The Prayon process for the purification of wet acid by solvent extraction is the most
prolific of the PWA processes. Plants have been built in Puurs (1976) and Engis
(1983) in Belgium, Korea, Indonesia, Brazil (originally in 1987 and subsequently
uprated), and Morocco (1998), the latter two being the largest with capacities around
100,000 tpa P2O5
. Prayon was in the race with the other producers in the 1970s to
secure patents for their own process [52]. The distinguishing features of the Prayon
technology are as follows: the use of an 85%–95% IPE, 5%–15% TBP solvent mix-ture; the use of a proprietary stacked mixer–settler column for the solvent extraction
section; and the use of barium carbonate for desulfation.
At a high level, the Prayon process is the same as most other PWA processes and
comprises a pretreatment step to condition the wet acid, a solvent extraction step,
and a posttreatment step to bring the product up to food grade. The block diagram of
the Prayon process is shown in Figure 2.47and assumes a 54% P2O5
wet acid feed
requiring full pretreatment.
The first stage of pretreatment is desulfation. Ground phosphate rock and/or
barium carbonate and activated silica are added to the feed acid in the desulfation
reactor. The calcium in the ground rock or the barium reacts to form a solid sulfate
(barium being the less soluble of the two), and silica is added to mop up excess
fluoride. The exact amounts of these additives depend upon the impurity levels
in the feed acid; however, the goal is to reduce sulfate to around 0.3% and fluo-ride levels to less than 0.1%. The acid is pumped from the desulfation reactor to
the concentration section where the acid is brought up to 62% P
2O5
in a standard
pumped circulation vacuum concentrator. Vapor from the concentrator body enters
a separator; the gas phase, including both HF and SiF4
, passes to a fluorine recovery
system where the gases are condensed, forming fluosilicic acid that is then exported
for sale in the water fluoridation market. The amount of silica added is controlled
to ensure the formation of fluosilicic acid. The acid from the concentrator is held
in intermediate storage then pumped to filtration on filter presses. The filter cake
is pumped back to the wet acid plant and the filtrate goes forward to settling, aided
147 Purification of Phosphoric Acid
by a flocculating agent. Following settling, the acid is heated to 150°C with steam
in a graphite tube heat exchanger, mixed with 5 kg/ton P
2O5
sodium chlorate, and
allowed to oxidize in the PTFE-lined oxidation reactor. Oxidation destroys organic
compounds that both hinder solvent extraction and impart color to the acid; it also
alters the oxidation state of some elements and may make the acid more corrosive to
some equipment. The hot, oxidized acid passes out of the reactor and is flash cooled
and is transferred to the dearsenication reactor that is also fed with sodium sulfide.
The sulfide reacts with arsenic that is now at +5 oxidation state and therefore does
not precipitate. Unlike other dearsenication/sulfiding processes, the plant in Brazil
does not have either carbon addition or filtration; the acid is pumped forward to the
solvent extraction section. In Morocco, sulfiding is carried out as part of the pro-cessing of wet acid prior to feeding the PWA plant.
Water
Cooling Sulding
Refrigeration
unit
Cooling and
storage
Oxidation
Settling
Scrub
Extract
Cooling
and ageing
Vacuum
concentration
Ground rock
and silica
Fluoride
recovery
Desulfation
Pressure
lters
Condensate
Steam
Strip
Steam
Storage
Condensate
Solvent
cooling
Steam
Deuorination Decolorization
NaClO3
HF and SiF4
Feedacid
130,000 tpa P2O5
54% P2O5acid
Ranate
35,000 tpa P2O5
35% P2O5acid
Industrial acid
10,000 tpa P2O5
35% P2O5acid
Foodgrade acid
95,000 tpa P2O5
62% P2O5acid
Filter cake to
wet acid plant
H2
SiF6
for sale
Na2S
Vacuum
concentration
Carbon
treatment
NaClO3or H2O2
FIGURE 2.47 Prayon plant block diagram.
