Способ получения фосфорной кислоты

 

Изобретение относится к технологии получения фосфорной кислоты методом сернокислотного разложения различных природных фосфатов. Целью изобретения является повышение выхода P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB> и качества получаемого сульфата кальция. Фосфорную кислоту получают разложением измельченного фосфатного сырья оборотной фосфорной и серной кислотами в две стадии в нескольких реакционных зонах, вакуум-охлаждением образованной реакционной пульпы и ее циркуляцией через реакционные зоны в количестве 300-400% от основного потока, через вакуум-охлаждение в количестве 2000-4000% от основного потока, внутри каждой реакционной зоны в количестве 500-2000% от основного потока, причем сумму циркуляции через реакционные зоны и внутри каждой реакционной зоны поддерживают более или равной 2500% от основного потока. Первую стадию ведут в два этапа с образованием либо дигидрата, либо α-полугидрата сульфата кальция, содержащего 2-12 мас.% ангидрида сульфата кальция, при поддержании следующего режима : концентрация в жидкой фазе пульпы P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB> и серной кислоты соответственно 44-52 и 0,25-2,5 мас.%, содержание твердого в пульпе 20-38 мас.%, температура 65-85°С, время 1,5-7,0 ч, отделяют продукт от осадка сульфата кальция, промывают осадок растворами, образованными при фильтрации осадка на второй стадии, с возвратом промывочных растворов на разложение. На второй стадии, осадок сульфата кальция либо отмывают репульцией в растворе фосфорной и серной кислот, либо перекристаллизовывают в другие гидратные формы при поддержании следующего режима : концентрация в жидкой фазе пульпы P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB> и серной кислоты соответственно 15-38 и 4-25 мас.%, содержание твердого в пульпе 20-70 мас.%, температура 30-105°С, время 0,5-18 ч, осадок сульфата кальция, содержащий 2-95 мас.% ангидрита сульфата кальция, отделяют от раствора фильтрацией, промывают, раствор и промывные воды возвращают в процесс. Указанные отличия позволяют повысить выход P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB> до 96,5-98,8% и снизить содержание P<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">5</SB> в сульфате кальция до 0,20-0,95%. 8 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))$ С О1 В 25/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3972921/23-26 (22) 04. 11.85 (31) 85628; 85906 (32) 05.11.84; 21.05.85 (33) LU . (46) 15.12.90, Бюл, Р 46 (71) Прейон Денлоппман С,А, (ВЕ) (72) Арман Лоран Давистер и Фраксис Артур Тирсон (ВЕ) (53) 661.634.2(088.8)

i(56) Патент СССР V- 10680?4, кл. С 01 В 25/225, опублик. 1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к технологии получения АосАорной кислоты методом сернокислотного разложения различных природных АосАатон. Целью изобретения является повьш|ение выхода

Р О и качества получаемого сульАата кальция. ФосАорную кислоту получают разложением измельченного АосАатного сырья оборотной фосАорной и серной кислотами в две стадии н нескольких реакционных зонах, вакуум-охлаждением образованной реакционной пульпы и ее

I циркуляцией через реакционные зоны н количестве 300-400% от основного потока через вакуум-охлаждение в количестве 2000-4000% от основного потока, внутри каждой реакционной эоны

Ъ в. количестве 500-?000% от основного

-пЬтока, причем сумму циркуляции че.рез реакционные зоны и внутри каждой реакци -;.ной зоны поддерживают большей

Изобретение относится к техноло гии получения фосфорной кислоты ме„„SU„„ 161 (А 5

2 или равной 2500% от основного потока.

Первую стадию ведут н два этапа с образованием либо дигидрата, либо OC полугидрата сульфата калы|ия, содержашего 212 мас.% ангидрида сульфатакальция при поддержании следующего режима: концентрация н жидкой фазе пульпы Р О5. и серной кислоты соответственно 44-52 и

0,25-2,5 мас.%, содержание твердого в пульпе 20-38 мас.%, температуре

65-850С, время 1,5-7,0 ч, отделяют продукт от осадка сульАата кальция, промт|нают осадок раствора|п|, образованными при Аильтрации осадка на второй стадии, с возвратом промывочных растворов на разложение. На второй стадии осадок сульАата кальция либо отмывают репульпацией н растворе Аосфарной и серной кислот, либо пере-кристаллизовывают в другие гидратные

Аормы при поддержании следующего режима, концентрация B жидкой фазе пульпы Р О -и серной кислоты соответственно 15-38 и 4-25 мас.%, содержание твердого н пульпе 20-70 мас.%, температура 30-105 С, время 0,5-18 ч, осадок сульфата кальция, содержащий

2-95 мас.%, ангидрита сульфата кальция, отделяют от раствора Аильтрацией, промывают, раствор и промынные воды возвращают в процесс,. Указанные отличия позволяют повысить выход

Р О < до 96,5-98,8% и снизить содержание Р О в сульфате кальция до 0,200,95%. 8 з.п.ф-лы. тодом сернокислотного разложения различных природных фосфатов.

1614756

Цель изобретения — повышение. выхода Р<О< и качества получаемого сульABTA кальция.

Пример 1. Измельченные ма5 рокканские фосфаты марки 70-72 BPI, (остаток на сите 100 меш — 25,8Х) и серную кислоту концентрацией 987. вводят в первые реакторы установки для одно- или двухстадийного процес- i0 са. Содержание твердых продуктов в указанных реакторах регулируют по.средством рециркуляции получаемой фосфорной кислоты, тогда как содержание PzO В жидкой фазе поДДержи- 15 вают посредством рециркуляпии фильт| ров, поступающих с фильтров. Количество вновь вводимых и рециркулируемых реагентов подбирают таким образом, чтобы поддерживать первоначаль- 20 ный расход 12 м /т производимой P 0 я 5 при нахождении в реакционном объеме в течение 3 ч и при общей циркуляции и циркуляции через испаритель 4000Х.

