Brevet FR2255376A1 — publié le 19750718

La présente invention concerne un procéda pour la production d'un acide phosphorique détergent. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet la préparation d'un acide phosphorique détergent, par voLe humide obtenu par acidification d'un phosphate naturel non calciné. L'acide phosphorique est produit par voie humide par acidification d'non phosphate naturel broyé avec-de l'acide sulfurique pour produire une bouillie composée d'acide phosphorique, de gypse et d'impuretés qui sont inhérentes au phosphate de roche. Cette bouillie est filtrée pour éliminer une grande partie des impuretés solides et donne un filtrat d'acide phosphorique dilué contenant une faible proportion de solides et d'impuretés solubles. L'acide phosphorique dilué est ensuite concentré pour obtenir un acide phosphorique de qualité commerciale avec habi tuellement une proportion de P205 atteignant 54 ffi en poids. L'acide phosphorique détergent peut être produit k partir d'acides phosphoriques bruts par voie humide, en les soumettant une extraction par solvant, traditionnelle, mais seulement dans le cas où l'acide phosphorique a été produit par voie humide avec du phosphate naturel calciné. Jusqu'à présent, l'acide phosphorique brut par voie humide produit avec du phosphate naturel non calciné, ne pouvait être utilisé pour la préparation d'acide phosphorique détergent.Les causes de cet échec sont doubles : (1) les corps colorés se trouvant dans le phosphate naturel non calciné persistent dans l'acide par voie humide qui passe dans l'appareil d' extraction par solvant , et par conséquent des concentrations anormalement élevées de ces corps colo rés ressortent dans le produit final d'acide phosphorique ltem- perchant de satisfasse au critère de blancheur requis pour tout détergent. (2) on a constatd une séparation de phases trop longue au cours des stades d'extraction, de lavage et de libération de l'acide, dans l'opération d'extraction par solvant ainsi qu' une mauvaise séparation entre solvant et acide résiduel.Les mauvaises séparations et leur longue durée atteignent un tel degré qué le proaédé d'extraction par solvant devient impossible. La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un acide phosphorique détergent à partir d'acide phosphorique par voie humide obtenu par acidification de phosphate naturel non calciné. L'invention a également pour objet un procédé permettant de rendre un acide phosphorique brut de voie humide obtenu à partir de phosphate naturel non calciné, susceptible d'8tre nettoyé par extraction avec un solvant et par là de fourair un acide phosphorique détergent Laprésente invention a pour objet un procédé pour la production d'acide phosphorique à partir d'acide phosphorique brut de voie humide obtenu avec du phosphate naturel non calciné, qui rend possible la production de tripolyphosphate de sodium ayant des pouvoirs réflecteurs de la lumière de 93 à 96 %. Dans le procédé qui fait 11 objet de l'invention, on ajoute à une solution d'acide phosphorique ie voie humide obtenu par acifification de phosphate naturel non calcins, de la silice activée à environ 1% à 2go en pQids et du coagulant à environ 0 > 01% à Olfo en poids, on laisse se déposer le mélange obtenu en une phase solide et une phase liquide d'acide phosphorique en grande partie libérée de solides, on separe la phase liquide d'acide phosphorique de ladite phase solide, on évapore ledit acide phosphorique jusqu'à une concentration de P205 d'au moins 54% et on soumet ledit acide phosphoriqae à une extraction par un solvant sélectif pour l'acide phosphorique.Le solvant est ensuite séparé dé l'acide phosphorique, d'où l'on récupère un acide phosphorique détergent. La silice activée utilisée avec l'acide phosphorique brut de voie humide de la présente invention peut être n'importe quelle matière siliceuse bien connue, prétraitée pour améliorer considérablement ses carvactéristiques d'adsorption. En général, l'activation est réalisée par le traitement acide comme par exemple avec de l'acide sulfurique ou de l'acide phosphorique à des températures élevées, suivi d'un lavage et un séchage. Habituellement, les silices activées ont des surfaces exposées de 200 m2 . On préfère utiliser comme silice activée de la terre de diatomées acide activée.Peut être aussi utilisée comme silice activée une combinaison d'autres matières siliceuses bien connues y compris des argiles et n'importe quel oxydant minéral bien connu tel que : HN03 > Na2CrO4 et KMnO4 , E2CrO7 et 4. Ces combinaisons se sont révélées avoir le même effet que la terre de diatomées activée. Les coagulants ajoutés à la silice activée de la présente invention peuvent être constitués par tout coagulant traditionel stable dans les acides minéraux concentrés tel que les solu tions d'acide phosphorique. Des exemples de tels coagulants sont les polymères à poids moléculaire élevé tels que les amides polyscryliques qui sont vendus dans le commerce sous le nom de "separan", le guar, les résines de polyacrylonitrile hydrolysées ou les sels tels que les sels de sodimm et de potes sium. aa préfère utiliser comme coagulants dans la présente invention les polyacrylamides à poids moléculaire élevé de type anionique. Le traitement des solutions d'acide phosphorique obtenu par voie humide, de la présente invention peut être effectué à n'importe