SU1551646A1 - Способ концентрировани экстракционной фосфорной кислоты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способу концентрировани  фосфорной кислоты, включа  получение полифосфорной кислоты, и может быть использовано в получении жидких комплексных удобрений. Целью изобретени   вл етс  снижение энергозатрат и упрощение процесса. Концентрирование фосфорной кислоты, содержащей фтористые соединени , осуществл ют обработкой ее перегретыми парами органической жидкости и воды состава, равного гетероазеотропу, с образованием продукта и паров. Пары конденсируют в две ступени, на первой из которых их обрабатывают той же органической жидкостью, которую полностью испар ют и выдел ют при этом водный раствор кремнефтористоводородной кислоты, на второй ступени конденсируют охлаждением водой через теплопровод щую поверхность пары воды и органической жидкости, образовавшиес  соответственно при концентрировании кислоты и на первой ступени конденсации, с образованием конденсата, состо щего из воды и органической жидкости, и смеси паров воды и органической жидкости, имеющей температуру и состав гетероазеотропа. Смесь паров перегревают и направл ют на концентрирование, конденсат второй ступени раздел ют, органическую жидкость охлаждают и направл ют на первую ступень конденсации. Снижение энергозатрат на концентрирование составл ет 21,2%.

Description

кремнефтористоводородной кислоты с концентрацией 20 . Количество сконденсировавшейс  воды дл  получени  концентрированной кремнефтористо водородной кислоты метко определ етс  поданным на первую ступень конденсации количеством толуола, полностью испар ющимс  на этой ступени конденсации .

На вторую стадию конденсации поступают пары в количестве 6,6 т с температурой 411° С и выход т при температуре гетероазеотропа 87 С. Вторую стадию конденсации осуществл - ют в теплообменнике, охлаждаемом водой . На этой стадии из пара удал ют 0,6 т воды и 0,93 т толуола, поступившие в пар соответственно при концентрировании и на первой ступени конденсации. Оставшийс  пар представл ет собой смесь паров воды и толуола , котора  имеет температуру и состав гетероазеотропа. Пар перегревают до 350 С и возвращают в процесс концентрировани  кислоты. Конденсат второй ступени раздел ют. Толуол охлаждают до 0 С и возвращают на первую ступень конденсации паров, В концентрированной фосфорной и кремнефто- ристоводородной кислотах отсутствуют примеси толуола.

Таким образом, в изобретении осуществлен замкнутый цикл по пару без полной его конденсации после упарки. Это возможно только при иcпoльзoвaни в качестве теплоносител  смеси паров воды и органического агента в азео- тропном соотношении. Использование изобретени  ведет к значительной экономии энергии, получению незагр зненных органикой продукционных фосфорной и кремнефтористоводородной кислот. По известному способу Фосфорную кислоту концентрируют от 30-АО до 70% нагревом до 120е С и обработкой пере- гретыми парами бензина, нерастворимого в воде и имеющего т.кип. 90-120°С. Пары бензина вынос т из концентратора пары воды и фтористые соединени . Смесь паров обрабатывают на первой ступени конденсации водой с образованием водного раствора кремнефтористоводородной кислоты. На второй ступени конденсируют, охлажда  водой в теплообменнике и получа  конденсат, Конденсат первой и второй ступени смешивают, отдел ют раствор кремнефтористоводородной кислоты от бензи

5 0 5

0

на, который испар ют, полученные пары перегревают и возвращают в процесс.

Упрощение процесса согласно изобретению заключаетс  в исключении конденсации органической жидкости до жидкого состо ни , а экономи  энергозатрат - в исключении испарени  органический жидкости.

П р и м е р 2, Провод т расчет энергозатрат на концентрирование кис- лсгы по известному и предлагаемому способам.

Дл  упрощени  расчетов предполагаем, что бензин предегарл ет собой чистый (предположение, обычно примен емое к технике). ЯВЛРЯС гетеро- азеогропобразующим агентом, н-октан в смеси с водой образует гетероазео- троп с т. кип. 89° Г, при весовом проценте в парах н-октана 75, (мольный процент - 32,3)« При упаривании 250 ом3 фосфорной кислоты (317,5 г при ft 1,27 г/см3) от ЦО до 7,5л удал ют 1А7 г воды. Пес см3 бензина (н-октана) при р2 0,7 г/см3 составл ет г. Таким образом, в паре после дистилл ции содержитс  б2% н-октана, т.е. его состав близок составу гетероазеогропа. Согласно известному способу исходную кислоту нагревают вначале упаренной кислотой , а затем парами, отход щими из колонны. Нагрев ее в соответствии с температурой конденсации гетероазеотропа возможен до 89°С, на что необходимо

317,5 г х 0,73 ккал/(г.лС) х х (89 - 25)°С 14,8 ккал.

Отход ща  кислота при предельном охлаждении до 30°С может

(317,5 - )г х 0,+8 ккал/(кг-0С)х х (1 18 - 7,2 ккал.

