способ получения раствора мононатрийфосфата

Формула изобретения

Способ получения раствора мононатрийфосфата, включающий экстракцию фосфорной кислоты из раствора экстракционной фосфорной кислоты трибутилфосфатом, отделение органической фазы, содержащей фосфорную кислоту, реэкстракцию фосфорной кислоты натрийсодержащим реагентом с получением раствора мононатрийфосфата и органической фазы, вывод части раствора мононатрийфосфата в качестве продукта, возврат органической фазы на экстракцию, обработку оставшейся части раствора мононатрийфосфата карбонатом натрия и возврат полученного раствора на реэкстракцию, отличающийся тем, что реэкстракцию проводят при температуре 41 90^oС с использованием в качестве натрийсодержащего реагента насыщенного водного раствора динатрийфосфата с концентрацией 36,0 50,2 мас. взятого в стехиометрическом количестве на нейтрализацию фосфорной кислоты, а соотношение частей раствора мононатрийфосфата, выводимого в качестве продукта и направляемого на обработку карбонатом натрия, поддерживают 1 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения раствора мононатрийфосфата, применяемого в пищевой промышленности и в качестве исходного сырья для получения композиций моющих средств.

Известен способ получения смеси ортофосфатов натрия для производства полифосфатов натрия [1] который включает экстракцию фосфорной кислоты из производственного раствора органическим растворителем и реэкстракцию фосфорной кислоты из органического экстракта раствором динатрийфосфата концентрации 7,1-35,5 мас. при 20-40^oС с получением раствора мононатрийфосфата концентрации 6,1-32,5 мас. Полученный раствор мононатрийфосфата делят на две части в массовом соотношении 1:5. Большую часть этого раствора обрабатывают карбонатом натрия с образованием раствора динатрийфосфата, который делят на две части в массовом соотношении 1,5:1. Одну массовую часть раствора динатрийфосфата смешивают с одной массовой частью раствора мононатрийфосфата. Полученную смесь выводят в качестве продукта. Оставшуюся часть раствора динатрийфосфата направляют на реэкстракцию.

Недостатками способа являются сравнительно низкая концентрация мононатрийфосфата в растворе, получаемом при реэкстракции, а также сложность процесса, связанную с необходимостью поддержания определенных соотношений при разделении и соединении нескольких потоков.

Ближайшим аналогом является способ получения раствора мононатрийфосфата [2] заключающийся в жидкостной экстракции фосфорной кислоты органическим растворителем, например трибутилфосфатом, последующей реэкстракции фосфорной кислоты из органического экстракта раствором смеси моно- и динатрийфосфата с общей концентрацией P₂O₅ 8,5-17 мас. за 2-5 стадий. При этом количество динатрийфосфата в смеси составляет 12,6-67,8% от стехиометрии на нейтрализацию фосфорной кислоты.

По способу [2] в процессе реэкстракции фосфорной кислоты из ее экстракта, например с трибутилфосфатом, при использовании в качестве реэкстрагента смеси моно- и динатрийфосфата, содержащий 8,8% динатрийфосфата, в противотоке за 5 стадий получают продукт фосфорнокислый раствор мононатрийфосфата с общей концентрацией Р₂O₅ 41,9 мас. содержащий 19,73 мас. мононатрийфосфата.

При этом извлечение фосфорной кислоты из органического растворителя за одну стадию составляет 64,2% а за пять стадий 98,0%

Недостатками способа [2] являются многостадийность процесса реэкстракции (при одностадийном проведении процесса степени реэкстракции не превышает 97% ) и низкая концентрация мононатрийфосфата в продукте (13,30-19,73 мас.).

В основу изобретения положена задача разработать простой и эффективный способ получения высококонцентрированного раствора мононатрийфосфата с использованием на стадии реэкстракции фосфорной кислоты из органического растворителя доступного реагента, позволяющего провести этот процесс за одну стадию.

Поставленная задача решается предлагаемым способом, в котором раствор мононатрийфосфата получают путем экстракции фосфорной кислоты из раствора экстракционной фосфорной кислоты трибутилфосфатом с последующей реэкстракцией фосфорной кислоты натрийсодержащим реагентом. В качестве последнего используют насыщенный водный раствор динатрийфосфата, взятого в стехиометрическом количестве, с концентрацией 36,0-50,2 мас. Процесс реэкстракции ведут при температуре 41-90^oС. Полученный раствор мононатрийфосфата делят на две равные части. Одну из них выводят в качестве продукта, а другую направляют на обработку карбонатом натрия с получением раствора динатрийфосфата, который возвращают на реэкстракцию.

Отличия предлагаемого способа из известного заключаются в условиях проведения процесса реэкстракции (температурный режим, используемый реагент и его количество), а также в поддержании соотношения частей раствора мононатрийфосфата, выводимого в качестве продукта и направляемого на обработку карбонатом натрия, равного 1:1.

Реэкстракцию фосфорной кислоты из органического растворителя ведут насыщенным раствором динатрийфосфата, взятым в стехиометрическом количестве на образование мононатрийфосфата. В условиях проведения процесса по предлагаемому способу реэкстракцию осуществляют в одну стадию.

Результаты проведенные опытов показывают, что при этом получается концентрированный продукт, содержащий 48,7-62,9 мас. мононатрийфосфата (28,8-37,2 мас. P₂O₅, см. примеры 2-6 таблицы). Степень реэкстракции достаточно высокая и составляет 99,6-99,7%

Температуру процесса реэкстракции поддерживают в пределах 41-90^oС. Такой температурный режим выбран исходя из того, что в этих условиях наиболее полно и эффективно протекает процесс реэкстракции и интенсифицируется расслаивание водной и органической фаз после реэкстракции. Используемый экстрагент трибутилфосфат позволяет безопасно вести работы в указанных температурных условиях, так как температура вспышки трибутилфосфата - 163^oС.

Увеличение температуры реэкстракции сверх 90^oС экономически нецелесообразно.

Пример. Фосфорную кислоту экстрагируют из очищенной экстракционной фосфорной кислоты (50% P₂O₅) трибутилфосфатом за три противоточные стадии при объемном соотношении фаз V_o V_b 3:1. Получают экстракт, содержащий 15,0 мас. P₂O₅. 100 кг экстракта подвергают реэкстракции при объемном соотношении фаз V_o V_b 2,2:1 в одну стадию. В качестве реэкстракта берут 45 дм³ (67,5 кг) насыщенного раствора динатрийфосфата концентрацией 44,5 мас. (22,25% P₂O₅) с температурой 50^oС. В результате реэкстракции получают 59,6 дм³ (88,4 кг) водного раствора мононатрийфосфата концентрации 57,4 мас. (34,1% P₂O₅). Степень реэкстракции составляет 99,7% 29,8 дм³ раствора мононатрийфосфата выводят в качестве продукта, а оставшуюся вторую половину этого раствора обрабатывают 11,2 кг карбоната натрия и получают насыщенный раствор динатрийфосфата, который направляют на реэкстракцию.

Другие примеры осуществления способа представлены в таблице.

Приведенные примеры показывают, что предложенный способ получения раствора мононатрийфосфата дает возможность достичь степени реэкстракции фосфорной кислоты 99,6-99,7% за одну стадию, что позволяет, наряду с оптимизацией распределения потоков, упростить процесс и получить при этом раствор с концентрацией мононатрийфосфата 48,7-62,9 мас.