quelle température souhaitée. La température particu fièrement préférée varie entre 600 et 65 C. Les additions de silices activées et de coagulants peuvent être réalisées de n'importe quelle façon pratique et en utilisant de préférence des agitateurs appropriés. Le temps de sédimentation après traitement de la solution d'acide phosphorique dépend des températures de sédimentation, du coagulant et delsZlice activée employés. Dans tous les cas, ce sera le temps suffisant pour produire une phase liquide d'acide phosphorique en grande partie lisérée de solides. Habituellement, on obtient une sédimentation satisfaisante des solides, au bout d'environ 16 heures. Le procédé suivant l'invention est efficace avec un acide phosphorique brut obtenu par voie acide dans toutes concentrations mais on préfère une solution acide obtenue par voie humi- de ayant une concentration ae P205 d'environ 27% a' 30% ou de préférence de 27% à'28,5Y en poids Après la coagulation, la séliientation et la séparation de la solution d'acide phosphorique déposée traitée selon la prd- sente invention, la solution est de préférence évaporée jusqu' à une concentration d'an moins 54% de P205 en poids. Dans la plupart des cas, l'évaporation sera menée jusqu a une coicen- traction de P205 d'environ 56%. L'exQraction par solvant à laquelle l'acide par voie humide est soumis pour nettoyage est un procédé classique d'extrac- tion par solvant à laquelle les acides phosphoriques par voie humide sont couramment soumis. L'extraction par solvant comprend l'étape de contact de liquide à liquide où l'acide par voie humide est mis en contact avec un solvant. Par suite de cette extraction par solvant, l'acide phosphorique est transféré sélectivement vers la phase de solvant laissant une phase d'eau résiduelle qui contiens la masse des impuretés cationiques. Des exemples de tels solvants sont les éthers d'alkyle tels que l'éther d'isopropyle, des alcools tels que l'heptanol, ltoc- tanol, etc.. La température à laquelle s'effectue l'extraction par solvant dépend du solvant particulier utilisé. Après l'extraction par solvant, on laisse reposer la phase d'acide extraite, et l'acide résiduel qui demeure après l'ex- traction est retiré comme phase lourde, et l'acide extrait est retiré comme phase légère. Ca laisse se déposer l'acide extrait dans le séparateur de liquides pendant une période de temps suffisante pour la séparation. Quand un acide de phosphate naturel à 547' est utilisé et n'est pas traité selon le procédé de la présente invention, la matière organique contenue dans cet acide de départ agit comme un émulsifiant qui retarde la séparation de telle façon que la séparation prend trois à quatre fois plus de temps que quand un acide de phosphate de roche calcinée à 54* est utilisé comme produit de départ.Le retard de cette séparation, affecte la qualité de l'acide phosphorique par l'entrainement d'une phase aqueuse avec une phase de solvant. De plus, la matière organique absorbe une quantité importante de solvant dont une grande partie est transportée dans l'acide résiduel. Par conséquent, quand un solvant est séparé de l'acide, la quantité de solvant à retirer est si importante que le séparateur est surchargé à un tel point qu'il ne peut plus être utisé, ce qui a pour effet de bloquer le système entier d'extraction par solvant. Le traitement ae l'acide par voie humide, de phosphate naturel non calciné selon la présente invention remédie aux problèmes de cette séparation et permet la réalisation de la phase de séparation dans le temps initialement imparti, de telle fa çon que le système d'extraction par solvant peut fonctionner tout aussi bien qu'avec un acide de départ obtenu à partir de phosphate naturel calciné. De plus, le traitement de l'acide phosphorique de départ obtenu par voie humide de la présente invention avec de la silice activée et un coagulant selon le procédé de la présente invention élimine entre 90 et.9595 environ de la matière organique contenue dans le phosphate naturel non calciné. Le produit d'acide phosphorique obtenu suivant la présente invention s'est révélé approprié à la fabrication de détergents tels que le tripolyphosphate de sodium. Des mesures de réflexion de lumière pour le tripolyphosphate de sodium préparé avec un acide obtenu suivant le procédé de la présente invention se sont révélés être les mêmes que pour le tripolyphosphate de sodium obtenu avec acide de four. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin annexé qui représente à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. Le schéma annexé est un graphique représentant la suite des opérations du procédé de la présente invention. Surle schéma, la solution d'acide phosphorique par voie humide qui a une concentration de P205 de 30%, obtenu par acidification avec de l'acide sulfurique, de phosphate naturel non calciné est introduite par la ligne 2 dans le bac 4 équipé d'un agitateur 6 . Environ 1 à 2io de silice activée est aussi introduit dans le bac 4 par la ligne 8.A la solution d'acide phosphorique traitée contenant de 2 -à 2,5% de solides en suspension, on ajoute de 6 à 8 ppm d'un coagulant (polyacrylamide de type anionique ayant un poids moléculaire d'environ 2.000.000) et le mélange est transféré vers la cuve de décantation 12 dans laquelle on le laisse se déposer pendant 16 heures à une température de 600C à 652C. La