При этом используют следующие усло- 25 вия проведения реакции в первых реакторах: температура 72 С, содержание твердых продуктов в пульпе 24/, содержание Р О в жидкой фазе 43Х, содержание серной кислоты в жидкой фа, зе 1,2/. Сульфат кальция осаждается

1 в форме с(-полугидрата и ангидрита, lI; содержание Са$0 составляет 57, от общего количества сульфата кальция.

Получаемые в виде стеклообразной массы кристаллы обладают хорошей

: фильтруемостью. Выход 96,57., Образующиеся твердые продукты, представляющие собой о4-полугидрат и ангидрит II, содержат примерно 67 кристаллизационной воды и 1,67. общего коли40 чества P<0+ в твердой фазе из расчета на высушенный при 250 С продукт, При проведении первого опыта, осуществляемого в одностадийной уста15 новке, все количество пульпы, удаляемое из цикла и соответствующее первоначальному количеству, фильтруют и после промывки водой удаляют с фильтра. Полученный таким образом остаток на фильтре содержит 1,8Х об

50 щего содержания Р О и имеет влажность 317 (из расчета на продукт, высушенный при 250 С) . Выход Р О в продукт составляет 9?,57,, Во втором опыте 807. первоначального количества пульпы отводят на фильтр. Осадок, полученный после фильтрования представляет собой

g-полугидрат и ангидрит IT.. Fi o снова переводят в пульпу в реакторе второи стадии с использованием фильтрата от второй фильтрации и оставшихся 207. пульпы.

В реакторах второй стадии условия (температура>концентрация серной кислоты и концентрация Р О регулируют таким образом, чтобы получить ф,-полугидрат и ангидрит II (207. общего количества сульфата кальция), Таким образом температуру поддерживают равной 68 С посредством охлаждения. Содержание твердых продуктов опять доводят до 267. в результате рециркуляции фильтрата от второй фильтрации, содержание Р О поддержие вают равным 32Х посредством использования фосфорной кислоты, а содержание свободной серной кислоты — равным 157, Первоначальный расход пульпы на второй стадии составляет 11 м при выдерживании пульпы в течение 3 ч в реакционном объеме. Кратность общей циркуляции 2500Х кратность циркуляции через испаритель 40007, Осадок после фильтрования, состоящий из g,-полугидрата и ангидрита II удаляют с фильтра. Осадок содержит 0 65Х о

° j

Р О и 4,6/ воды из расчета на высушенный при 25040 продукт; влажность осадка равна ?8/. Выход PzA+ в продукт 977. !

При проведении третьего опыта все количество пульпы, получаемое на первой стадии, подают на фильтр, а осадок <4 -полугидрата и ангидрита

II переводят на второй стадии в дигидрат и ангидрит II (107. общего количества сульфата кальция) в результате понижения температуры до 45 С.

При этом используют следующие условия проведения реакции: содержание твердых продуктов в пульпе 487., содержание PzOg 177 и содержание Н $04 137.

Расход пульпы -.îñòàâëÿåò 5,5 м при времени выдерживания в реакционных зонах 12 ч, кратность общей циркуляции соответствует 25007, кратность циркуляции через испаритель 35007., Остаток, получаемый после фильтрования на фильтре, состоит преимущественно из дигидрата и ангидрита II, содержит 0,35Х РдО и 17,67. Н О (из расчета на высушенйый при 750 С продукт) и имеет влажность 32Х„ Выход

Р О в продукт 98,57

".614756

По известному способу фосАорную кислоту получают разложением фосфатного сырья в присутствии циркулирую«пей пульпы смесью оборотной фос5

Аорной и серной кислотами при организации циркуляциии реакционной пульпь« через реакционные зоны (300-40007), через вакуум-охлаждение (?000-4000X), внутри реакционной эоны (локальняя, 500-2200/) с суммарной циркуляцией через реакцио:»ные зоны и вакуум-охлаждение не более 2500Х. Разложение сырья ведут при концентрации серной кислоты 15-30 г/л (1,1-2,27). Получают !5 фосАорную кислоту с 29-307 Р 0 и в качестве побочного продукта хорошо фильтрующийся АосАогипс, содержа»»ий»

0,62-1,0Х Р О< (общ.) . Выход P<0+ 967.

Пример 2. Измельченные фосфаты Флориды марки 70-72 BPI. (остаток на сите 200 меш — 61,57) подают в реакторы первого этапа совместно с концентрированной серной кислотой (98X). Содержание твердь»х продуктов и содержание Р О в жидкой Аязе поддерживают рави»»м аналогичным величинам, приведенным в примере 1. Первоначальный расход составляет 12,5 м /т получаемой Р<0 при времени пребыва- 30 ния в реакционных зонах 4 ч. Общая циркуляция соответствует 25007, циркуляция через испаритель 4000Х, Условия проведения реакции в различных реакторах первой стадии сле5 дующие: температура 7 > С, содержание твердых продуктов в пульпе 237,, содержание Р<0< в жидкой Аазе 457, содержание серной кислоты в жидкой фазе 1,5Х. Сульфат кальция осаждают в AopMe g, -полугидрата и янгидрита ТТ (71 общего количества сульАята кальция). Осадок получают в виде стеклообразных кристаллов, обладающих хорошей Аильтруемостью. Вьгход 95,5Х.

Осадок после Аильтроваиия содержит примерно 6/ Н 0 и 1,57 Р О от обще го состава твердой Аязы из расчета на продукт, высушенный при 25ООС.

В .первом опыте все первоначальное 50 количество пульпы отАильтровывают и после промывки удаляют с фильтра осадок, содержащий 1,9/ Р<0 при влажности 27,4Х. Выход P<0+ в продукт 92,5Х.

