專利名稱:有機溶劑法萃取濕法磷酸過程中萃取相磷酸反萃的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及有機溶劑法萃取濕法磷酸過程中萃取相磷酸反萃的方法。
背景技術(shù):
磷酸在磷化工中作為一種重要的中間品,除用于磷銨、重過磷酸轉(zhuǎn)、復(fù)合肥料、各種磷 酸鹽等的生產(chǎn)外,還用于石油、冶金、化工、電子、醫(yī)藥、食品等行業(yè),是這些行業(yè)不可缺 少的原料。磷酸的最終用途取決于它的純度,而磷酸的純度一般又取決于它的生產(chǎn)方法。目 前磷酸生產(chǎn)方法主要有熱法和濕法兩種。熱法磷酸系用電爐法制取黃磷,再經(jīng)過氧化、吸收
而得到較純的工業(yè)磷酸;濕法磷酸是由硫酸或鹽酸等分解磷礦,經(jīng)過液固分離后所得的含有多 種雜質(zhì)的磷酸。故濕法磷酸一般用于制造磷肥,如要制取優(yōu)質(zhì)的磷酸,則還需進一步加以凈 化。
工業(yè)化的濕法磷酸的凈化方法主要是采用有機溶劑萃取得到工業(yè)磷酸或食品級磷酸,凈 化工藝是通過溶劑萃取經(jīng)預(yù)處理(化學(xué)沉淀)的濕法磷酸,將有機溶劑萃取相用酸洗滌,脫 除萃取相中的少量雜質(zhì),經(jīng)洗滌后的萃取相,再通過反萃得到稀磷酸。其中現(xiàn)有的反萃工藝 主要是采用了水洗得到稀磷酸溶液,但必須要經(jīng)過3-5次的水洗,才能得到85%以上的反萃 率,這樣不僅得到的磷酸濃度很低,并且還需要大量的去離子水,得到的稀磷酸溶液必須要 進行濃縮才能得到高濃度的磷酸,這樣還需要消耗大量的蒸汽。
濁點萃取法是近年來出現(xiàn)的一種新興的液一液萃取技術(shù),它不使用揮發(fā)性有機溶劑,不 影響環(huán)境。它以中性表面活性劑膠束水溶液的溶解性和濁點現(xiàn)象為基礎(chǔ),改變實驗參數(shù)引發(fā) 相分離, 一為表面活性劑相,另一為水相。疏水性物質(zhì)被萃取進表面活性劑相,親水性物質(zhì) 留在水相。目前該法己成功地應(yīng)用于金屬螯合物、生物大分子的分離與純化及環(huán)境樣品的前 處理中。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)而提供一種簡便有效的、無污染、節(jié)能、提 高反萃率的生產(chǎn)的方法,并克服現(xiàn)有技術(shù)的工藝復(fù)雜、產(chǎn)品收率低、耗能大等不足。
本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用解決方案為有機溶劑法萃取濕法磷酸過程中萃取 相磷酸反萃的方法,其特征是在濕法磷酸凈化、沉降、萃取、洗滌、反萃和濃縮過程中,以 表面活性劑作為反萃劑,將表面活性劑加入到有機溶劑萃取磷酸的萃取相中得到混合溶液,
攪拌下進行反萃,在30°C-IOO'C的溫度范圍內(nèi)水浴恒溫加熱,轉(zhuǎn)速為100-200r/min,反應(yīng)時 間為20-40min,靜止,分層。按上述方案,在加表面活性劑的之前,加入用量為有機溶劑萃取相的15-30wty。的去離子
水;
按上述方案,優(yōu)選的去離子水的用量為有機溶劑萃取相的20%;
按上述方案,以表面活性劑作為反萃劑,包括Tween-20 (聚氧乙烯去水山梨醇單月桂酸 酯)、TritonX-100 (聚乙二醇對辛基苯基醚)或TritonX-114 (聚乙二醇叔辛基苯基醚),其 用量為混合溶液的l_3wt%。
按上述方案,優(yōu)選的表面活性劑的用量為濃度為混合溶液的lwt%。
按上述方案,優(yōu)選的反萃溫度為50'C。
本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:本發(fā)明利用濁點萃取的原理,非表面活性劑在加熱到一定溫度 (濁點溫度)以上變渾濁并出現(xiàn)分相, 一相是表面活性劑富集相,另一相是水相,在此過程中, 有機溶劑萃取相中含有的磷酸被反萃到水相,從而實現(xiàn)有機溶劑萃取相中磷酸有效的分離。
