Способ концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты

Изобретение относится к области концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты, широко используемой в производстве комплексных удобрений, фосфорных солей и кормовых фосфатов. Способ концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты, включающий е упаривание в выпарном аппарате при смешении с водным компонентом, абсорбцию фтора из сокового пара, выходящего из выпарного аппарата. В качестве водного компонента используют водный раствор, который вводят в зону с избыточным давлением циркуляционного контура выпарного аппарата в количестве 0,2-0,4 т на 1 т P2O5, а соковый пар выводят при содержании фтора, равным 0,8-1,2. Давыденко Владимир Васильевич, Коршунов Лев Иванович, Левин Борис Владимирович, Митюшина Наталья Константиновна, Сущв Владимир Сергеевич (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО УДОБРЕНИЯМ И ИНСЕКТОФУНГИЦИДАМ ИМ. ПРОФЕССОРА Я.В. САМОЙЛОВА" (RU) 015200 Изобретение относится к области концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты, широко используемой в производстве комплексных удобрений, фосфорных солей и кормовых фосфатов. Известные способы концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты основаны на обеспечении интенсифицирования процесса обесфторивания и протекают по одному из двух вариантов. Так как движущей силой процесса обесфторивания является разность между равновесным содержанием фтора над фосфорной кислотой и содержанием фтора в соковом паре на выходе из выпарного аппарата, то и известные разработанные способы направлены на увеличение этой разности. Известен целый ряд способов, основанных на увеличении содержания фтора над кислотой за счт добавления в не различных обесфторивающих добавок. Так, например, в авторском свидетельстве СССР 1414775, кл. С 01 В 25/234, 1973 г. в качестве добавки используют окисиэтилидендифосфоновую кислоту. В авторском свидетельстве СССР 1255565, кл. С 01 В 25/234, 1966 г. в качестве обесфторивающей добавки используют смесь натриевых или калиевых солей высших жирных кислот, смоленых солей и лигнина. В патенте США 3193351, кл. 23-165, 1965 г. упарку ведут в присутствии соединений активного кремния. В авторском свидетельстве СССР 542722, кл. С 01 В 25/22, 1975 г. в качестве соединения активного кремния используют SiO2. Этот способ включает подачу упаренной осветлнной экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) в вакуум-выпарной аппарат, концентрирование е и вывод сокового пара на очистку от фтора в систему абсорбции. Оксид кремния предварительно добавляют в подупаренную фосфорную кислоту. Все эти способы обладают, прежде всего, одним недостатком - введением в фосфорную кислоту посторонних веществ, что приводит к усложнению процесса из-за необходимости очистки сокового пара, а также возможное загрязнение продукта посторонними веществами. Наиболее перспективными являются способы, использующие второй вариант интенсифицирования процесса обесфторивания, а именно за счт снижения фтора в соковом паре, выходящем из выпарного аппарата, в результате разбавления сокового пара. Предлагаемый нами способ концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты также основан на этом принципе интенсифицирования процесса. В качестве прототипа нами взят способ концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты,описанный в патенте США 3544269, кл. 23-165, 1970 г., включающий е упаривание в выпарном аппарате при смешении е с водным компонентом и абсорбцию фтора из сокового пара, выходящего из выпарного аппарата. Выпарной аппарат состоит из двух частей: вакуумного испарителя и циркуляционного контура. По этому способу в качестве водного компонента берут острый пар, который подают на смешение с фосфорной кислотой в вакуум-испаритель в зону с давлением 0,9933-0,953 атм. Процесс упарки ведут при температуре 80-100C. Недостатком способа является то, что использование острого пара и подача его в вакуумиспаритель проворицирует возможность гидроударов и соответственно нарушает работу выпарного аппарата. Кроме того, процесс требует предварительного получения острого пара, а также дополнительное устройство для подачи его в вакуум-испаритель. При этом трудно устранить неравномерность подачи острого пара в объм вакуум-испарителя. Вс вышесказанное приводит к усложнению процесса, повышенному расходу энергии и острого пара. Нами поставлена задача упростить технологический процесс, снизить удельные энергозатраты