Химия и химические технологии

К.т.н. Оспанова Р.Д., д.т.н. Жекеев М.К. , Байымбетова Л.Б.

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова

Республика Казахстан

ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

Нами разработан способ очистки экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) от ряда примесных элементов катионного и анионного характера [1]. .Основным в технологии является метод экстракции железа, мышьяка, свинца, алюминия и других металлов в органическую фазу алкилфосфорной и алкилдитиофосфорной кислотами в различных разбавителях [2].

В результате проведенных исследований предложена технологическая схема комплексной очистки ЭФК (рис.1). Технология предусматривает стадию экстракционной очистки, где удаляется основное количество примесей катионного характера, и стадию упаривания в присутствии неорганических веществ, где происходит обесфторивание, частичное обезмагнивание, дополнительное удаление кальция и концентрирование фосфорной кислоты.

Исходная ЭФК из приемника поз.1 подается в реактор барботирования закисью азота поз.2 для перевода двухвалентного железа в трехвалентное, т.к. по литературным сведениям и нашим данным ион железа присутствует в фосфорой кислоте в двух- и трехвалентном состоянии в соотношении примерно 2 : 3, а экстракция его ди-2-этилгексилфосфорной кислотой (Д2ЭГФК) произойдет легче и полнее из трехвалентного состояния. Затем, кислота из реактора поз.2 подается в непрерывно действующий многосекционный экстрактор поз.4 типа смеситель-отстойник. Туда же, в первую секцию экстрактора, подается «жесткий» экстрагент – Д2ЭГФК в керосине и 2-этилгексиловом спирте (2ЭГС) в присутствии трибутилфосфата концентрацией 0,5-1,0 моль/л для удаления основного количества «жестких» кислот-металлов и частично «промежуточных» катионов (экстрагенты готовятся отдельно в блоке приготовления экстрагентов и реагентов для регенерации поз. 7). После 30-40 минутного интенсивного перемешивания реакционная смесь направляется в секцию №2 для отстаивания и расслаивания фаз. После расслоения фаз фосфорная кислота подается в секцию №3, куда подается «мягкий» экстрагент- ди-2-этилгексилдитиофосфорная кислота (Д2ЭГДТФК) в керосине и 2ЭГС концентрацией 0,5-1,0 моль/л, где происходит очистка от «мягких» и частично «промежуточных» кислот-металлов. После перемешивания реакционная масса отстаивается и расслаивается в секции №4 и, после расслоения, нижняя фаза Н₃РО₄ сливается в промежуточную емкость поз. 5. Д2ЭГФК из секции №2 направляется в секции №5,6 для регенерации (после проведения 10-15 циклов очистки) и вновь подается в секцию №1 для повторения цикла. Аналогично в секциях №7,8 происходит регенерация Д2ЭГДТФК. Регенерация экстрагента заключается в его щелочной промывке в присутствии комплексообразователя, затем промывке водой, для удаления остаточной щелочи, и контактированием со слабой чистой серной или фосфорной кислотами, для перевода экстрагента в Н⁺ - форму. Образовавшийся осадок сульфидов металлов – Fe, As, Pb и др., по мере накопления в одной из секций после регенерации, выводится на нутч-фильтр поз.8. Фосфорная кислота из емкости поз.5 сливается в вакуум-выпарной аппарат поз.6, куда подается измельченная силикатная глыба в количестве 0,3 % от веса кислоты и подвергается барботажу паро-воздушной смесью в течении 60 минут при температуре 100-125^оС, где происходит обесфторивание ЭФК и дополнительная очистка от кальция, магния и других элементов. Затем очищенная кислота сливается в приемную емкость готового продукта поз.9. Выделяющееся некоторое количество газов на стадии экстракции (Н₂S, Н₃РО₄, органика) нейтрализуется в щелочном гидрозатворе поз.12, а пары фтористых соединений и окислов азота улавливаются в орошаемом водой скруббере поз.10. Образующиеся стоки от регенерации экстрагента и др. направляются в линии химзагрязненных стоков и нейтрализуются на станции нейтрализации .

Применяемые реагенты легко регенерируются и практически не теряются; процесс идет при температуре окружающей среды и атмосферном давлении.

Проведены опытно-промышленные испытания разработанной технологии. Очищенная кислота по содержанию примесей удовлетворяет требованиям производства триполифосфата натрия и позволит заменить из технологии более дорогостоящую термическую фосфорную кислоту .

Рис.1. Принципиальная технологическая схема комплексной очистки ЭФК:

1- сборник исходной экстракционной фосфорной кислоты; 2 – реактор барботирования NO; 3 – баллон NO; 4 – многосекционный экстрактор; 5 – промежуточная емкость; 6 – вакуум-выпарной аппарат; 7 – блок приготовления экстрагентов и реагентов; 8 – нутч-фильтр; 9 – сборник готового продукта; 10 – скруббер; 11 – вентилятор; 12 – щелочной гидрозатвор.

Литература:

1.Жекеев М.К., Оспанова Р.Д. и др. Способ очистки фосфорной кислоты. Предварительный патент РК №14099 от 11.09.02г.

2.Оспанова Р.Д., Жекеев М.К. Исследование механизма процесса экстракционной очистки фосфорной кислоты. // Наука и образование Южного Казахстана. - №35. – 2003. – С.135-139.