phase solide est retirée de la envie de décantation 12 par la ligne 14 et la phase liquide d'acide phosphorique par voie humide est transcende par la ligne 16 dans l'évaporateur à vide 18 de 24 pouces (609,6 mm) où la solution acide est concentrée à un taux de 54% de P205.La solution acide obtenue est ensuite soumise à une extraction par solvant. La solution acide à 54 de P205 est expédiée de l'éva- de porateur à vide 18 vers le bac 20 de contact/liquide à liquide où le solvant est ajouté. à la solution acide et mélangé, en employant l'agitateur 22 à une température de 0 C. La propor- tion du solvant par rapport à la solution acide est d'environ 2 : 1. Le mélange solvantgacide est trans ferré du bac mélangeur 20 au séparateur 24 de liquides dans lequel le mélange se dépose en une phase supérieure d'extrait et une phase inférieure d'acide résiduel.La phase d'extrait est ensuite dirigée le long de la ligne 26 après réchauffement avec des moyens de réchauffement approprié tels qu'un réchauffeur 28 dans un bac 30 dans lequel le mélange solvant/extrait se dépose en une phase supérieure de solvant et une phase inférieure d'extrait. La phase d'extrait est ensuite renettoyée et transferrée par la ligne 32 dans le séparateur de liquides 34 dans lequel la phase d'extrait se dépose en une phase supérieure de solvant et une phase inférieure d'acide purifié. De l'eau est introduite à ce stade par la ligne 40. L'acide purifié de la dernière étape de séparation 34 qui contient environ 48-49% est dirigé par la ligne 42 vers le s4- parateur de solvant à vapeur 44 et ensuite vers le concentrateur à vapeur 46. Le produit d'acide phosphorique détergent à 60% de P205 est retiré du séparateur à vapeur d'éther 46. Le produit d'acide détergent est alors soumis à une neutralisation caustique, un séchage et une calcination. Deux différents tripolyphosphates de sodium ont été préparés à partir de deux qualits de phosphate naturel par le procédé décrit ci-dessus de la présente invention. Le pourcentage de réflexion de la lumière est indiqué dans le tableau ci-dessous. Dans un but de com paraison, des acides phosphoriques ont aussi été préparés sans addition de silice activée et de coagulant et un autre acide phosphorique a été préparé par le même procédé à une exception près : le coagulant était le seul produit traitant. Du tripolyphosphate de sodium a été préparé à partir de ces acides phosphoriques et les réflexions de lumière ont été comparées. La réflexion de lumière de ces tripolyphosphates de sodium est aussi indiquée dans le tableau ci-dessous. Une comparaison entre les pourcentages de réflexions de lumière que présente le tripolyphosphate de sodium démontre clairement les avantages obtenus avec l'acide phosphorique produit par le procédé de la présente invention. La méthode d'extraction par solvant est décrite notamment dans 1) Un document publié par IMI à la Conférence Technique I - Séville, Espagne 1972. TITRE : Brève description de la méthode IMI de purifica tion d'acide phosphorique obtenu par voie humide. 2) Description de la purification d'acide phosphorique ob tenu par voie humide publiée dans le volume Il d1 acide phosphorique édité par A.v. Slack 1968. TABLEAU 1. ide fait avec 75% BPL OCP naturel Traitement % de P205 dans Temps de % de réflexion la solution d' sédimentation de lumière acide STPP 1.0 Blanc 27 - 30 16 heures 65 - 70,0 2.0 Coagulant et sédimentation 27 - 30 16 heures 88 - 90,0 3.0-Silice active et coagalant 27 - 30 16 heures 95,0 - 97 ,0 Traitement % de P205 dans Temps de % de réflexion la solution sédimentation de lumière d'acide STPP 1.0 Blanc 27 - 30 16 heures moins de 35 2.0 Coagulant et sédimenta- tion 27 - 70 16 heures 35 - 40,0 3.0 Silice active et coagulant 27 - 30 16 heures 70 - 75 ,0 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à lthomme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé de préparation d'un acide phosphorique détergent à partir d'une solution d'acide phosphorique par voie humide obtenue par acidification de phosphate naturel non caleind, caractérisé en ce qu'on ajoute à ladite solution environ 1 à 2% en poids au moins de silice activée et environ 0,01% à 0,1% en poids d'un coagulant, on laisse reposer le mélange obtenu en une phase solide et une phase liquide d'acide phosphorique en grande partie libérée de solides, on sépare la phase liquide d'acide phosphorique de ladite phase solide, on évapore ledit acide phosphorique à une concentration de P205 d'au moins 54%, on soumet l'acide phosphorique concentré à une extraction par solvant avec un solvant sélectif pour acide phosphorique et on sépare ledit solvant dudit acide phosphorique pour récupérer l'acide phosphorique détergent. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution d'acide phosphorique traitée contient environ 27% à 30% de P205* 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution d'acide phosphorique traitée contient environ 27% à 28,5 de P205. 4 procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que s7aztladite extraction par solvant la solution d'acide phosphorique séparée a un taux de concentration de P205 de 54ye envi ron. 5 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le coagulant est une résine de polyacrylamide 6 - Acide phosphorique détergent caractérisé en ce qu'il est obtenu par un procédé suivant l'une quelconque des revendica thiols 1 à 5.