CH428681A - Procédé pour concentrer des solutions aqueuses d'acide orthophosphorique - Google Patents

Description

  Procédé pour     concentrer    des     solutions    aqueuses d'acide     orthophosphorique       La présente invention se rapporte à la préparation  d'acide     orthophosphorique    concentré à partir d'acide  phosphorique aqueux.  



  L'acide phosphorique est fabriqué principalement  par deux procédés qui sont le procédé humide et le pro  cédé     électrothermique.     



  Le procédé dit   humide       consiste    à faire réagir du  phosphate de calcium naturel avec de l'acide     sulfurique,     puis à séparer le     sulfate    de     calcium    d'une solution diluée       d'acide        phosphorique        contenant,        par        exemple,        20-45        %     en poids de<B>P205.</B> Ces teneurs correspondent à 28-60 0/0  en poids d'acide     orthophosphorique        (H3p0    4).

   Des solu  tions plus concentrées d'acide     orthophosphorique    peu  vent être obtenues par évaporation de ces     solutions          diluées        jusqu'à        ce        qu'elles        contiennent        55-76%        en        poids     d'acide     orthophosphorique.    Cependant, la température  de l'acide     orthophosphorique    pendant l'évaporation doit  être maintenue en dessous     d'environ        150     C afin d'éviter  la formation d'acide pyrophosphorique.

   A ces tempéra  tures relativement basses, la déshydratation prend beau  coup -de temps, en particulier si l'acide     orthophosphori-          que    doit être anhydre ou pratiquement anhydre.  



  On a tenté d'utiliser pour cette déshydratation des       entrameurs    non miscibles, tels que le benzène ou le  chlorure de méthylène, mais ces tentatives ont échoué.  



  On a maintenant découvert que les solutions aqueu  ses d'acide     orthophosphorique    peuvent être concentrées  rapidement et efficacement par     distillation    de la solution  d'acide     orthophosphorique    en     présence    d'un entraîneur  miscible, et que la formation d'acide pyrophosphorique  peut être évitée.  



  La présente invention a donc pour objet un procédé  pour concentrer des solutions aqueuses d'acide     ortho-          phosphorique.    Ce procédé est caractérisé en ce que l'on  forme un mélange comprenant la solution aqueuse  d'acide     orthophosphorique    et un entraîneur d'eau misci  ble, et en     ce    que l'on soumet le mélange à une distillation    à une température     inférieure    à     1501,    C, de préférence  inférieure à     110     C, obtenant ainsi de l'acide     ortho-          phosphorique    concentré comme résidu.  



       L'entraineur    d'eau miscible utilisé dans le procédé  selon l'invention a de préférence un point d'ébullition  inférieur à 1700 C et peut comprendre des acides car  boxyliques contenant jusqu'à 5 atomes de carbone,  par exemple l'acide formique, l'acide acétique, l'acide       propionique    et l'acide butyrique ; des     alcools,    par exem  ple l'éthanol, le propanol, le     butanol    et 2     chloro-          éthanol    ; des cétones, par exemple l'acétone, la     méthylé-          thylcétone    et la     cyclohexanone    ;

   des esters, par exemple  l'acétate     d'isopropyle,    l'acétate     d'isobutyle,    le     n-butyrate     d'éthyle, l'acétate de     n-butyle,    l'acétate de     n-amyle,     l'acétate     d'isoamyle,    le chloracétate d'éthyle et le     n-buty-          rate    de     n-butyle    ; des éthers, par exemple l'éther     dié-          thylique    et l'éther     diisopropylique    ; et des mélanges quel  conques de ces substances.  



  Il s'est avéré que l'emploi d'acide acétique comme  entraîneur     donne    de particulièrement bons résultats. Par  conséquent, une forme d'exécution préférée de l'inven  tion consiste à former un mélange     comprenant    une solu  tion aqueuse d'acide     orthophosphorique    et d'acide acé  tique, à soumettre ce mélange à une distillation et à  obtenir ainsi de l'acide     orthophosphorique    concentré  comme résidu.  



  La proportion de l'entraîneur d'eau miscible dépend  de la quantité d'eau à     éliminer    de l'acide aqueux. Le  procédé selon l'invention     permet    de préparer un acide  phosphorique d'une concentration dépassant 98 0/0, et  l'acide à concentrer peut avoir     n'importe    quelle concen  tration     inférieure.    La distillation de solutions aqueuses  relativement diluées d'acide phosphorique peut être  effectuée facilement, et c'est la concentration de l'acide  phosphorique au-dessus d'environ 75 0/0, et en     particu-          lier    au-dessus de 90 0/0,     qui    soulève des difficultés.