Во втором опыте 80Х первоначального количества пульпы фильтруют, а остаток после Аильтрования, состоящий из О» -полугидратя и ангидрита II, вновь переводят в пульпу с «»с ««о;»«. зованием Аильтрата от второй фильтрации, а также оставшихся 20Х от базового количества «»ульп««, Условия реакции ня второй стад«п» подбирают таким образом, чтобы получить g — полугидрат с ангидритом II в количестве 25Х от общей мяс I«I сульфата кяль;; »я.

Температуру поддерживают I-..«âHîé

72 ОС посредством охлаждения. Содержание твердых продук f3B H II «I« I»e BHo««b доводят до ?61 посредством рециркуляции Аильтратя со второй Аильтрации.

Содержание Р О составляет 34/, а со1 держание свободной серной кислоты 157..

Первоначальный расход пулъпь» на второй стадии 1? мз при продолжительности пребывания в реакционных зонах

2,5 ч, Общая циркуляция 2500Х, циркуляция через испаритель 4000Х. Осадок полугидрата и ангидрита II, получяп»««на фи«»«. ре содержит 0,80 при 4,2Х Н О (в расчете на продукт, высушенный при 250 С), влажность осадка собтветствует 28Х. Выход Р О в продукт 961.

В третьем опыте все превоначальное количество пульпы, получаемое на первой стадии, Аильтруют, а полученный в результате Аильтрования бсадок переводят в дигидрат и ангидрит, причем янгидрит II составляет 107 от общего количества сульфата кальция в результате снижения температуры до

4. С. При этом используют следующие условия реакции: содержание твердых продуктов в пульпе 457, содержание

Р О в жидкой вязе 15%, содержание в той же фазе серной кислоты 177..

Первоначальный расход составляет 6 м при времени пребывания в реакционных зонах 10 ч, Общая циркуляция 25007, циркуляция через испаритель 3500Х.

Осадок после Аильтровяния, представляющий собой практически полностью смесь дигидратя и ангидрита II, содержит О,ЗЗХ Р О> и 17,8Х Н О (в расчете на высушенный при 250 C продукт), влажность осадка соответствует 33,4Х.

Выход Р<0< в продукт 98,51.

Пример 3. Смесь измельченных Аосфатов Кола и Г!ярокко в соотношении 70:30 вводят в первые реакторы первой стадии установки.

Условия проведения реакции: первоначяльнъ»й рас: од 10 и /т пслучяемс и Р 0 при времени пребы.:янпя в рсякци1614756 онных зонах 3 ч; общая циркуляция

5007,, циркуляция через испаритель

4000Х, температура 72 С, содержание

Р О в жидкой Аазе 43,5Х, содержание серной кислоты в жидкой Аазе 1,57..

Сульфат кальция осаждают в форме ф,-полугидрата и ангидрита II (примерно 8Х от общего количества сульАата кальция). Указанный сульфат кальция получают в виде стеклообразных кристаллов с хорошей Аильтруемостью.

Выход 977.. Твердый продукт ®полугидрат и ангидрит II) содержит примерно 5,9Х HzO и 1,5Х Р О от общего количества твердой Аазы из расчеь та на высушенный при 250 С продукт.

В первом опыте все базовое количество пульпы Аильтруют, и после промывки получают осадок OC-полугидрата и ангидрита II содержащий 1,67. PzÎ при 207.-ной влажности. Выход Р О в продукте составляет 947, Во втором опыте все первоначальное количество пульпы, получаемой в результате осуществления первой стадии, Аильтруют и на второй. стадии переводят осадок с Аильтра обратно в пульпу при таких условиях, которые обеспечивают получение р -полугидрата и ангидрита ХХ, образующего 15Х от общего количества сульфата кальция.

В этом случае температура равна 65 С.

Содержание твердых продуктов ?47, содержание Р О ЗОХ, содержание свободной Н $0, 157. Первоначальный расход на второй стадии составляет f 1 м при продолжительности пребывания в реакционных зонах, равной 2,5 ч; общая циркуляция 1500Х, циркуляция через испаритель 40007.. Осадок на. фильтре, состоящий из рС -полугидрата и ангидрита II содержит 0,757

Р О и 5,2Х Н О (в расчете на высушенный при 250 С продукт), влажность осадка составляет 36Х. Выход Р О в продукт составляет 96,5Х.

В третьем опыте все количество пульпы, получаемое на первой стадии, Аильтруют. Полученный при этом осадок

0(.-полугидрата и полугидрита ХХ переводят в дигидрат и ангидрит II (15Х от общего количества сульфата кальция) посредством снижения температуры до 45 С. При этом соблюдаются следующие условия проведения. операций: содержание твердых продуктов в пульпе 50Х, содержание Р О в жидкой

Аазе 19Х содержание в той же фазе

1О

20 серной кислоты 9Х. Первоначальный расход составляет 5 м при продолжительности пребывания в реакционных зонах, равной 12 ч. Общая циркуляция 25007,, циркуляция через испаритель 40007..

Осадок на Аильтре, состоящий из дигидрата и ангидрита II, содержит

0,307. Р О и 17Х Н О (из раечета на продукт, высушенный при 250 0), влажность ocадка соответствует 357., Выход Р О в продукт составляет

98,5Х °

Пример 4. Измельченные марокканские фосфаты марки 70-72 BPL и концентрированную серную кислоту (987) вводят в первые реакторы первой стадии.

Содержание твердых продуктов в указанных реакторах регулируют посредством рециркуляции получаемой фосАорной кислоты, тогда как содержание Р О в жидкой фазе поддержи25 вают посредством рециркуляции фильтров, получаемых на фильтрации, Количество вводимых и рециркулируемых реагентов регулируют таким образом, чтобы поддерживать первоначальный расход 10 м /т производимой

Р О при пребывании реагентов в реакционном объеме в течение 3 ч при общей циркуляции и циркуляции через испаритель в целом 40007, На первой стадии в реакторах используют следующие о условия реакции: температура 82 С в первой части и 72 С во второй части, содержание твердых продуктов в реакционной пульпе 34Х, содержание Р О в жидкой фазе 367., содержание серной кислоты в жидкой фазе 0;ЗХ в первой части и 1,25Х во второй части.

