PROCESS FOR THE REMOVAL OF ORGANIC IMPURITIES FROM PHOSPHORIC ACID

Abstract: 1. Process for removing organic contaminants from phosphoric acid by treating the acid at elevated temperatures with hydrogen peroxide, optionally in the presence of a catalyst, which comprises : subdividing the overall quantity of hydrogen peroxide necessary for effecting the removal of the organic contaminants into a plurality of separate portions and mixing these portions continuously at an appropriate number of separate serially arranged places one downstream of another with an equally continuously flowing stream of phosphoric acid.

Description: Verfahren zur Entfernung von organischen Verunreinigungen aus Phosphorsäure Phosphorsäuren enthalten oft - bedingt durch ihre Herstellung - Verunreinigungen organischer Art, von denen sie für bestimmte Verwendungszwecke befreit werden müssen. Ein Grossteil der färbenden organischen Komponenten lässt sich durch Ausflocken und/oder Behandeln der Säure mit Aktivkohle entfernen (EP-A2 0 016 531), doch bleibt dabei eine nicht unerhebliche Menge organischer Substanz in der Phosphorsäure gelöst zurück. Zur Beseitigung dieser letzten Reste hat man sich in der Vergangenheit Verfahren bedient, die auf der Behandlung der Säuren mit Wasserstoffperoxid bei erhöhten Temperaturen - gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren beruhen (DE-PS 884 358, DE-OS 29 10 711, EP-A1 0 027 607). Als Katalysatoren werden in diesen Fällen z.B. Vanadiumoder Chromsalze, Mischoxide zwischen Aluminium einerseits und Mangan,Kupfer,Eisen anderseits sowie Edelmetalle wie Platin oder Palladium eingesetzt. Gemessen an der Erzielung hoher Wirkungsgrade liegen die Nachteile dieser bekannten Verfahren in den mit der diskontinuierlichen Arbeitsweise verbundenen geringen Raum-Zeit-Ausbeuten und ihrem relativ hohen H202-Verbrauch. In diesen Fällen wird die zu reinigende Phosphorsäure in einem Rührkessel auf die Reaktionstemperatur gebracht, im Verlauf mehrerer Stunden kontinuierlich mit der entsprechenden Menge Wasserstoffperoxid versetzt (vgl. nachfolgendes Beispiel 1) und sodann abgelassen. Versucht man nun, dieses Verfahren unter Beibehaltung der Parameter Temperatur, Verweilzeit und spezifische H202-Menge in einen kontinuierlich betriebenen REhr- kesselreaktor zu übertragen, wobei die beiden Reaktanten kontinuierlich eingespeist und nach entsprechender Verweilzeit über einen Uberlauf abfliessen, so stellt man einen wesentlich verschlechterten Corg-Abreicherungs grad fest (vgl. nachfolgendes Beispiel 2). Dieser bemerkenswerte Effekt ist nicht ohne weiteres plausibel und erklärbar. Ziel der vorliegenden Erfindung war es daher,ein Verfahren zur Oxidation des in der Phosphorsäure gelösten organischen Materials zu entwickeln, das unter Einsatz möglichst geringer Mengen an Was serstoffperoxid eine kontinuierliche Betriebsweise ermöglicht und den C org Gehalt auch in stark verunreinigten Reinsäuren, z.B. solchen auf Basis Florida-Phosphat, auf Werte unter 100 ppm absenkt und eine wasserhelle Säure erzeugt, dere Durehlässigkeit gegenüber thermischer Phosphorsäure (0,5 cm Schichtdicke; 365 nm) mindestens 90 96 beträgt. Überraschenderweise lassen sich die Corg-Abreicherung ergebnisse der diskontinuierlichen Betriebsweise auch mit einer kontinuierlichen Betriebsweise erzielen, wenn man die zur Entfernung der organischen Verunreinigungen erforderliche Gesamtmenge an Wasserstoffperoxid in mehrere Teilmengen aufteilt und diese Teilmengen kontnuierfich an einer entsprechenden Anzahl getrennter hintereinander liegender Stellen mit einem gleichfalls kontinuierlich fliessenden Strom der Phosphorsäure vermischt. Am besten führt man diesen Prozess in einer mehrstufigen Riflirkesselkaskade oder einer mit Rübreinrichtungen versehenen Kolonne durch, die in ihrer Längsrichtung in Abständen angeordnete Dosierstutzen für das Wasserstoffperoxid trägt. Vorzugsweise teilt mani die gesamte Wasserstoffperoxidmenge in etwa gleich grosse Teilmengen auf. Die Anzahl dieser Teilmengen - und entsprechend die der Dosierungsstellen sollte mindestens 2, vorteilhafterweise jedoch 3 bis 5 betragen. Die Abstände zwischen den Dosierungsstellen sollten dabei zweckmässigerweise so gewählt werden, dass - in Ab hängigkeit von der Strömlsngageschwindigkeit der Säure die Reaktion der jeweils zugemischten Peroxidmenge mit den organischen