Способ концентрирования экстракционной фосфорной кислоты - SU1551646A1
Код документа: SU1551646A1
Описание
кремнефтористоводородной кислоты с концентрацией 20 . Количество сконденсировавшейся воды для получения концентрированной кремнефтористо водородной кислоты метко определяется поданным на первую ступень конденсации количеством толуола, полностью испаряющимся на этой ступени конденсации .
На вторую стадию конденсации поступают пары в количестве 6,6 т с температурой 411° С и выходят при температуре гетероазеотропа 87 С. Вторую стадию конденсации осуществля- ют в теплообменнике, охлаждаемом водой . На этой стадии из пара удаляют 0,6 т воды и 0,93 т толуола, поступившие в пар соответственно при концентрировании и на первой ступени конденсации. Оставшийся пар представляет собой смесь паров воды и толуола , которая имеет температуру и состав гетероазеотропа. Пар перегревают до 350 С и возвращают в процесс концентрирования кислоты. Конденсат второй ступени разделяют. 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 теплоносителя смеси паров воды и органического агента в азео- тропном соотношении. Использование изобретения ведет к значительной экономии энергии, получению незагрязненных 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 выносят из концентратора пары воды и фтористые соединения. Смесь паров обрабатывают на первой ступени конденсации водой с образованием водного раствора кремнефтористоводородной кислоты. На второй ступени конденсируют, охлаждая водой в теплообменнике и получая конденсат, Конденсат первой и второй ступени смешивают, отделяют раствор кремнефтористоводородной кислоты от бензи
5 0 5
0
на, который испаряют, полученные пары перегревают и возвращают в процесс.
Упрощение процесса согласно изобретению заключается в исключении конденсации органической жидкости до жидкого состояния, а экономия энергозатрат - в исключении испарения органический жидкости.
П р и м е р 2, Проводят расчет энергозатрат на концентрирование кис- лсгы по известному и предлагаемому способам.
Для упрощения расчетов предполагаем, что бензин предегарляет собой чистый (предположение, обычно применяемое 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 удаляют 1А7 г воды. Пес см3 бензина (н-октана) при р2 0,7 г/см3 составляет г. Таким образом, в паре после дистилляции содержится б2% н-октана, т.е. его состав близок составу гетероазеогропа. Согласно известному способу исходную кислоту нагревают вначале упаренной кислотой , а затем парами, отходящими 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.
Отходящая 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.
Отходящими парами согласно известному способу нагревают поступающий на испарение бензин, на что требуется
см3 х 0,7 г/см4 х 0,6 ккал/ /(кг-°С) х (89 - 25)° С 9,2 ккал
На нагрев бензина до температуры кипения необходимо
см3 х 0,7 г/см3 х 0,6 ккал/ /(кг°С) х (115 - 89)°С 3,8 ккал.
В дальнейшем расчете не учитывается из-за малой величины тепло на перегрев паров бензина , но не учитывается и на нагрев кислоты в колонке дистилляции.
На испарение воды из фосфорной кислоты требуется (тепло подводится непосредственно в колонку)
0, кг. ккал/кг 79:3 ккал
На собственно испарение бензина необходимо затратить при теплоте парообразования с4 73,3 ккал/кг
сь-з, Ot/ г/смз
Тббо73 3 17 6ккал
Для проведения процесса по известному способу необходимо затратить 100,7 ккал (н- 317,5 г исходной кислоты ). Расчет теплозатрат по предлагаемому способу проводят следующим образом.
Смесь паров гетероазеотропобразую- щего органического агента н-октана и воды при 350 С поступает на концентрацию фосфорной кислоты, имеющей исходную концентрацию 0% . Исходная фосфорная кислота в количестве 250 см3 также поступает нагретой до 89°С, как и в известном способе.
Нагрев проходит вначале нагретой отходящей кислотой, а далее отходящими парами.
Конечная кислота выходит из колон
5
0
5
ки с температурой
120 С. Паровая
температурой
смесь покидает колонку с 100°С. Тепло, необходимое на концентрирование (на испарение воды) составляет 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 концентрирования пар содержит ,5 г паров н-октана и 329,5 г паров воды (62, вес. н-октана. Конденсация паров воды из данной смеси начинается при t - 92°С. Следовательно, для охлаждения пара подают
Реферат
Изобретение относится к способу концентрирования фосфорной кислоты, включая получение полифосфорной кислоты, и может быть использовано в получении жидких комплексных удобрений. Целью изобретения является снижение энергозатрат и упрощение процесса. Концентрирование фосфорной кислоты, содержащей фтористые соединения, осуществляют 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 испаряют и выделяют при этом водный раствор кремнефтористоводородной кислоты, на второй ступени конденсируют охлаждением водой через теплопроводящую поверхность пары воды и органической жидкости, образовавшиеся соответственно при концентрировании кислоты и на первой ступени конденсации, с образованием конденсата, состоящего из воды и органической жидкости, и смеси паров воды и органической жидкости, имеющей температуру и состав гетероазеотропа. Смесь паров перегревают и направляют на концентрирование, конденсат второй ступени разделяют, органическую жидкость охлаждают и направляют на первую ступень конденсации. Снижение энергозатрат на концентрирование составляет 21,2%.
Формула