Следовательно, на нагрев исходной кислоты пар отдает 7.6 ккал.

Отход щими парами согласно известному способу нагревают поступающий на испарение бензин, на что требуетс 

см3 х 0,7 г/см4 х 0,6 ккал/ /(кг-°С) х (89 - 25)° С 9,2 ккал

На нагрев бензина до температуры кипени  необходимо

см3 х 0,7 г/см3 х 0,6 ккал/ /(кг°С) х (115 - 89)°С 3,8 ккал.

В дальнейшем расчете не учитываетс  из-за малой величины тепло на перегрев паров бензина , но не учитываетс  и на нагрев кислоты в колонке дистилл ции.

На испарение воды из фосфорной кислоты требуетс  (тепло подводитс  непосредственно в колонку)

0, кг. ккал/кг 79:3 ккал

На собственно испарение бензина необходимо затратить при теплоте парообразовани  с4 73,3 ккал/кг

сь-з, Ot/ г/смз

Тббо73 3 17 6ккал

Дл  проведени  процесса по известному способу необходимо затратить 100,7 ккал (н- 317,5 г исходной кислоты ). Расчет теплозатрат по предлагаемому способу провод т следующим образом.

Смесь паров гетероазеотропобразую- щего органического агента н-октана и воды при 350 С поступает на концентрацию фосфорной кислоты, имеющей исходную концентрацию 0% . Исходна  фосфорна  кислота в количестве 250 см3 также поступает нагретой до 89°С, как и в известном способе.

Нагрев проходит вначале нагретой отход щей кислотой, а далее отход щими парами.

Конечна  кислота выходит из колон

5

0

5

ки с температурой

120 С. Парова 

температурой

смесь покидает колонку с 100°С. Тепло, необходимое на концентрирование (на испарение воды) составл ет ориентировочно 79,3 ккал.

При рассчитанной по правилу аддитивности величине теплоемкости паров, равной 0,35 ккал/(кг.°С) на концентрирование подают

б;ДзТ 35о- ТбоУ 730 г

паровой смеси гетероазеотропного состава (,5 г н-октана и 182,5 г воды) .

На выходе из колонны концентрировани  пар содержит ,5 г паров н-октана и 329,5 г паров воды (62, вес. н-октана. Конденсаци  паров воды из данной смеси начинаетс  при t - 92°С. Следовательно, дл  охлаждени  пара подают

ОхШ.. fi 73,3 ккал/кг

При выводе из кислоты соединений фтора в количестве ,5 г необходимо сконденсировать 17,8 г воды дл  получени  20% Н S:F&.

Дл  конденсации указанного количества ооды ввод т на первую ступень конденсации дополнительно 131 г н-октана . В сумме на первую ступень конденсации ввод т 172,7 г н-октана. После первой ступени, конденсации получают 1031,9 г смеси паров (720,7 г н-октана и 311,7 г воды)с содержанием 69,8 вес.2; н-октана. На второй стадии конденсации удал ют еще 71,6 г воды и 230,3 г паров гетероазеотропного состава (т.е. 172,7 г н-октана, который был введен и полностью испарен на первой стадии конденсации, и 57,6 г воды). На двух стади х конденсации выведено г воды, т.е. всей аоды, поступившей при испарении кислоты .

В итоге получено 730 г паровой смеси с составом гетероазеотропного и при температуре гетероазеотропа 89°С. Пары перегревают до 35С°С и вновь ввод т в процесс. Итак, тепло

н-октана

ввод т в процесс только на стадии перегрева паров в количестве 79,3 ккал.

Согласно предлагаемому способу экономи  тепла составл ет 21,k ккал или 21,2%, при упаривании 1 т кислоты экономи  67,00 ккал, при мощности производства 150 т в год по Р205

экономи  составл ет 3,5 Ю ккал/год.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ концентрировани  экстракционной фосфорной кислоты, содержащей фтористые соединени , включающий обработку ее теплоносителем в виде перегретых паров гетероазеотропообразу- ющей органической жидкости с последующей конденсацией паров органической жидкости и воды в две ступени, на первой из которых их обрабатывают охлаждающим агентом при непосредственном контакте с выделением водного раствора кремнефтористоводородной кислоты, на второй ступени охлаждают косвенным теплообменом с водой с последующим выделением и перегревом паров органической жидкости и возвра

   715516 68

   том их в процесс, отличаю-конденсат второй ступени раздел ют,

   щ и и с   тем, что, с целью снижени органическую жидкость охлаждают и

   энергозатрат и упрощени  процесса,направл ют на первую ступень конденохлаждение на второй ступени ведут 5сации в качестве охлаждающего агента,

   до температуры гетероазеотропа, смесьпричем конденсацию на первой ступени

   паров после второй ступени конденса-ведут при полном.испарении охлаждаюции перегревают и направл ют на об-щего агента. работку в качестве теплоносител ,