[其他]高濃磷酸的生產方法

無效

• 申請號: 87102928
• 申請日: 1987-03-12
• 公開（公告）號: CN87102928A
• 公開（公告）日: 1988-06-22
• 發明（設計）人: 井上忠司;大古場章;坂下邦夫;宇都宮昭;篠崎武樹;家田實
• 申請（專利權）人: 三井東壓化學株式會社
• 主分類號: C01B25/22
• 分類號: C01B25/22;B01J20/26;C04B11/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅宏

本發明涉及用濕法生產高濃磷酸的改進方法，其中包括用硫酸消化處理磷酸鹽巖。

一般說來，用硫酸處理磷酸鹽巖時，在生成的磷酸中含有固體硫酸鈣。因此在大多數情況下，必須從磷酸中分離出硫酸鈣。這主要是控制反應條件，以便使硫酸鈣沉淀能以適合的形態分離出來。根據反應操作中的不同條件，硫酸鈣能分別以二水合物（Caso₄·2H₂o）、半水合物（Caso₄·1/2H₂O）或無水合物（Caso₄）的形態沉淀出來。

更具體地說，本發明是關于根據所謂的半水合物-二水合物法，用硫酸和磷酸的混合酸處理磷酸鹽巖，緊接著進行過濾和水合生成的半水合物，來制備高濃磷酸和優質的二水合物的方法。

在高濃磷酸（通常磷酸濃度為40%（重量）或以上，以P₂O₅的濃度表示。）的制備過程中，保持生產系統中的水的平衡是至關重要的。在極其有利的條件下，得到濃度盡可能高的磷酸和沒有摻雜著無水合物晶體的，具有優良過濾性，並含盡可能少的諸如磷酸和氟化物之類雜質的優質二水合物。

特別是，在陸地有限以致于不允許把石膏作為廢物廢棄的國家里，例如日本，這就更為重要。在考慮磷酸的生產方法時，就要考慮作為大量付產品的石膏（二水合物）〔付產品的量大約為產品磷酸（P₂O₅）的五倍以上〕的有效利用。

換句話說，為了使這種方法在工業上得到有效地利用，必須不僅僅能得到高收率的磷酸，而且也得到適合于直接用作水泥凝結阻滯劑、石膏壁板或其它建筑材料的優質的付產品石膏。

關于根據濕法得到高濃磷酸的方法，已經根據半水合物-二水合物法進行了各種各樣的研究和開發工作，特別是在如下的眾所周知的公開出版物中作過描述：日本專利公報NO.10408/1970（Nissan????Kagaku????Process）;日本專利公報NO.41155/1973和日本公開專利NO.116110/1984（NippoN????Kokan????Process）。

然而，從經濟觀點來看，上述的方法不總是得到高濃磷酸和優質石膏的令人滿意的工業方法，其中還存在如下的問題。

例如，在日本專利公報NO.10408/1970中描述的方法，分兩級把濃硫酸加入磷酸鹽巖進行消化，以便得到具有優良過濾性能的半水合物。更具體地說，濃硫酸是分級加入的，因此，磷酸鹽巖中的70-80%的氧化鈣在第一級消化階段中就轉化成半水合物，而剩余的20-30%的氧化鈣在第二級消化階段中轉化成半水合物。而且每級的消化溫度都維持高達90-100℃，在第二級消化階段中過剩的硫酸濃度保持在2-3%。

因此，向各級消化階段加入的硫酸量的調節是困難而復雜的。而且，根據本發明者的研究，由于在消化階段中加入的硫酸是濃硫酸，就不可避免地生成無水合物的結晶，這就破壞了過濾性能。此外，由于各級消化階段溫度高達90-100℃，因此，制造有關裝置的材料就必須能經受得住這樣高的溫度。也就是說，要用Carpenter????20，HV-9，或Hastelloy????C.，但是這些材料是貴的。

另一方面，從五氧化二磷的利用效率來看，隨付產品石膏排出的磷酸的損失量是不能忽略的。更具體地說，除上述的必須得到能夠直接用作水泥凝結阻滯劑、石膏壁板或其它的建筑材料的優質石膏外，減少付產品石膏中的五氧化二磷含量（每生產1噸五氧化二磷就有4.5-6噸付產品石膏）也很重要。然而，用在日本專利公報NO.10408/1970中描述的方法得到的石膏中，五氧化二磷含量（即磷酸損失量）高達0.4%左右，這就失去了高收率得到磷酸的優點。而且其性能在用作水泥凝結阻滯劑、石膏壁板或其它建筑材料時，也不總是令人滿意的。

另外，在日本專利公報NO.41155/1973和日本專利公開NO.116110/1984中描述的方法，其優點在于，不進行半水合物漿料的冷卻。然而，在這兩種方法中，反應溫度為108-110℃，是非常高的，相當于或接近于沸點。所以，當考慮設備腐蝕的時候，制造有關裝置的材料必須能經受得住這樣高的溫度，而這些材料比上述的那些材料更貴。

總之，根據上面提到的那些方法，由于硫酸是在消化階段中直接加入，因此，在消化階段就難以避免不生成無水合物的結晶，就象在日本專利公開NO.10408/1970中描述的方法那樣。