СульАат кальция осаждают в форме дигидрата. Стеклообразные кристаллы

45 обладают хорошей фильтруемостью при выходе реакции 96,5Х, причем твердый продукт, состоящий из дигидрата, содержит примерно 20Х кристаллизацион.ной воды и i 67. P О от общего количества твердой Аазы из расчета,на высушенный при 250 С продукт, В первом опыте первоначальное ко.личество пульпы Аилътруют.

Получаемый при этом осадок на

Аильтре,. состоящий из дигидрата, переводят обратно в пульпу в реакто ре второй стадии с использованием для этой цели фильтрата от второй фильтрации. В реакторах второй ста40

- > f f // 75

t?0 ;l р>?ин "»! таяне с н>нпя (геMI(g . ра тура, конце>нтi! 1нпя серной r«tc:„"òîòû и канцен Гра???>я Р< <1 < А(>с>>»>ра), чтобы обеспечить получение Q -палугидрата и ангидрита II (в количестве 57 оТ общего количества сульАата кальция), Температуру поддерживают равной

90 С посредствам инжектиравания пара; содержание твердых продуктов вновь доводят до 307 посредством рециркуляции Аильтратан от второй фильтрации, содержание Р О поддерживают на уровне 24Х, подавая фосфорную кислоту, а содержание свободной серной кислоты поддерживают равным 157.

Первоначальный объем на второй стадии составляет 9 м при времени пребывания в реакционном объеме f ч, а циркуляция соответствует 25007., Осадок после фильтрования, содержащий g,-полугидрат и ангидрит ХТ, удаляют с фильтра. Осадок содержит

О, 307 Р О и 5,6Х Н О из расчета

О на высуп>енный при 250 С продукт.

Влажность осадка 187.. Выход Р„О5 в продукт 98,87.

Весь первоначальный объем пульпы, поступающий с первой стадии, Аильтруют, а полученный при этом осадок дигидрата подвергают на второй стадии вторичной обработке с получением дигидрата при изменении температуры до 750С в присутствии жидких серной и фосАорной кислот.

Условия обработки следующие: содержание твердых продуктов в пульпе

38, содержание Р<05- 177 и copep;::àние Н БО 1 107. Первоначальный объем 6,5 м при времени пребывания в реакционных зонах 1,5 ч; общая циркуляция 2500Х, а циркуляция через испаритель 35007., Осадок после фильтрования состоит практически полностью из дигидрата и содержит 0,957

Р О и 19,67. Н<О (из расчета на про45 дукт, высушенний при 250 С), содержание влаги в осадке 347. Выход Р 05 в продукт 967..

Пример 5, Измельченные АосАаты Флоридь? марки 70-72 BPf. подают . в реакторы первой стадии установки вместе с концентрированной серной кислотой (987). Содержание твердых продуктов в указанных реакторах и концентрация,Р О> соответствуют первоначальному объему равному 11 м /т получаемой Р О> при времени пребывания в реакционных зонах 3,5 ч; об6 i(>

>цая пиркуляция 25ООХ, циркуляция через испаритель 40007..

При осуществленпи предлагаемого способа условия проведения реакции в различных реакторах первой стадии следующие: температура 78 С в первой части и 70 С во второй части, содержание твердых продуктов в пульпе ЗЗХ, содержание Р О в жидкой Аазе 38Х, содержание Н 80 в жидкой фа". 0,5Х в первой части и 1,5Х во второй части. СульАат кальция саждают в виде дигидрата, представляющего собой стеклообразные кристаллы с хорошей фильтруемостью. Выход реакции 95,57..

Осадок, полу ?аемый при Аильтровании, содержит примерно 207, Н О и 1,5Х

P<0+ ат общего количества твердой

Аазы из расчета на высушенный при

250 С продукт, 1

В первом опыте все первоначальное количество пульпы атАильтровивают и промывают осадок на фильтре с использованием для этой цели Аильтров после второй, фильтрации, после чего удаляют осадок с Аильтра. Содержание влаги в осадке равна 40Х.

Полученный осадок подвергают переработке на второй стадии с получением дигидрата при 80 C содержание о твердых продуктов в пульпе 34Х содержание Р О 20Х и содержание серной кислоты 8Х. Первоначальное количество 8 мз при продолжительности пребивания в реакционных зонах

1,5 ч. Общая циркуляция соответствует 25007, циркуляция через испаритель 30001.

Осадок после фильтрования представляет собой дигидрат; содержание

Р О5- в нем t,fÕ, влажность равна

36,о ° Выход Р<О> в продукт 967 °

Во втором опыте, осуществляемом в той же установке, 1007 первоначального количества пульпы Аильтруют.

Осадок на Аильтре в виде дигидрата вновь переводят в пульпу с использованием Аильтратов от второй Аильтрации.

Условия осуществления реакции подбирают таким образам, чтобы на второй стадии получить ОС -палугилрат с небольшим кол??чествам ангидрита TI составляющим 57. от общего количества сульАата кальция. температуру поддерживают равной

О, 92 0 посредствам пнжектира> л, ия «одяll 161 ного пара-. Содержание твердых продуктов в пульпе доводят до 287 посредством рециркуляции фильтратов после второй фильтрации. Содержание P О составляет 22Х а содержание св:бодной серной кислоты — 107. Первоначальный объем на второй стадии равен 10 м при продолжительности пребывания в .реакционных зонах 1,0 ч, и общей циркуляции 25007. Осадок полугидрата

1 и ангидрита II. после второй фильтрации содержит 0,35Х P 0@ и 5,8Х Н О из расчета на высушенный при 250оС продукт, содержание влаги в осадке составляет 20Х. Выход Р О в продукт

98,5Х.

