреев и М. Г. Ли (71} Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУ !ЕНИЯ ФОСФОРНОИ

КИСЛОТЫ

Изобретение относится к технологии получения фосфорной кислоты, используемой при производстве удобрений.

Известен способ получения фосфорной кислоты путем смешения серной кислоты с оборотной фосфорной кислотой и оборотной пульпой до соотношения 1:20 — 2,8:

2,5 — 20,0, разложения фосфорного сырья полученнои смесью при 104 — 115 С, кристаллизации полугидрата сульфата каль ция и его отделения (1).

Известным способом невозможно перерабатывать карбонатосодержащее фосфатное сырье из-за сильного пенообразования.

Известен способ получения фосфорной кислоты из карбонатсодержащего фосфатного сырья путем его предварительной обработки смесью оборотной фосфорной и серной кислот, взятых в соотношении (4 — 5):1, при 60 — 70 Г в течение 15—

20 мин с последующим разложением сырья смесью оборотной фосфорной и серной кислот при этой же температуре. Фосфорную и серную кислоты берут концентрацией, соответственно, 15 — 28% ГзОз и

75 — 93% (2).

1-1едостатком известного способа является высокая продолжительность процесса разложения (5 — 7 час) и относительно не2 высокая степень извлечения Р205 в раствор (до 96,8%).

Цель изобретения — интенсификация процесса разложения и повышение степе5 ни извлечения P Os

Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу получения фосфорной кислоты из карбонатсодержащего фосфатного сырья, включающе10 му предварительную обработку сырья, его разложение смесью серной и оборотной фосфорной кислот при нагревании с последующей кристаллизацией, отделение и промывку сульфата кальцИя, фосфатное

15 сырье предварительно обрабатывают оборотной пульпой при соотношении Т:Ж, равном 1:1,5 — 2,0, серную и оборотную фосфорную кислоты смешивают с пульпой в соотношении 1:2,9 — 3,5; 4,5 — 8,0, разложе20 ние ведут в две стадии при поодолжительности первой стадии 1 — 10 мин и подаче на нее 75 — 90% всего количества смеси кислот и пульпы с выводом и разрушени. ем образующейся прн этом пены. Разрушение пены ведут при перепаде давления

20 — 500 мм рт. ст., а разложение при 88—

99 С на первой стадии н 80 — 85 С на второй, Отличительными признаками являются зО смешение фосфатного сырья, а также сср810G09

65 ной и оборотной фосфорной кислот с пульпой, соотношение Т:)К, до которого ведут смешение, проведение разложения в две стадии, продолжительность первой стадии, количество смеси кислот и пульпы, подаваемое на каждую стадию, разрушение пены после первой стадии, темпсратуря процесса и давление, при котором ведут разрушение пены.

Указанные отличия позволяют сократить время проведения процесса разложения,lo 2,5 — 3,1 час и повысить степень извлечения Р205 из сырья в раствор до

99%.

Обрабатывать фосфатное сырье пульпой до соотношения Т:)К мсньшс 1:1,5 невозможно, так как при этом Т;)К ее нельзя подавать на разложение самотеком, а при соотношении, большем 1:20, ухудшается скорость фильтрации сульфата кальция.

Соотношение смеси серной кислоты с оборотной фосфорной кислотой и пульпой принято 1:2,9 — 3,5; 4,5 — 8, исходя из необходимости поддерживания оптимального избытка свободной серной кислоты в жидкой фазе смеси 3 — 8%, обеспечивающее высокую скорость и полноту разложения.

При времени разложения на первой стадии менее 1 мин снижается степень извл чения Р О5 из сырья, а увеличение време ни более 10 мин ухудшает качество получаемого сульфата кальция и снижает скорость фильтрации.

При разрежении менее 20 мм вод. ст. не достигается полное разрушение пены, что снижает производительность технологической системы. Увеличение разрежения выше 500 мм вод. ст. приводит к потерям фосфорной кислоты. ..Пример 1. В репульвер объемом 2 м подают 40 т/час фосфорита Каратау, со-дериащего 24-,5% - Р 05, 8,7% СО, и

560 т/час оборотной пульпы- при T:)К ==

1:2,5 и температуре 85 C.

В смеситель объемом 10 м "- подают

33,2 .т/чае---93,0% èoé- серной - кислоты, 116 т/час- оборотной--фосфорной кислоты и

266 ..т/час пульпы при — Т:)К= 1:2,5 и сконцентрацией Р О5 в жидкой фазе 22%.

