Экстракционная очистка технической фосфорной кислоты трибутилфосфатом на 14-ступенчатом противоточном каскаде смесительно-отстойного типа Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

9

С 11 6 X И в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. Nb 9 (114)

УДК 66.061.352

П.А. Исаков, А.И. Михайличенко, A.JI. Олифсон, Т.И. Муллаходжаев

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия ЗАО «Научно-производственная компания «Интерфос», Москва, Россия

ЭКСТРАКЦИОННАЯ ОЧИСТКА ТЕХНИЧЕСКОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ ТРИБУТИЛФОСФАТОМ НА 14-СТУПЕНЧАТОМ ПРОТИВОТОЧНОМ КАСКАДЕ СМЕСИТЕЛЬНО-ОТСТОЙНОГО ТИПА

A clearing process of technical phosphoric acid by extraction with tributyl phosphate was investigated. Process was carried out on 14-stepped counterflow cascade of mix-and-settle type, using two and four steps of washing.

Проведен процесс очистки технической фосфорной кислоты экстракцией трибу-тилфосфатом на 14-ступенчатом противоточном каскаде смесительно-отстойного типа. Получены данные по результатам очистки с использованием двух и четырех ступеней промывки.

Существуют два основных способа производства чистых сортов фосфорной кислоты: термическое разложение природных фосфатов с получением желтого фосфора и термической фосфорной кислоты на его основе (ТФК); сернокислотное разложение фосфатного сырья с получением экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) и последующей ее очисткой от примесей с получением очищенной фосфорной кислоты (ОФК) [1, 2, 3].

Экстракционную фосфорную кислоту применяют в основном в производстве удобрений, кормовых и технических фосфатов. Фосфорную кислоту пищевой и реактивной квалификации получают в основном очисткой термической фосфорной кислоты.

По сравнению с очищенной ЭФК себестоимость ТФК значительно выше, поскольку на ее производство расходуется в несколько раз больше тепла и электроэнергии. В связи с этим возникла необходимость замены термической фосфорной кислоты на менее дорогостоящую экстракционную фосфорную кислоту, которая должна быть предварительно очищена.

Существует несколько способов очистки фосфорной кислоты: метод ионного обмена с применением ионообменных смол, осаждение примесей различными реагентами и т.д. В связи со сложным составом растворов ЭФК эти методы малоэффективны. В этой связи наиболее перспективным является применение методов жидкостной экстракции.

Целью данной работы являлось получение фосфорной кислоты повышенной чистоты экстракцией трибутилфосфатом. Исследование проводилось на экстракционном каскаде ящичного типа.

Экстракционный каскад, который был использован для проведения исследований, представлял собой два ряда смесительно-отстойных камер, расположенных в одном блоке, по десять аппаратов в ряду и состоял из трех частей: экстракционной, промывной и реэкстракционной. Объем каждого аппарата составлял 5 литров. Органическая (раствор фосфорной кислоты в трибутилфосфате) и водная (раствор фосфорной кислоты в воде) фазы внут-

С П/ в X и в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. № 9 (114)

ри каскада двигались противотоком. Измерение входящих потоков ЭФК, ТБФ, промывного раствора и воды осуществлялось определением времени заполнения мерного цилиндра. Подача потоков обеспечивалась насосами перистальтического типа. В качестве промывного раствора использовался реэкстракт. Экстракционная фосфорная кислота, которая была взята для очистки, содержала: Р205 - 54,2%, 804 - 2,28%, Б - 0,15%, Бе - 0,41%. Отношения фаз на стадиях процесса составляли: на реэкстракции У0:УВ = 3:1, на промывке У0:УВ = 8:1, на реэкстракции У0:УВ = 3,8:1. Температура процесса составляла 25-35 °С и обеспечивалась воздушным обогревом.

—Ш— изотерма экстракции —Щ— изотерма реэкстракции

\0

о4-

О О

О

и

10 15 20 25 30 35 40 45

С р,05 в ВФ, %

Рис. 1. Изотермы экстракции и реэкстракции.

На первом этапе исследования каскад работал по следующей схеме: пять ступеней экстракции (1-5 аппараты), две ступени промывки (6-7 аппараты) и пять ступеней реэкстракции (8-12 аппараты). В установленном оптимальном режиме работы каскада степень извлечения Р2О5 в реэкстракт составила 73%. Был получен реэкстракт с содержанием: Р2О5 - 35,72%, 804 - 0,7%), Б - 0,021%о, Бе - 0,00075%о. Очистка от ионов железа прошла достаточно эффективно. Ионы фтора могут быть удалены при проведении процесса упаривания реэкстракта. Очистка от ионов 804 недостаточна, поскольку требуется содержание сульфат-ионов в реэкстракте на уровне 0,1 % и даже 0,01%о. В полученном рафинате содержание фосфора и примесей составило: Р205 - 19,5%, 804 - 2,48%, Б - 0,21%, Бе - 0,54%. Это дает возможность использовать рафинат в получении фосфорсодержащих удобрений. Общее время достижения равновесия в каскаде составило около 15 часов работы установки.

На основании полученных данных были построены изотермы экстракции и реэкстракции (рис. 1), а так же распределение концентраций Р2О5 по ступеням каскада в водной и органической фазах (рис. 2).

На втором этапе был отработан режим с четырьмя ступенями промывки. Для этого в уже существующую схему обвязки каскада были вклю-

С fl 6 X и в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. № 9 (114)

чены еще два аппарата на стадию промывки. Были получены реэкстракт, содержащий 35,92% Р2О5 и 0,35% 804, и рафинат, содержащий 18,86%) Р2О5 и 2,19% 804.

Рис. 2. Распределение концентраций Р2О5 по ступеням каскада.

По данным, полученным в ходе первого этапа можно сделать вывод о том, что очистка от ионов железа и фтора проходит удовлетворительно, однако не обеспечивается достаточная очистка от сульфат-иона. Увеличение ступеней промывки обеспечило уменьшение концентрации сульфат-иона в два раза, что является недостаточным.

Библиографические ссылки

1. Копылев, Б.А.Технология экстракционной фосфорной кислоты / Б.А. Ко-пылев. Л., 1981. С. 289.

2. Кармышов, В.Ф. Химическая переработка фосфатов/ В.Ф. Кармышов. М.:Химия, 1983. С. 226.

3. Технология фосфорных и комплексных удобрений / М.В. Андреев, A.A. Бродский./ под ред. С.Д.Эвенчинка. М: Химия, 1987. С.98.

УДК 661.865.5:66.097.5

Б.С. Клеусов, Е.Ю. Либерман, Т.В. Конькова, А.И. Михайличенко Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДОГО РАСТВОРА Се02-Мп0х В РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА

Се02-Мп0х catalyst for carbon monoxide oxidation prepared hydroxide, carbonate and oxalate methods. The greatest activity was displayed by the samples received hydroxidic and car-