В третьем опыте .все количество пульпы, поступающее с первой стадии, фильтруют и полученный при фильтровании осадок переводят в ангидрит II посредством понижения температуры до 55 С; ангидрит II составляет при

О ° этом 95/ от общего количества сульфата кальция, а остальные 57 приходятся на долю дигидрата. Условия реакции: содержание твердых продуктов в пульпе 40/, содержание Р О в жидкой фазе 15Х, содержание Нр$0, 25/. Первоначальный объем 6 м при времени пребывания в реакционных зонах 1 ч. Общая циркуляция соответствует 2500Х циркуляция через испаритель 3500Х. Осадок на фильтре, состоящий преимущественно из ангидрита II, извлекают с фильтра„ Осадок содержит 0,38X P Og и 0,77 Н О из расчета на высушенный при 250оC продукт; содержание влаги в осадке 4ОХ. Выход

Р О< в продукт 98Х.

Пример 6. Смесь измельченных фосфатов Кола и Марокко в соотношении 70;30 подают в первый реактор. Условия осуществления процесса следующие: первоначальный объем

10 м /т производимой P О при продолжительности пребывайия в реакционных зонах 3,5 ч, общая циркуляция

5007, циркуляция через испаритель

4000Х, температура 80оС в первой части и 72 С во второй части, содержание серной кислоты в жидкой фазе

0,47 в первой части и 1,5Х во второй части. Сульфат кальция осаждают в форме дигидрата. Указанный сульфат представляет .собой стеклообразные кристаллы, обладающие хорошеи фильтруемостью. Выход реакции равен 97, Твердый продукт (дигидрат) содержит

4756 12 примерно 197 Н О н 1,0Х Р О,- в расчете на высушенный при 250оС продукт.

При проведении первого опыта все количество пульпы, поступающее с первой стадии, фильтруют и на второй стадии осадок вновь переводят в пульпу в таких условиях, чтобы обеспечить получение Q полугидрата и ангидрита II, который составляет 57 от общего количества сульфата кальция.

Температура при этом равна 95 С, содержание твердых продуктов — 307., содержание свободной серной кислоты—

15/. Первоначальный объем на указанной второй стадии составляет 9 м при продолжительности пребывания в реакционных зонах 1,0 ч. Общая циркуляция 1500Х. Осадок p(, -полугидрата

20 и ангидрита II, получаемый на фильтре, содержит.0,287 P 0 и 5,87 Н О в 5 расчете на высушенный при 250оС про-; дукт, содержание влаги в осадке 18,5/. Выход Р О в продукт 98,57ое

При провеу, нии второго опыта все количество пульпы, получаемое на первой стадии, фильтруют. Полученный при этом осадок дигидрата подвергают взаимодействию с растворами при

30 68 С. При этом соблюдаются следующие условия проведения реакции: содержание твердых продуктов в пульпе 387, содержание Р О в жидкой фазе 19Х и содержание серной кислоты 97. l1epвоначальный объем составляет 9 м при продолжительности пребывания в реакционных зонах 1,2 ч, общая циркуляция 2500/, циркуляция через испаритель 4000/ °

Образующийся осадок содержит дигидрат и ангидрит II (ЗХ от общего количества получаемого на фильтре сульфата кальция). Осадок содержит

0,85/ PgO и 18,5/ НрО в расчете

45 на высушенный при 250оС продукт. Содержание влаги в осадке 35Х. Выход

Р О в продукт 96,5Х, П р И м е р 7. Измельченные марокканские фосфаты марки 70-72 BPL u концентрированную серную кислоту (98X) подают в первые реакторы первой стадии., Содержание твердых продуктов в реакторах регулируют посредством рециркуляции получаемой фосфорной кислоты, тогда как содержание Р О в жидкой фазе поддерживают путем рециркуляции фильтратов, получаемых после иереей и второй фильтраций.

l3

Количество вводимых и рециркулируемых реагентов подбирают таким об-

f разом, чтобы первоначальный объем составлял 12 м /т производимой Р О при времени нахождения в реакционном объеме 3 ч. Общая циркуляция и циркуляция через испаритель соответствуют

40007. В реакторах первой стадии поддерзивают следующие условия реакции: температура 82 С в первой части и

72 С во второи части, содержание твердых продуктов в пульпе 247, со- держание Р О í жидкой Аазе 43Х содержание Н ЯО4 в жидкой фазе 0,4Х в первой части и 1,2Х во второй части.

Сульфат кальция осаждают в Аорме

0(,-полугидрата и ангидрита II- содержанием CaSD4 57 от общего количества.

Полученные стеклообразные кристаллы обладают хорошей Аильтруемостью.

Выход 96,5Х, Образую яйся твердый продукт в Аорме 04 -полугидрата и ангидрита II содержит примерно .6/ кристаллизационной воды и 1,67 РО - от общего количества твердой Аазы из о расчета на высушенный при 250 С продукт.

В первом опыте 80Х от исходного количества пульпы Аильтруют.

Полученный таким способом осадок после Аильтрования состоит из(L-полугидрата и ангидрита ТТ; его вновь переводят в пульпу в реакторе второй стадии с использованием Аильтрата от второй фильтрации, а также оставшихся 20/ пульпы.

В реакторах второй стадии поддер-живают такие условия (температура, концентрация серной кислоты и концентрация Р 0 ), чтобы обеспечить получение смеси 0 -полугидрата и ангидрита II (207 исходя иэ общего количества сульАата кальция).

Температуру поддерживают равной

68 С путем охлаждения. Содержание твердых продуктов поддерживают на уровне 26Х рециркуляцией Аилвтрата от второй Аильтрации, содержание

Р О в фосфорной кислоте поддержива;ют равным 32Х содержание свободной серной кислоты — равным 157..