Полученные смеси, первую пои соотношении Т:)К = 1;2 и вторую при соотношснии 1:3,5:8,0, подают в смесительну;о камеру раствора разложения, причем 15 /> полученной смеси кислот подают на вторую стадию разложения и экстрактор.

Разложение на первой стадии ведут в течение 10 мин до степени декарбонизации

95% и коэффициента разложения 95%.

Получают 954 т/час пульпы, котору1о при Т:)К = 1:2,5, концентрации Р90; 22 /. и температуре 96 С распределяют под трп мешалки двухрсакторного экстра ктора объемом 450 м .

В результате декарбонизации при 88 С

3IO

4 получают пену в количестве 1680 им" /час и направляют ее по трубе диаметром 880 мм в сспарационную камеру диаметром

3000 мм, где иену разрушают no;r, дсйствисм разрежения 20 мм вод, ст, создаваемого вентилятором производительностью

1500 нм /час и лопастной мешалкой с размахом лопастей 1000 мм и числом оборотов 1500 в минуту. (1ри разрушении пены получают фосфорную кислоту в количестве 300 кг, которую возвращают в реактор.

Вторую стадию разло>кения фосфата проводят в экстракторе, куда подают 15% смеси из смесителя серной кислоты с оборотной фосфорной кислотой и пульпой.

Процесс ведут при 85 С (Р О„- 22%, Т: )К = 1: 2 5) в течение 3,0 часов. Коэффициент разложения составляет 98,5%.

Двумя центробежными насосами производительностью 1200 м /час реакционную пульпу подают в вакуум-испарит ель с цель1о поддержания температуры 85 С.

Центробежным насосом производительностью 600 м /час пульпу подают на смешение с фосфатным сырьем и с серной кислотой.

Реакционную пульпу в количестве

207 т/час направляют на фильтрацию и трехкратную промывку осадка от Р>О;,.

Фильтрацию и промывку осадка осуществляют на карусельном вакуум-фильтре

80 м .

Коэффициент отмывки составляет 99,0%.

Удельный съем сухого дигидрата сульфата кальция, полученного из высококарбонатных фосфоритов Каратау, составляет

740 кг/м2 час.

Пример 2.-В репульпер объемом 3 м" подают 50 т/час фосфорита Каратау, содер>кащего 24-,5% Р О, 7,0% СО и 490 т/час оборотной пульпы при T:)К = 1:2,5 и температуре 80 С, В смеситсль объемом 15 м подают

41,4 т/час 93% серной кислоты, 125 т/час оборотной фосфорной кислоты. и 300 т/ча" пульпы с концентрацией Р;О; в жидкой фазе 20% и Т:)1(= 1:2,5.

Полученные смеси, первую прп соотношении Т:)K = 1:1,84 и вторую при соотн6шении 1:3,0:7,2, подают в смесительную камеру реактора разложения, причем 10 р полученной смеси кислот и пульпы подают в экстрактор на вторую стадию разло>кения.

Разложение на первой стадии ведут з течение 5 мин до степени декарбонации

90% и коэффициснта разложения 92%. Получают 960 т/час пульпы с Т:)К, равном

1:2,5, концентрацией Р>05 20% и температуре 99"С, которую подают в двухбаковый реактор обьсмом 450 м .

В результате реакции декарбонизации получают пену в количестве 1600 м /час при 90 С, которую направляют по трубе

810609 г

3О

60

5 диаметром 1000 мм в сспарационную камеру диаметром 3500 мм, где пену разрушают за счст разрежсния под давлением

250 мм вод. ст., создаваемого вентилятором производительностью 20000 нм /час.

При разрушении пены получаюг фосфорную кислоту в количестве 300 кг, которую возвращают в реактор разложения.

Вторую стадию разложения фосфата до

98,0Р/р, проводят в экстракторе при 80 С, концентрации Р О 20%, Т:Ж = 1:2,5 и времени реакции 2,5 час. На второй стадии за счет понижения температуры снимают остаточное пересыщение по CaSO.> в жидкой фазе.

Охлаждение реакционной пульпы до

80 С обеспечивают с помощью воздушного охлаждения, осуществляемого путем протягивания воздуха в количестве 75000 нм /час через экстрактор.

В экстракторс устанавливают центробежный насос производительностью б00 м /час для подачи пульпы на смешение с фосфатным сырьем, серной кислотой и с оборотной фосфорной кислотой.