   Par  conséquent, pour concentrer des solutions diluées d'acide           p        sphorique,    il convient, pour économiser l'entraîneur,       ho     d'effectuer la     distillation    en deux étapes dont la première       est    une simple distillation ou évaporation de l'acide       orthophosphorique    et la deuxième     consiste    à former un  mélange comprenant le produit de la     première    étape et       l'entraîneur    miscible et à     distiller    ce mélange pour obte  nir l'acide     orthophosphorique    concentré comme résidu.  



       Il        ressort    clairement de     ce    qui précède que la pro  portion     d'entraîneur    utilisée dépend des conditions parti  culières. En règle générale, la     proportion        d'entraîneur    est       de        30    à     300        %,        avantageusement        de        70    à     200        %,        en     poids de l'acide phosphorique aqueux.  



  Lorsque l'entraîneur est un alcool,     il    y a un     certain     risque     d'estérification,    aussi la proportion     d'alcool    doit  être le<U>minim</U>um nécessaire et la distillation doit être  effectuée     aussi    rapidement que possible.  



  La     distillation    du mélange comprenant l'acide     ortho-          phosphorique    aqueux et l'agent     d'entraînement    peut être  effectuée à une température pouvant s'élever jusqu'à       150,1    C, mais elle est de     préférence        effectuée    à une tem  pérature inférieure à 1100 C. Pour distiller à     ces    basses  températures, il peut être     nécessaire    de travailler sous  pression réduite.

   Le     procédé    selon l'invention est de pré  férence     mis    en     oeuvre    sous une pression     inférieure    à 110  mm de mercure.  



  L'acide     orthophosphorique    qui résulte de la     mise    en       aeuvre    du     procédé    selon     l'invention    peut ne     contenir    que       1%        en        poids        d'eau.        Pour        éliminer        l'eau        résiduelle        et        les     autres impuretés,

   on peut faire cristalliser l'acide     ortho-          phosphorique    et séparer les cristaux d'acide des     eaux-          mères.    La     cristallisation    de     l'acide        orthophosphorique     peut être     activée    par un amorçage.  



  Par conséquent, une forme d'exécution préférée de       l'invention        consiste    à     préparer    de l'acide     orthophospho-          rique        cristallin    par distillation d'un mélange d'acide       orthophosphorique    aqueux et d'un     entraîneur    d'eau mis  cible à une température inférieure à     1501,    C,

   de façon à  obtenir un     acide        orthophosphorique    d'une     concentra-          tion        d'au        moins        95        %        en        poids        et        de        préférence        d'au          moins        98        %        en        poids,

          et    à     faire        cristalliser        l'acide        ortho-          phosphorique.    Cette     cristallisation    est effectuée par  refroidissement de l'acide     orthophosphorique,    en général  en amorçant la     cristallisation.    On peut effectuer une       recristallisation    en chauffant l'acide avec une très faible  addition d'eau pour le fondre, en le refroidissant et en  amorçant la     cristallisation.     



  Le procédé selon l'invention peut être appliqué à  la     concentration    d'un :acide phosphorique de n'importe  quelle origine, par exemple d'un acide préparé par le  procédé     électrothermique    ou par le procédé humide.       l'invention    s'applique tout particulièrement à l'acide pro  venant du procédé humide, et dans     ce    cas les impuretés  présentes dans l'acide sont en grande partie     éliminées,    les  impuretés volatiles étant chassées au cours de la distil  lation et les impuretés non volatiles au cours de la cris  tallisation     finale.     



       Dans    les     exemples    qui suivent, les     -parties    et pour  centages sont en poids, sauf     indication        contraire.     <I>Exemple 1</I>  On mélange 500 parties     d'acide    phosphorique     fabri-          qué        par        le        procédé        électrothermique        (90        %        HsP04)

          avec     600     parties    d'acide     acétique        glacial    et on distille le  mélange à une pression de 2     mm    de mercure. Le     distillat     a un point     d'ébullition    d'environ     251,    C à cette pression  et on le     recueille        dans    un     récipient    refroidi.

   On     chauffe          progressivement    le récipient de     distillation    jusqu'à 800 C    pour     maintenir    une vitesse de distillation appropriée.  Le résidu (440 parties) est de l'acide     orthophosphori-          que        solide        (98        %        H3P04)        ayant        un        point        de        fusion        de          41     C.  