Базовое количество на второй стадии равно 11 м при продолжительности пребывания в реакционном объеме

3 ч. Общая циркуляция соответствует

2500Х циркуляция через испаритель

14756 14

30

40 два реактора на первой стадии и четыре" реактора на второй стадии, в примерах 4-7 в нервом опыте используется установка, содержащая три

45 реактора, во втором опыте — содержащая два реактора на первой и второй стадиях, а в третьем опыте — содержащая два реактора на первой стадии и один реактор на второй стадии.

Пример 8. ФосАат Phalaborna загружают в первый реактор первой стадии установки.

Рабочие условия следующие: основной расход 7 м /т получаемой Р Опри продолжительности пребывания в реакционных зонах первого и второго этапов соответственно 6 ч и 1 ч, общая циркуляция 5007, циркуляция на испаритель 40007., температура 85 С

1О

4000Х. Осадок, получаемый на Аильтре и состоящий иэ с -полугидрата и ангидрита II, содержит 0,657 Р О и

4,6Х Н О (из расчета на высушенный при 250 С продукт). влажность осадка

° Выход Р 0 а продукт 977 °

Во втором опыте все количество пульпы, получаемое на первой стадии, Аильтруют, а полученный при этом осадок о -полугидрата и ангилрита II переводят на второй стадии в дигидрат и ангидрит II (10Х от общего количества сульфата кальция) снижением температуры до 45 С. условия при которых осуществляют операции, следующие: содержание твердых продуктов в пульпе 48Х, содержание Р<О 177, содержание Н Я04

13Х. Первоначальный объем составляет

5,5 м при продолжительности пребывания в реакционных зонах 12 ч, Общая циркуляция 25007., циркуляция через испаритель 3500Х. Остаток, получаемый после фильтрования, представляет собой преимущественно дигидрат и ангидрит ТТ. и содержит 0,35Х Р О и 17 6Х Н О из расчета на высушенный о, при 250 С продукт; содержание влаги в осадке 32Х. Выход Р О в продукт

96,8/.

Различные опыты в соответствии с описанными примерами производятся в установке производительностью 20 кг

Р О за 24 ч.

В примерах 1-3 в первом опыте используется установка, содержащая два реактора, во втором опыте — имеющая два реактора на первой и второй стадиях, а в третьем опыте — имеющая

Г

161 ня верном и /.. >" "С ня Втором этапе co . держание Н О+ в жидкой фазе 0,25% ня первом и 1Х ня втором этапах.

Сульфат кальция осаждают в форме дип дрята. Этот сульфат находится в .,ор е двойных кристаллов с хорошей фил труемостью, Выход от химического воз ействия составляет 95,87., твердые дигидратированные вещества содер ат около 207 Н О и 2,?7, Pzn в ц лом в твердой фазе в расчете на

0 про укт, нысушенный при 250 С, первом варианте 80Х основного деб та пульпы фильтруют, Осадок после фил трования репульпируют н реактор. второй стадии с фильтратями от второй фил .трации и оставшимися 20Х пульпы.

В э той стадии условия установлены для,, получения (К -полугидрата и ангидрита II образующего 27 всего сульфата кальция.

1 ак, при 105 С содержание твердых о, нешеств составляет 28Х. Для жидкости содержание Р<О составляет 227, содержание свободной H

Выход в расчете на содержание

Р<А< в отходах сульфата кальция выше 99Х.

Во втором испытании, также осуществляемом в установке этого типа, 80Х оснбвного объема пульпы первой стадии фильтруют и полученный после фильтрации осадок, репульпируемый вместе с оставшимися 207 пульпы, превращают в янгидрит Х1, поддерживая. температуру 75ОС, причем последний образует 60Х всего сульфата кальция, а оставшиеся 40% представляют собой полугидрат. Другие реакционные условия следующие: содержание твердых веществ в пульпе 307, в жидкой фазе соцержание P

Н ВО 12Х. Основной расход 8 м при продолжительности пребывания н реакционных зонах 1,5 ч, общая циркуляция 2500Х, устанавливаемая циркуляция на испаритель 3500Х, Осадок после фильтрации, образованный главным об4756 I 6 разом янгидритом. 11 и улялв ий из фильтря, содержит 0,307 n и 327, Н О в расчете ня и -одукт, высушено, ный при 250 С, причем содержание

5 влаги н осадке сос являет 307, Выход Р 98,57.

Л р и м е р 9. Фосфат Флориды (Hookers Prairie) загружают н реакторы :ерной стадии установки, вместе с концентрированной 987-ной серной кислотой. Содержание твердых веществ в реакторах составляет 207 для концентрации Р О - 337., номинальный расход 12 м /т получаемой PzA при времени пребывания в реакционных зонах первого и второго этапов 5 и 1 ч, общая циркуляция 25007 и устанавливаемая циркуляция на испяритель 30007.

2р Реакционные условия в различных реакторах этой первой стадии следуо ющие: температура 75 С на первом о и 70 С на втором этапах, содержание твердых веществ н пульпе 20Х, содер25 жание Р О - н яждкой фазе ЗЗХ, содержание Н SOy в жидкой фазе 0,6Х на первом и 2,07 на втором этапах. Оставшийся в форме дигидрата сульфат кальция находится в виде двойных

30 кристаллов с хорошей фильтруемостью.

Выход 95,5Х и осадок после фильтрации содержит около 19Х Н О и 1,2Х всего Р О в твердой фазе н расчете на сухой вес при нысушивании при

250 С.

В первом испытании основной объем пульпы отфильтровывают и полученный осадок промь нают фильтратами

4р от нторой фильтрации и выгружают.

Он имеет влагу 38Х.

Полученный осадок (после фильтрации) перекристаллизовывают на второй стадии в дигидрат и ангидрит II

45 причем последний образует 157 всего сульфата кальция при поддержании температуры 80 С, содержание твердых веществ в пульпе 207, содержание

Р<0< 25%, содержание H

2500 и устанавливаемая циркуляция на испаритель 2000Х.