Реакционную пульпу в количестве

258,0 т/час подают на фпльтрацшо и трехкратную противоточную промывку ог I,O, осуществляемую па карусельном вакуумфильтре 80 м .

Коэффициент отмывки составляет

98,5Р/р. Удельный съем сухого дигидрата сульфата кальция, полученного из высококарбонатных фосфоритов Каратау, сос" тавляет 900 кг/м час.

Пример 3. В репульпео объемом 2 м подают 40 т/час фосфорита Каратау, содержащего 24,5 /, Р О, 8,5% СО, и

210 т/час оборотной пульпы при Т:5К=-1:2,5 и 85 С.

В смеситель объемом 5 м подают

33,2 т/час 93 /р -ной серной кислоты, 96,2 т/час оборотной фосфорной кислоты и

150 т/час пульпы с концетрацией Р,О; в жидкой фазе 20 /р и Т:Ж=1;2,5.

Полученные смеси, первую при соотношении Т:Я=1:1,5 и вторую при соотношении 1:2,9:4,5, пода:от в смесительную камеру реактора разложения, причем 25"/, полученной смеси кислот н пульпы подают а вторую стадию разложения.

Разложение на первой стадии ведут в течение 1 мин до степени декарбонизации

85Р/ и коэффициента разложения 70%. Полученную пульпу в количестве 459 т/час при 88 С отношении Т;5К=-1:2,5 и концен-рации Р;О; 20 подают в двухреаксорный эжектор объемом 450 it .

В результате реакции дскарбонизации при 85 С получают пспу в количестве

1470 м /час, которую направляют по трубс диаметром б00 мм в сепарационную камеру диаметром 2000 мм, где пену разрушают за счет разрежения под давлением

500 мм вод. ст., создаваемого вентилято6 роit 9000 нм /час. Прп разрушении пены получают фосфорную кислоту в колпчестге

250 кг, которую возвращают в реактор разложения.

Вторую стадгно разложения проводят в экстракторе до степени 95 прп 85 С, концентрации Р Ор 20 с, Т:%=1:2,5, времени реакции 3 час. На втору.о стадшо разложения подают 25Р/р смеси кислот с пульпой.

Охлаждение пульпы до 85"С обеспечивают воздухом, просасываемым через экстрактор вентилятором.

В экстракторе устанавливают два насоса, одним из которых производительностью 600 м /час подают пульпу на смешение с фосфатным сырьем и кислотами, а другим подают пульпу на карусельный вакуум-фильтр 80 м, где осуществляют фильтрацию и трехкратну о промывку осадка.

Коэффициент отмывки составляет 98 /р, коэффициент разложения 95оо, удельный съем сухого дигидрата сульфата кальция

740 кг/см час.

Таким образом, способ получения экстракционной фосфорной кислоты позволяет интенсифицировать процесс разложения высококарбопатных фосфоритов Каратау, увеличить часовую производительность в 1,9 — 2,2 раза, увеличить степень извлечения Р О на 2,2 абс.,/р.

Формула изобретения

1. Способ получения фосфорной кислоты из карбонатсодержащего фосфатного сырья, включающий предварительную обработку сырья, его разложение смесью серной и оборотной фосфорной кислот при нагревании и последующую крпсталлизацшо, отделение и промывку сульфата кальция, отличающийся тем, что, с целью и1тенсификации процесса разложения и повышения степени извлечения Р О„-, фосфорное сырье предварительно обрабать;вают оборотной пульпой прп соотношении

Т:К, равном 1:1,5=20, серную и оооротную фосфорную кислоты смешивают пульпой в соотношении 1:2,9 — 3,5: 4,5-8,0, разложение ведут в две стадии при продолжительности первой стадии

1 — 10 мин, подача на нее 75 — 90",„- количества смеси кислот н пульпы и отделяют образующуюся при этом пену.

2. Способ по п. 1, отл пч а ю щи йся тем, что пену разрушают прп перепаде давления 20 — 500 мм вод. ст.

3. Способ по и. 1, отл ичающийся тем, что разложение ведут прп температуре 88 — 90 С на первой стадии 30 — 85 C па второй.

810609

Составитель Б. Шаронов

Редактор Л. Курасова Техред А. Камышникова Корректоры: В. Нам и О. Силуянова

Изд. № 234 Тираж 530

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 2146

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторскос свидетельство СССР

¹ 636181, кл. С 01 В 25/22, 976.

2. Авторское свидетельство СССР № 621643, кл. С 01 В 25 22, 1976 1 прототип).