  <I>Exemple 2</I>  On mélange 500 parties d'acide phosphorique     clari-          fié,        fabriqué        par        le        procédé        humide        (69        %        HsP04)        avec     500 parties d'acide acétique glacial et on distille le  mélange     comme    décrit .dans l'exemple 1.

   Après     cristal-          lisation,    on obtient 279     parties    d'acide     orthophosphori-          que    d'un point de     fusion    de 400 C, dont on retire, par       recristallisation,    250 parties d'acide     orthophosphorique          cristallin    ayant un point de     fusion    de     41o    C.

   La con  centration du     fluorure    dans l'acide phosphorique est       diminuée    d'une valeur initiale de 20000 parties par mil  lion à     moins    de 20     parties    par     million.     



  <I>Exemple 3</I>  On mélange 200 .parties     d'acide    phosphorique dilué       (25        %        HSP04)        avec        400        parties        d'acide        acétique        gla-          cial    et on distille le mélange     comme    décrit     dans    l'exem  ple 1.

   On fait     cristalliser    le produit et on     obtient    48       parties    d'acide     orthophosphorique        cristallin    ayant un  point de fusion de 410 C.  



  <I>Exemple 4</I>  On     distille    un mélange de 100 parties d'acide     phos-          phorique        clarifié,        provenant        du        procédé        humide        (69        %          H3P04)    et de 100 parties d'acide acétique glacial sous  une     pression    de 10     cm    .de mercure.

   On refroidit le résidu  de     distillation    et on le fait cristalliser en amorçant, obte  nant ainsi 51 parties d'acide     orthophosphorique        cristallin     ayant un point de fusion de     39-41o    C.  



  <I>Exemple 5</I>  On     distille    un mélange de 383     parties        d'acide        phos-          phorique    à     52        %   RTI ID="0002.0228" WI="3" HE="4" LX="1418" LY="1591">  et        de        495        parties        de        n-butanol    à     une     température croissant jusqu'à 1000 C sous une pression  de 0,3 mm de mercure.

   Après amorçage, le résidu  refroidi fournit 111 parties     d'acide    phosphorique-     cris-          tallin.     



  <I>Exemple 6</I>  On distille un mélange de 200 parties     d'acide        phos-          phorique        technique        filtré        (69        %        H3P04)        et        de        250        par-          ties    d'acide     n-propionique    sous une pression de 2 mm  de mercure. On     recueille    le     distillat    dans un récipient  refroidi.

   On chauffe progressivement le     récipient    de dis  tillation     jusqu'à    1100 C, puis on refroidit le résidu et on  en amorce la cristallisation, obtenant ainsi 122     parties     d'acide phosphorique     cristallin.     



  <I>Exemple 7</I>  On distille un mélange de 100 parties d'acide     phos-          phorique    à     52        %        et        de        130        parties        d'acétate        de        n-amyle     à une température croissant jusqu'à 950 C et sous une  pression de 0,5 mm de mercure.

   Après avoir refroidi  le résidu de la     distillation    et en     avoir        amorcé    la cristal  lisation, on     obtient    29 parties d'acide phosphorique     cris-          tallin.  

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé pour concentrer des solutions aqueuses d'acide orthophosphorique, caractérisé en ce que l'on forme un mélange comprenant une solution aqueuse d'acide orthophosphorique et un entraîneur d'eau misci- ble, et en ce que l'on soumet le mélange à une distilla- tion à une température inférieure à 1500 C,

   obtenant ainsi de l'acide orthophosphorique concentré comme résidu. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'entraîneur a un point d'ébullition inférieur à 170" C et est pris parmi les acides carboxyliques, les alcools, les esters, les cétones et les éthers. 2. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'entraîneur est un acide carboxylique de 1 à 5 atomes de carbone. 3. Procédé selon la sous-revendication 2, caracté risé en ce que l'entraîneur est l'acide acétique. 4.

   Procédé selon la revendication ou au moins l'une des sous-revendications précédentes, caractérisé en ce que la proportion d'entraîneur est de 30-300 0/0, de pré- férence de 70 à 200 %, en poids de l'acide orthophos- phorique aqueux. 5.

   Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'on effectue la distillation à une température infé rieure à 110 C. 6. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'on effectue la distillation sous pression réduite, de préférence inférieure à 110 mm de mercure.

   7. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'on concentre l'acide orthophosphorique jusqu'à au moins 95 % en poids, et de préférence jusqu'à 98 % en poids. 8. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'on fait cristalliser l'acide orthophosphorique obtenu comme résidu. 9.

   Procédé selon la sous-revendication 8, caracté risé en ce que l'on recristallise l'acide orthophosphori- que.