Осадок после фильтрации образован главным образом дигидратом и ангидритом II, содержащим 0,7Х Р О ; 18,2Х

Н О исходя из продукта, высушенного при 250 С, содержание влаги 34 . Вы!

1614 756

17 ход РгО н отходах сульфата кальция выше 97 5Х.

Во втором испытании, также осуществляемом в установке этого типа, весь

5 основной объем пульпы первой стадии фильтруют и полученный после фильтрации осадок превращают в. ангидрит II о снижая температуру до 30 С, причем последний образует 957. всего сульфа1 та кальция,. а оставшиеся 57 представляют собой дигидрат. Другие реакционные условия следующие: содержание твердых веществ в пульпе 45Х, в жидкой фазе содержание PzO 157. и содержание Нг804. составляет 25Х. Основной объем составляет 6 м при продолжительности пребывания в реакционных зонах 1,5 ч, общая циркуляция 25007. устанавливаемая циркуляция на испаритель 35007, Осадок после фильтрации образованный главным образом ангидритом ХТ, выгружаемый из фильтра, содержит

0,307. РгО и О, 2Х Н О Нсхор из о дукта, высушенного при 250 С, причем содержание влаги в осадке составляет

327. Выход PzO< 98,5Х, Пример 10, Измельченный фосфат Марокко 70-72 BPL и концентри30 рованную 987-ную серную кислоту загружают в первые реакторы первой стадии

l установки.

Содержание твердого вещества в реакторах контролируют путем рециркуляции получаемой фосфорной кислоты, а концентрацию Р О в жидкой фазе поддерживают за счет рециркуляции фильтратов, после первой и второй фильтраций. Количество добавляемых и рецир- 40 кулируемых реагентов такое, чтобы поддерживать основной расход 10 м /т получаемой Pz О при пребывании на первом и втором этапах соответственно

4 и 1 ч, общая циркуляция и циркуля- 45 ция на испаритель по 4000Х. Реакционные условия в ваннах первой стадии о следующие; температура 80 и 70 С на первом и втором этапах, содержание твердого вещества в реакционной пуль- 50 пе 327., содержание РоО< в жидкой фа-! .зе 43Х, содержание Н hO< в жидкой фазе 0,3 и 1,07 на первом и втором этапах.

Сульфат кальция осаждают в форме

g-полугидрата и ангидрита II, причем содержание последнего составляет

2Х от общего количества сульфата кальция

Полученные двойные кристаллы обладают хорошей Аильтруемостью. Выход

95,0Х. Твердые вещества, образованные К -полугидратом и ангилритом II, содержат около 6,17 кристяллизационной воды и 1,47- всего Р О в твердой фазе в расчете на высушенный при

250 С продукт.

В этом испытании 707. основного дебита пульпы фильтруют.

Таким образом полученный осадок после фильтрации, образованный 0С-полугидратом и ангидритом II, репульпируют в реактор второй стадии вместе с фильтратами после второй фильтрации и оставшимися 307. пульпы.

В реакторах второй стадии температурные условия, концентрации Н ЯОо и Р O последовательно регулируют для получения О -полугидрата и ангидрита II в количестве 20Х от всего сульфата кальция. о

Температуру поддерживают 60 С за счет охлаждения. Содержание твердых веществ (34%) контролируют за счет рециркуляции,фильтров после второй фильтрации, содержание Р О поддерживают равным 38Х в фосфорной кислоте, содержание свободной серной кислоты поддерживается при 157..

Основной расход второй стадии составляет около 9 м при пребывании в реакционном объеме 3 ч, причем общая циркуляция 2500Х и устанавливаемая циркуляция на испяритель 4000Х.

Осадок после фильтрации, содержащий

К -полугидрат и янгидрит II, состоит из менее 0,7% PzO< и 4,87. Н О в расчете на продукт, высушенный при 250 С, содержание влаги в осадке 277.. Выход

Рго 977:

П р и и е р 11. Измельченный фосфат Флориды 70-72 BPL загружают в реакторы первой стадии установки вместе с концентрированной 987-ной серной кислотой. Содержание твердых веществ в этих реакторах составляет 26Х для концентрации PzOg 52Х, номинальный расход 11 м /т получаемой Р О при времени пребывания в реакционных зонах первого и второго этапов 1,5 ч„ общая циркуляция 2500 . устанавливаемая циркуляция на испаритель 40007.

Реакционныс условия в различных реакторах этой первой стадии следующие: температура 75 и 65 С на первом о и втором этапах, содержание твердых веществ в пульпе 267. солержяниe РоО !

9 16 1 47 в жидкой Аазе 5?X; содержание Н ЯО в жидкой Аазе 0,85 и 2,57 на первом и втором этапах. Осадившийся в форме (полугидрата и ангидрита II сульфат .) кальция (образующий 127 всего суль фта кальция) имеет вид двойных крис аллов и хорошую Аильтруемость, Вых д от химического воздействия сос авляет 94,57 и осадок после фильтр ции содержит около 58Х Hz0 и 1,57. в ей Р<0 в твердой Аазе в расчете н высушенный при 250 С продукт.

В этом испытании основной расход пульпы отфильтровывают, осадок промывают фильтратами от второй фильтрации и выгружают. Содержание влаги в нем 201.

Полученный осадок перекристаллизо2 вывают во второй стадии до дигидрата и ангидрита ХХ, причем последний образует 307 всего сульфата каль.:ия при снижении температуры до 30 С, о содержание твердых веществ в пульпе

627., содержание Pz0+ 15Х и содержа?

Ние 13ZS0g 257.. Основной расход составляет 4 м при продолжительности г ребывания в реакционных зонах 18 ч. общая циркуляция 25007, устанавливаемая циркуляция на испаритель 40007.