Verunreinigungen etwa beendet ist, bevor an der nachfolgenden Stelle frisches Peroxid zudosiert wird. Als Katalysatoren können die für diese Zwecke bereits bekannten Stoffe eingesetzt werden. Die Reaktionstemperatur beträgt üblicherweise 40 - 1200C. Zur Reinigung geeignet sind insbesondere extraktiv ge reinigte Nassverfahrensphosphorsäuren, die einen P,O,- Gehalt von 25 bis 65 Gew96 und organische Verunreinigungen org von 50-700 ppm aufweisen. Das Wasserstoffperoxid gibt man in Form wässriger Lösungen zu. Die nachfolgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern,ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Beispiel 1 (Vergleich, diskontinuierlich) zu 2000 g extraktiv gereinigter Phosphorsäure auf Basis Florida-Erz (470 ppm Corg, 60 5' P205, 1 ppmV) werden bei 0 unter Rühren über einen Zeitraum von 5 Stunden 38 ml H202 (305'ig), das entspricht 3,5 %/P205, mittels einer Pumpe eindosiert. Der Gehalt an C beträgt anschliessend 100 ppm, Abreicherung 78,7 %. Beispiel 2 (Vergleich, kontinuierlich) Ein zylindrischer Glasreaktor mit 2 abgetauchten Ein läufen für Phosphorsäure und Wasserstoffperoxid, Volumen 2 1, sowie einem Glasrührer und ueberlauf wird mit stündlich 0,4 1 Reinphosphorsäure (60 % P205, 490 ppm 1 ppmV) und 12,5 ml/h 30%igen W'asserstof±peroxii (= 3,5 5'/ P2Q5), entsprechend einer Verweilzeit von 5 Stunden, beschickt. Die Temperatur wird durch elektrische Beheizung auf 80 0C gehalten. Die abfliessende Säure ist gelb gefärbt und hat einen Cg-Gehalt - von 220 ppm. Abreicherung 55,1 %. Beispiel 3 Im Unterschied zu Beispiel 2 werden 4 Glasreaktoren, Volumen je 2 1, hintereinandergeschaltet, wobei in Reaktor 1 2 l/h Phosphorsäure (Daten wie Beispiel 2), Gesamtverweilzeit 4 Stunden, und Jeweils 12,8 ml H202 in Reaktor 1, 2, 3 und 4 gepumpt werden. Die Gesamtmenge an H202 beträgt 51,2 ml/h, entsprechend 2,8 %/P205,die Temperatur wird bei 800C gehalten. Die abfliessende Säure ist wasserhell und hat einen COrg-Gehalt von 100 ppm, Abreicherung 79,6 96. Beispiel 4 In Abänderung von Beispiel 3 beträgt die Phosphorsäuremenge 1,6 l/h, Gesamtverweilzeit 5 Stunden, und die Einzelmenge an H202 12,8 ml/h, Gesamtmenge 51,2 ml/h, das entspricht 3,5 5'/P205. Die abfliessende Säure ist wasserhell und hat einen COrg-Gehalt von 60 ppm, Abreicherung 87,4 %. Beispiel 5 In Abänderung von Beispiel 3 beträgt die Reaktionstemperatur 1000C. Die abfliessende Säure hat einen COrg-Ge- halt von 40 ppm, entsprechend einer Abreicherung von 91,8 5'. Ihre Durchlässigkeit, gemessen in einer 0,5 cm Küvette bei 365 nm gegen eine gleichkonzentrierte thermische Phosphorsäure,beträgt 95,5 5'. Beispiel 6 Es wird völlig analog Beispiel 3 verfahren, jedoch wird eine Vanadin-freie Säure verwendet und in Jeden Reaktor ein etwa 10 x 10 cm grosses Platin-Netz gehängt. Die abfliessende Säure ist wasserhell und hat einen Corg- Gehalt von 100 ppm. Die Ergebnisse aus Beispiel 2 - 6 sind summarisch in der folgenden Tabelle festgehalten. EMI7.1 <tb> Beispiel <SEP> Verweil- <SEP> Zahl <SEP> der <SEP> %H2O2/ <SEP> ppm <SEP> Cor <SEP> %Abreiche- <SEP> <tb> <SEP> zeit <SEP> in <SEP> Reaktoren <SEP> P205 <SEP> ,nach <SEP> rg <SEP> rung <tb> <SEP> Stunden <SEP> P2O5 <SEP> Behandlung <tb> <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 3,5 <SEP> 220 <SEP> 55,1 <tb> <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 3,5 <SEP> 60 <SEP> 87,4 <tb> <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 2,8 <SEP> 40 <SEP> 91,8 <SEP> <tb> <SEP> 6 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 2,8 <SEP> 100 <SEP> 79,6 <tb>

Claims: EMI8.1 Patentanspruch Verfahren zur Entfernung organischer Verunreinigungen aus Phosphorsäure, indem man bei erhöhten Temperaturen die Säure - gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren - mit Wasserstoffperoxid behandelt, dadurch gekennzeichnet, dass man die zur Entfernung der organischen Verunreinigungen erforderliche Gesamtmenge an Wasserstoffperoxid in mehrere Teilmengen aufteilt und diese Teilmengen kontinuierlich an einer entaprechenden Anzahl getrennter, hintereinander liegender Stellen mit einem gleichfalls kontinuierlich fliessenden Strom der Phosphorsäure vermischt.

Inventors: GRADL, REINHARD, DR., HEYMER, GERO, DR., MAURER, ALEXANDER, DR., SCHIMMEL, GUNTHER, DR., Schimmel, Günther, Dr.
Applicants: HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: C01B25
IPC codes: C01B25