и при этом сохранить высокую степень обесфторивания. Задача решена в предлагаемом способе концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты,включающем е упаривание в выпарном аппарате при смешении с водным компонентом, абсорбцию фтора из сокового пара, выходящего из выпарного аппарата. В качестве водного компонента используют водный раствор, который вводят в зону с избыточным давлением циркуляционного контура в количестве 0,2-0,4 т на 1 т P2O5, а соковый пар выводят при содержании фтора, равном 0,8-1,2% F. В качестве водного раствора используют либо воду, либо конденсат сокового пара, содержащих не более 0,2% F. Сущность способа заключается в следующем. Подачу водного компонента (воды или конденсата) осуществляют в зону цуркуляционного контура, при этом увеличивается движущая сила процесса обесфторивания, т.к. движущей силой процесса является разность между равновесным содержанием фтора над кислотой в выпарном аппарате (который зависит от содержания в кислоте P2O5, F и температуры ЭФК) и содержанием фтора в соковом паре, выводимым из выпарного аппарата. При подаче водного раствора в циркуляционный контур выпарного аппарата концентрация фтора в соковом паре снижается,что приводит к выделению дополнительного количества фтора из ЭФК и снижению содержания фтора в ЭФК. При снижении количества воды разбавления ниже 0,2 г на 1 т P2O5 исходной ЭФК, степень обесфторивания ЭФК недостаточна, содержание F в ЭФК выше требуемого, поэтому поставленная цель не достигается. При увеличении количества воды разбавления выше 0,4 г на 1 т P2O5 исходной кислоты возрастают удельные энергозатраты на испарение дополнительного количества водного раствора и на конденсацию дополнительного количества сокового пара.-1 015200 Вторым важным фактором для достижения необходимого результата является содержание фтора в соковом паре на выходе из выпарного аппарата. При содержании фтора в соковом паре ниже 0,8% F общее количество удаленного с соковым паром фтора уменьшается, снижается расход исходной ЭФК и,следовательно, снижается производительность по 100% P2O5, в результате чего удельные энергозатраты увеличиваются и поставленная цель не достигается. При увеличении в соковом паре содержания фтора выше 1,2% F поставленная цель не достигается из-за снижения движущей силы процесса, что приводит к снижению степени обесфторивания и снижению величины P/F в кислоте ниже требуемой величины. Способ проиллюстрирован следующим примером. Исходную фосфорную кислоту с концентрацией 53,5% P2O5, содержащую 0,36% F и 0,38% твердых взвесей подают в циркуляционный контур выпарного аппарата в количестве 1000 кг при температуре 50C. Водный раствор в количестве 0,2 т на 1 т P2O5 вводят в зону циркуляционного контура с избыточным давлением P=1,35 атм. В циркуляционном контуре выпарного аппарата при многократной циркуляции смеси исходной ЭФК и водного раствора происходит концентрирование фосфорной кислоты и ее обесфторивание до P/F=67. Образовавшийся соковый пар выводят при содержании фтора в нем, равном 1,0% F. Получается обесфторенная кислота, содержащая 58,0% P2O5 и 0,19% F, пригодная для производства кормовых фосфатов. Снижение удельных энергозатрат составляет 18,8% по сравнению с прототипом. Снижение удельных энергозатрат происходит за счет сокращения расхода охлаждающей воды на конденсацию сокового пара (12,0 т H2O/1 т 100% P2O5 в прототипе и 1,45-1,9 т H2O/1 т 100% P2O5 в предлагаемом способе) и за счет снижения расхода греющего пара на испарение воды (580-1400 кг H2O/1 т 100% P2O5 в прототипе и 1,45-1,9 кг H2O/1 т 100% P2O5 в предлагаемом способе). Результаты остальных опытов представлены в следующих таблицах. Примеры 1-5 выполнены для содержания фтора в соковом паре, равного 1,0% F. Примеры 6-10 выполнены для количества водного раствора 0,300 т/на 1 т 100% P2O5. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ концентрирования и обесфторивания фосфорной кислоты, включающий е упаривание в выпарном аппарате при смешении с водным компонентом, абсорбцию фтора из сокового пара, выходящего из выпарного аппарата, отличающийся тем, что в качестве водного компонента используют водный раствор, который вводят в зону с избыточным давлением циркуляционного контура выпарного аппарата в количестве 0,2-0,4 т на 1 т P2O5, а соковый пар выводят при содержании фтора, равном 0,8-1,2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водного раствора используют либо воду, либо конденсат сокового пара, содержащие не более 0,2% F.