本發(fā)明采用向有機溶劑萃取相中添加非表面活性劑分離有機溶劑和磷酸,得到的磷酸水 溶液濃度是僅水洗得到的磷酸的濃度的3-4倍,僅一次反萃操作后的水相磷酸的濃度達 3. 0-4. 5wt%,反萃率為78-98%。
本發(fā)明得到的磷酸的反萃率遠遠高于不加非離子表面活性劑的磷酸的反萃率,不加非離 子表面活性劑,用去離子水一次反萃其反萃率僅在50-70%, 一般要進行3-5次的反萃。這樣 得到的溶液中磷酸濃度很低,必須進行濃縮得到一定濃度的磷酸。本發(fā)明由于得到的稀磷酸 濃度增加,減少了濃縮用蒸汽消耗量,比僅以水作為反萃劑的傳統(tǒng)工藝節(jié)能30%以上,同時 簡化了工藝過程,減少了反萃操作時間。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明,但是實施例不會構(gòu)成對本發(fā)明的限制。 實施例1
將磷礦進行硫酸分解處理,得到的粗磷酸進行預(yù)處理,在預(yù)處理時,碳酸鈣的質(zhì)量按粗 磷酸中的硫酸根離子的90%-150%,碳酸鈉的質(zhì)量按粗磷酸中的氟離子的80%-120%以及二氧化 硅的質(zhì)量按粗磷酸的0. 1%-1%加入,在溫度為60'C水浴加熱,轉(zhuǎn)速為300r/min下,反應(yīng)時間 為4h,靜止,過濾。
將得到的濾液取100ml裝入三口燒瓶中,加300ml的萃取劑(煤油磷酸三丁酯=3: 1, 體積比),蓋上瓶塞,將三口燒瓶置入恒溫的水浴槽中,溫度為6CTC,轉(zhuǎn)速為100r/min,萃取 時間為15min,靜止,分層。
將上述有機相直接加入三口燒瓶中進行洗滌,洗滌液為稀磷酸,加入濃度為10% (H3P04計,wt%)的稀磷酸,加入量為有機相的20wt%。蓋上瓶塞,將三口燒瓶置入恒溫的水浴槽中, 溫度為60。C,轉(zhuǎn)速為100r/min,反應(yīng)時間為10min,靜止,分層。
洗滌后的有機溶劑萃取相即為反萃用原料。以TritonX-100為萃取劑,取有機溶劑萃取 相200g,加入50g去離子水,加2. 6g的TritonX-100 (濃度為1. 0%),再按上述步驟于50°C 下,轉(zhuǎn)速為100r/min加熱20分鐘,靜止,分層。有機溶劑萃取相中磷酸的含量為0. 93%,濁 點萃取后反萃水相中磷酸的含量為3. 14%,磷酸的反萃率為78. 12%。
實施例2:
預(yù)處理、萃取和洗滌步驟同實施例1,不同在于以TritonX-114為萃取劑,取有機溶劑 萃取相200g,加入50g去離子水,加4. 8g的TritonX-114 (濃度為1. 9%),再按上述步驟于 5(TC下,轉(zhuǎn)速為180r/min加熱30分鐘,靜止,分層。有機溶劑萃取相中磷酸的含量為0. 93%, 濁點萃取后反萃水相中磷酸的含量為3. 31%,磷酸的反萃率為81. 41%。
實施例3:
預(yù)處理、萃取和洗絳步驟同實施例1,不同在于以Tween-20為萃取劑,取有機溶劑萃取 相200g,加入50g去離子水,加2. 6g的Tween-20 (濃度為1. 0%),再按上述步驟于5(TC下, 轉(zhuǎn)速為100r/min加熱20分鐘,靜止,分層。有機溶劑萃取相中磷酸的含量為0. 93%,濁點萃 取后反萃水相中磷酸的含量為3. 54%,磷酸的反萃率為91. 56%。
實施例4:
預(yù)處理、萃取和洗滌步驟同實施例1,不同在于以Tween-20為萃取劑,取試樣100g,加 入20g去離子水,加1.26g的Tween-20 (濃度為1.0%),再按上述步驟于5CTC下,轉(zhuǎn)速為 100r/min加熱20分鐘,靜止,分層。有機溶劑萃取相中磷酸的含量為0. 82%,濁點萃取后反 萃水相中磷酸的含量為4. 27%,磷酸的反萃率為97. 42%。
