способ транспортировки экстракционной фосфорной кислоты

Формула изобретения

Способ транспортировки экстракционной фосфорной кислоты, включающий введение в нее добавок, предотвращающих выпадение осадков, отличающийся тем, что в экстракционную фосфорную кислоту вводят газообразный аммиак в количестве, необходимом для достижения мольного соотношения NН₃: Н₃РO₄ = (0,3-0,5): 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к комплексному производству экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) и минеральных удобрений из нее. Технология состоит из производства ЭФК, транспортировки ее и собственно производства минеральных удобрений на ее основе.

Узким местом является передача ЭФК в цех производства удобрений, т.к. в промежуточном оборудовании и коммуникациях выпадают инкрустирующие осадки.

Известен способ предотвращения выпадения осадков из ЭФК, который позволяет избежать инкрустацию промежуточного оборудования и транспортировать ее в производство удобрений без особых сложностей. Способ заключается в добавлении в нее следующей группы соединений: полиакриламиды, гидронизированные полиакрилонитрилы, окись полиэтилена в виде 0,05-0,1 раствора. Наиболее целесообразное количество добавок составляет 113 г/т кислоты. Такая обработка кислоты позволяет организовать постоянную транспортировку ЭФК на производство удобрений, т.к. твердые частицы становятся более мягкими и текучими. (Патент США 3698862, кл. 23-165).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ стабилизации фосфорной кислоты, позволяющий транспортировать ее в производство удобрений без затруднений. Способ основан на введении в нее реагентов, предотвращающих выделение из нее осадков, особенно растворенных солей кальция. В качестве таких реагентов берут полимер, изготовленный из гетероциклического нитрогена на основе пиридинсодержащей группы, растворяемых в фосфорной кислоте. Реагент применяют либо в виде концентрированного раствора, либо в виде суспензии и добавляют либо в приготовленную кислоту, либо в резервуар для ее перекачки. (Патент США 2955919, кл. 23-165).

Недостатком известных способов является дороговизна, а в наших условиях и дефицитность применяемых органических реагентов, что является причиной того, что данные способы не нашли применения в многотоннажных производствах ЭФК и минеральных удобрений из нее.

Нами поставлена задача создать способ транспортировки экстракционной фосфорной кислоты, полученной разложением фосфатного сырья серной кислотой, при котором не происходило бы инкрустации промежуточного оборудования и трубопроводов при передаче ее на производство минеральных удобрений, упростить и удешевить комплексный технологический процесс.

Задача решена тем, что в ЭФК вводят добавки, предотвращающие выпадение из нее осадков. В качестве такой добавки используют аммиак, который вводят в количестве, необходимом для достижения мольного соотношения NН₃: Н₃РO₄ = (0,3-0,5):1.

Сущность способа заключается в следующем.

Фосфорная кислота, полученная из фосфатного сырья и, особенно из апатита, разложением последнего серной кислотой, в основном, содержит растворенные соли железа, алюминия, кальция, а также меньшее количество фторидов, фторсиликатов, кремния, магния и др. Эти примеси, и в первую очередь, сульфат кальция, который составляет основу инкрустирующих осадков, выпадают на стенках оборудования, забивают трубопроводы.

Введение аммиака приводит к повышению растворимости сульфата кальция в частично нейтрализованной фосфорной кислоте. Но при этом необходимо строго выдерживать мольное соотношение в пределах 0,3-0,5. При снижении мольного соотношения менее 0,3 значительно увеличивается количество выпадающих осадков и степень их инкрустации. При увеличении мольного соотношения более 0,5 начинается выпадение фосфатов железа, алюминия и кальция, фтористою кальция, диоксида кремния (последние два соединения образуются в результате аммонолиза кремнефтиридов щелочных металлов), которые являются аморфными, гелеобразными, т.е. неинкрустирующими, но при определенных условиях (изменение температуры, неравномерная подача ЭФК) могут постепенно забить оборудование, поэтому работа в указанном технологическом режиме нежелательна.

Способ осуществляется по следующей методике.

В 6 стаканов, объемом 250 мл каждый, ввели по 200 мл ЭФК, содержащей (%): Р₂O₅ 35,64; SO₃ 1,55; F 1,74; CaO 0,6. В них ввели газообразный аммиак до мольного соотношения NН₃:Н₃РO₄, равного соответственно 0,0 (контрольный опыт), 0,20, 0,30, 0,40, 0,50, 0,60.

Процесс аммонизации вели при температуре 85-90^oС в течение 5 мин, и образовавшуюся систему оставляли на отстаивание в течение 3-х суток (это время было выбрано, исходя из результатов предварительных опытов, т.к. после 3-х суток практически прекращается выделение осадков из ЭФК). Далее суспензию тщательно взбалтывали и фильтровали на воронке Бюхнера. Влажный осадок взвешивали и определяли количество инкрустирующего осадка, оставшегося в стакане, не перешедшего в суспензию, его тоже с помощью шпателя переносили на фильтр. Весь осадок сначала отмывали от маточного раствора (ЭФК) водой (из расчета 2 объема воды на вес влажного осадка), а затем высушивали при 80^oС до постоянною веса и анализировали на необходимые компоненты.

Результаты опытов представлены в таблице.

Как следует из анализа данных таблицы, предварительная обработка ЭФК аммиаком до мольного отношения NH₃ : H₃PO₄, равного 0,3 - 0,5, позволяет полностью исключить образование инкрустирующих осадков и снизить общее количество осадков с 12,6 до 0,8 - 1,5 г/л. Снижение мольного соотношения до 0,2 приводит к увеличению общего выхода осадка до 6,4 г/л и появлению инкрустирующего осадка в количестве 5,8% от общего. Увеличение мольного отношения до 0,6 также приводит к возрастанию общего выхода осадка до 3,6 г/л, но при этом инкрустация оборудования отсутствует. Это объясняется тем, что с увеличением мольного соотношения изменяется структура и химический состав осадков: если в первом опыте они представлены, в основном, смесью сульфата кальция и кремнефторидов щелочных металлов, то в шестом - смесью фосфатов железа, алюминия и в некоторой степени фосфатов и фторидов кремния (судя по содержанию фтора, он представлен в осадках и др. соединениями).

Следует подчеркнуть, что ЭФК с мольным соотношением NH₃ : H₃PO₄, равном 0,3 - 0,5, далее поступает на упарку и аммонизацию при pH 4,0-4,2 при производстве сложного удобрения - аммофоса и при pH 6,8-7,0 - при производстве диаммофоса. Таким образом, на аммонизации уменьшается расход аммиака на его долю, введенную при предварительной корректировке раствора, что приведет к снижению перенасыщения на стадии основной аммонизации и, как следствие, к уменьшению ретроградации P₂O₅, т.е. сокращению разрыва между P₂O₅ общей и P₂O₅ усвояемой.

Предлагаемый способ для своего внедрения не требует никаких капитальных затрат, его осуществление позволяет значительно стабилизировать процесс транспортировки ЭФК на производство удобрений, сократить простои оборудования и расходы на операции, связанные с промывкой коммуникаций.