Осадок после Аильтрации образован

1 г лавным образом дигидратом и ангидфитом II, содержащим 0 ° 27. Pz0+, 17

11 0 в расчете.на продукт, высушенный

r>v 250 С, содержание влаги 30 . Выход в расчете на содержание Р О в .отходах сульфата кальция 997.

Формула и з обретения

1, Способ получения фосфорной кислоты, включающий разложение измельченного фосАатного сырья обработкой оборотной фосфорной и серной кислотаии в нескольких зонах с образованием реакционной пульпы, состоящей из фосАорной кислоты и осадка сульфата кальция, вакуум-охлаждение пульпы и ее циркуляцию через реакционные зоны в количестве 300-4000Х от основного потока, через вакуум-охлаждение в количестве 2000-40007. от основного потока, внутри каждой реакционной зоны в количестве 500-2000 от основного потока, причем сумму циркуляции через реакционные зоны и внутри каждой реакционной зоны поддерживают большей или равной 25007 от основного потока, отделение продукта от осадка

56 20 сульАата кальция фильтраци:.и, промывку осадка и возврат промлвных вод в процесс, о т л и . а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода продукта и качества получаемого сульфата кальция, процесс ведут в две стадии, первую стадию ведут в два этапа с образованием либо дигидрата, либо -полугидрата сульфата кальция, содержащего 2-12 мас.7 ангидрита сульфата кальция, при поддержании следующего режима: концентрация в жидкой

Аазе пульпы пентоксида Аосфора и серной кислоты соответственно 33-52 и 0,25-2,5 мас.l, содержание твердого в пульпе 20-38 мас.7., температура

65-85 С, время 1,5-7,0 ч, отделяют продукт от осадка сульАата кальция, 0 промывают осадок растворами, образованными при фильтрации осадка на второй стадии, с возвратом промывных растворов на разложение, на второй стадии осадок сульфата кальция либо

5 отмь1вают репульпацией в растворе фосфорной и серной кислот, либо перекристаллизовывают в другие гидратные

Аормы при поддержании следующего режима: концентрация в жидкой фазе

30 пульпы пентоксида фосфора и серной кислоты соответственно 15-38 и

4-25 мас., содержание твердоrо в пульпе 20-70 мас., температура 30105 0, время 0,5-18,0 ч, осадок суль35 фата кальция, содержащего 2-95 мас.7 ангидрита сульАата кальция отделяют от раствора фильтрацией, промывают и раствор и промывные воды возвращают в процесс.

4р 2. Способ по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что на первой стадии с последующей кристаллизацией дигидрата сульфата кальция первый этап о ведут при 75-85 С и концентрации сер45 ной кислоты в жидкой Аазе пульпы

0,25-0,60 мас., второй этап — при

72-75 C и концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 1-2 мас, и на стадии поддерживают концентрацию

gp пентоксида АосАора в жидкой Аазе пульпы 33-38 мас. ., содержание твердого в пульпе 20-38 мас. и процесс ведут 3-7 ч.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а5 ю шийся тем, что на первой стадии с последующей кристаллизацией

А-полугидрата сульфата кальция первый этап ведут при 75-82 С и концентрао ции серной кислоты в жидкой Аазе

4756

5. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что репульпацию дигидрата сульфата кальция ведут при

75-80 С в течение t,5 ч в растворе, содержащем 17-20 мас,7 пентоксида фосфора, 8-10 мас,7. серной кислоты при содержании твердого в пульпе 3438 мас.X.

Составитель Г; Целшцев

Редактор JI. Пчолинская Техред Л.Олийнык Корректор Л. Обручар

Заказ 3900 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Чосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагар«на,101

?1 161 пульпы 0,30-0,85 мас./. второй этап— о при 65-72 Г и концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 1,02,5 мас. . и на стадии поддерживают концентрацию пентоксида фосфора в жидкой фазе пульпы 43-52 мас,7, со" держание твердого в пульпе ?3-?6 мас.X

1 процесс ведут 1,5-7,0 ч.

4. Способ по пп. 1 и 2, о тл ич а ю шийся тем, что первую о стадию ведут в один этап при 72-78 С и концентрации серной кислоты в жидкой фазе пульпы 1,2-1,5 мас.Х.

6. Способ по п. 1, о тли ч аю шийся тем, что перекристаллизацию дигидрата сульйата кальция в сульфат кальция, содержащего 3-95 мас, X. ангидрита сульфата кальция, ведут при 30-80 С в течение 1-2 ч в расто воре, содержащем 15-?5 мас.X пентоксида фосфора, 4-25 мас.7. серной кислоты, при содержании твердого в пульпе 20-45 мас./.

7. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что перекристаллизацию дигидрата в С, -полугидрат сульфата кальция, содержагн;й 2-60 мас.7 ангидрита сульфата кальция, ведутпри

75-105ОС в течение 0,5-1,5 ч в растворе, содержащем .20-26 мас.7. пентоксида фосфора, 10-15 мас.Х серной кисло1р ты при содержании твердого в пульпе

28-70 мас./.

8. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что перекристаллизацию О -полугидрата сульфата кальция в сульфат кальция, содержащий

15-25 мас.Х ангидрита сульфата кальция, ведут при 60-7? С в течение 2,5-3,0 ч

-в растворе, содержащем 30-38 мас.7.

Р О и 15 мас./ серной кислоты, при

2 5

20 содержании твердого и пульпе 2434 мас. .

9. Способ по пп. i и 2, о т л ич а ю шийся тем, что перекристаллизацию 0С-полугидрата сульфата каль25 ция в дигидрат, содержащий 10-30 мас.7. ангидрита сульфата кальция, ведут при 30-45ОС в течение 10-18 ч в растворе, содержащем t5 — 19 мас.7 PzO> и

9-25 мас.Х серной кислоты, при содер-!

30 жании твердого в пульпе 45-62 мас.X.

Приоритетпопунктам:

05. 11.84 по пп.1,6-9

21.05.85 по пп. 2-4