[發明專利]一種萃余酸的凈化方法

有效

• 申請號: 200910102942.X
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN101708830A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 湯德元;楊三可;王邵東;李紅林;湯正河;冉瑞泉;譚蕾;孫應倫
• 申請（專利權）人: 甕福(集團)有限責任公司
• 主分類號: C01B25/238
• 分類號: C01B25/238
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司 52002
• 代理人: 袁慶云

技術領域

本發明屬于化工技術領域，特別涉及萃余酸的凈化處理回收方法。

背景技術

20世紀70年代以來，由于世界性的能源危機，電費高漲，使能耗高的熱法磷酸的生產與發展受到嚴重限制。含磷工業產品必須開拓新的原料來源，從而推動和加快了濕法磷酸凈化技術的研究和開發，提高了濕法磷酸對熱法磷酸的競爭力。經適當方法凈化后的濕法磷酸的質量可適應工業要求，而凈化后的濕法磷酸成本可比熱法磷酸低20％～30％，能耗僅約為其1/3。

濕法磷酸的凈化方法很多，例如采用化學沉淀法凈化濕法磷酸廣泛用于生產工業級和飼料級磷酸鹽如磷酸氫鈣、三聚磷酸鈉等，但由于溶劑萃取法凈化濕法磷酸具有所得產品純度高、生產工藝和設備相對比較簡單、能耗和原料消耗低、生產能力大、分離效果好、回收率高、環境污染少、生產過程易于實現自動化與連續化、資源的綜合利用好等優點，目前溶劑萃取法是最成功、最有效的濕法磷酸凈化方法，也是唯一大規模工業化的方法。許多國家已用這種方法生產工業級和食品級磷酸，占領了熱法磷酸相當份額的市場。例如日本凈化的濕法磷酸已占磷酸市場的主導地位；美國熱法磷酸約與濕法磷酸的比例為1∶14。

溶劑萃取也叫液-液萃取或抽提，是分離和提純物質的重要單元操作。它是借助有機溶劑通過物理或化學作用，把原先溶于水相的被萃取物，部分(或幾乎全部)地轉人與之不相混溶(或基本不相混溶)的有機相中，而提取與分離的方法。溶劑萃取用于濕法磷酸凈化是基于磷酸可溶于有機溶劑中，而其他雜質則不被萃出，從而使磷酸與雜質分離而達到凈化。溶劑萃取法采用的萃取劑主要為中性磷酸脂、醇類或醚類等。例如，羅馬尼亞化學工業工程公司和化學研究院共同開發的Iprochim/Icechim法采用正丁醇為萃取劑、Albright&wilson法采用甲基異丁基酮為萃取劑。這些方法中在脫除有機相后得到一種含磷酸的水相，稱為萃余酸，由于其雜質含量很高，一直只能用于肥料生產。據報道，Iprochim/Icechim法磷酸的萃取率為70％～80％，其余20％～30％的磷酸處于萃余酸中返回到磷肥系統中生產肥料。在一些工業化的溶劑萃取法凈化磷酸的裝置上，取決于濕法磷酸的質量，萃余酸中磷酸所占原料磷酸的份額可能高達50％。

萃余酸盡管可用于制取肥料，但作為凈化濕法磷酸裝置，還必須同時建設一個相應能力的肥料制取裝置。凈化裝置愈大，附屬的磷肥裝置也愈大。因此凈化和回收利用萃余酸，是提高濕法磷酸凈化裝置產能的最有效的途徑。

在溶劑萃取法凈化濕法磷酸中回收溶劑后得到的萃余酸具有P₂O₅含量高、雜質種類多而含量高、固體懸浮物含量高、粘度大等特點，凈化難度極大。萃余酸一般含42％(重量)～46％(重量)P₂O₅、0.5％(重量)～0.8％(重量)Fe、0.3％(重量)～0.5％(重量)Al、2.0％(重量)～2.8％(重量)Mg，含固量為2.0％(重量)～4.0％(重量)。因此，萃余酸的凈化要除去大量的金屬離子，尤其是鎂離子。

溶劑沉淀法是在濕法磷酸中加入與水完全互溶的溶劑(如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丙酮等)以及少量的氨，使所含的雜質離子形成不溶性的金屬磷酸銨絡合物與氟化物自液相析出，固液分離后通過蒸餾溶劑可得凈化酸。

溶劑沉淀法凈化磷酸主要有以下一些報道：

美國TVA的McCullough?John?F.等的專利US3975178(1976-08-17)取得了采用甲醇作溶劑部分凈化磷酸并副產肥料的專利，其需要添加部分氨。

德國Budenheim取得了采用異丙醇凈化濕法磷酸的一系列專利，如US3764657(1973-10-09)、US3764657(1973-10-09)、GB1337668(1973-11-21)、GB1344651(1974-01-2、US3862298(1975-01-21)、GB1404546(1975-09-03)、US4018869(1977-04-19)等，在工業磷酸中先添加氨，再與能與水混溶的異丙醇在強烈攪拌下進行混合；過濾分離形成含陽離子的固體沉淀；得到含磷酸的有機溶劑水溶液通過陽離子交換樹脂后，采用精餾分離有機溶劑，得到凈化的磷酸。過程可除去鐵和鋁以及鈦和鈣。

Pulverfabrik?Skodawerke?Wetzle的專利GB464370(1937-04-16)提出在少量堿金屬或氨化合物存在下，向磷酸溶液中添加能與水混溶的溶劑，以沉淀雜質。適宜的有機溶劑是92％的乙醇、甲基化酒精或丙酮。