實施例5:
預(yù)處理、萃取和洗滌步驟同實施例1,不同在于以Tween-20為萃取劑,取試樣400g,加 入60g去離子水,加5. 0g的Tween-20(濃度為1. 1%),再按上述步驟于50。C下,轉(zhuǎn)速為100r/min 加熱20分鐘,靜止,分層。有機溶劑萃取相中磷酸的含量為0.80%,濁點萃取后反萃水相中 磷酸的含量為4.30%,磷酸的反萃率為97.51%。
本發(fā)明所列舉的各原料都能實現(xiàn)本發(fā)明,以及各原料的上下限取值、區(qū)間值都能實現(xiàn)本 發(fā)明;在此不一一列舉實施例。本發(fā)明的工藝參數(shù)(如溫度、時間等)的上下限取值、區(qū)間 值都能實現(xiàn)本發(fā)明,在此不一一列舉實施例。
權(quán)利要求
1、有機溶劑法萃取濕法磷酸過程中萃取相磷酸反萃的方法,其特征是在濕法磷酸凈化、沉降、萃取、洗滌、反萃和濃縮過程中,以表面活性劑作為反萃劑,將表面活性劑加入到有機溶劑萃取磷酸的萃取相中得到混合溶液,攪拌下進行反萃,在30℃-100℃的溫度范圍內(nèi)水浴恒溫加熱,轉(zhuǎn)速為100-200r/min,反應(yīng)時間為20-40min,靜止,分層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機溶劑法萃取濕法磷酸過程中萃取相磷酸反萃的方法,其特 征是在加表面活性劑的之前,加入用量為有機溶劑萃取相的15-30wt。/。的去離子水。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機溶劑法萃取濕法磷酸過程中萃取相磷酸反萃的方法,其特 征是去離子水的用量為有機溶劑萃取相的20%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機溶劑法萃取濕法磷酸過程中萃取相磷酸反萃的方法,其特 征是以表面活性劑作為反萃劑,包括Tween-20、 TritonX-100或TritonX-114,其用量為混 合溶液的l-3wt%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機溶劑法萃取濕法磷酸過程中萃取相磷酸反萃的方法,其特 征是表面活性劑的用量為濃度為混合溶液的lwt%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機溶劑法萃取濕法磷酸過程中萃取相磷酸反萃的方法,其特 征是反萃溫度為50°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機溶劑法萃取濕法磷酸過程中萃取相磷酸反萃的方法,是在濕法磷酸凈化、沉降、萃取、洗滌、反萃和濃縮過程中,以表面活性劑作為反萃劑,將表面活性劑加入到有機溶劑萃取磷酸的萃取相中得到混合溶液,攪拌下進行反萃,在30℃-100℃的溫度范圍內(nèi)水浴恒溫加熱,轉(zhuǎn)速為100-200r/min,反應(yīng)時間為20-40min,靜止,分層。本發(fā)明得到的磷酸的反萃率遠遠高于不加非離子表面活性劑的磷酸的反萃率,不加非離子表面活性劑,用去離子水一次反萃其反萃率僅在50-70%,一般要進行3-5次的反萃。減少了濃縮用蒸汽消耗量,比僅以水作為反萃劑的傳統(tǒng)工藝節(jié)能30%以上,同時簡化了工藝過程,減少了反萃操作時間。
文檔編號C01B25/00GK101525131SQ20091006155
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者丁一剛, 俊 何, 吳元欣, 楊昌炎, 查炎華, 潘志權(quán), 田志高, 趙非洲, 虎 陳 申請人:武漢工程大學(xué);湖北祥云(集團)化工股份有限公司