148 Phosphoric Acid: Purification, Uses, Technology, and Economics
The pretreated acid is cooled against brine to 10°C–15°C and fed to the extrac-tion column where it contacts the 85% IPE/15% TBP solvent. The acid/solvent feed
ratio is 5 by volume. The Prayon extraction column for overall plant capacities in
the range 25–50,000 tpa P
2O5
is 2.4 m diameter by 8 m tall and has five mixer–set-tler stages. The temperature is maintained in the column by internal cooling coils
to counteract the exothermic nature of this solvent extraction and because the acid
solubility in the solvent is better at lower temperatures. The proportion of P
2O5
extracted into the solvent varies with feed acid quality but is in the range 70%–80%.
Raffinate leaves the base of the column with up to 1% dissolved solvent at 35% P2O5
concentration and returns to the wet acid plant. The plant in Brazil was uprated by
adding a Kühni column and extracting further P2O5
from this stream with sulfuric
acid following the same principles as the A&W UFEX process and the R–P total
exhaustion process.
Following extraction, the loaded solvent is pumped to the washing (scrubbing)
column, the same diameter as the extraction column but with only four mixer–settler
stages. The loaded solvent is washed with water, transferring some acid and impuri-ties to the aqueous phase. Unlike other processes, this wash acid then leaves the plant
and is available for technical grade applications. The water addition rate is controlled
and set based on the impurity profile of the purified acid.
The washed acid is pumped forward to the stripping column that is contacted
with warm water to release the acid into the aqueous phase. The stripping column is
1.5 m diameter and 5 m tall, comprises three stacked mixer–settlers, and operates at
50°C. Purified acid leaves the column at 45% P2O5
and is directed to steam stripping
to remove solvent. The solvent from the stripping column flows to the solvent stor-age. As it is pumped back around the solvent circuit, it passes through a coalescer to
allow removal of water.
The purified acid is held in intermediate storage before going forward for carbon
treatment in a series of four 1.8 m diameter activated carbon columns to ensure any
trace solvent and organic species are removed. The activated carbon is regenerated
with sodium hydroxide.
The acid is then concentrated in a multiple effect concentrator up to 62%–63%
P2O5
. At this stage, the acid contains approximately 300 ppm F. Acid intended for
food grade is then sent for defluorination. The original Prayon design was for batch
defluorination; however, in Brazil and Morocco, this is done on a continuous basis
with steam in a PTFE-lined column.
The final stage of treatment is decolorization that is carried out either with NaClO3
at 170°C or with hydrogen peroxide.
If the sulfate level is too high, another posttreatment step is included where bar-ium hydroxide is added to precipitate barium sulfate.
The Prayon process has proved to be flexible. The plants built in Indonesia, Korea,
and Brazil were very similar to the first full-scale plant in Puurs, Belgium (which was
initially 40,000 tpa P
2O5, compared to 25,000 tpa P
2O5
for the other three). Brazil in
particular has undergone many developments, including the conversion from batch
to continuous defluorination, extraction from the raffinate stream, and the use of
barium in desulfation. Furthermore, the Brazilian plant has demonstrated a flexibil-ity to deal with quite significant changes in feed acid impurity levels. The plant was
149 Purification of Phosphoric Acid
initially commissioned with Cajati acid, a relatively pure wet acid from an igneous
rock but has also managed with Goiásfertil acid, also from an igneous rock but with
high iron levels. The plant also utilizes acid from Moroccan Yousouffia and Ben
Guerir sedimentary rock with different levels of organics and heavy metals. A fur-ther strength of the Brazilian operation is the integrated pilot plant that allows the technical team to evaluate and plan the introduction of different acids
النتائج (
العربية) 1:
[نسخ]نسخ!
عملية تنقية حمض الرطب بالاستخلاص بالمذيبات براين الأكثر غزير من العمليات PWA. وقد تم بناء مصانع في Puurs (1976) وانجس (1983) في بلجيكا، كوريا، إندونيسيا، البرازيل (أصلاً في عام 1987، وفي وقت لاحق مقدر)، والمغرب (1998)، الأخيرين يجري أكبر مع قدرات حولها 100,000 طن سنوياً P2O5. وكان براين في السباق مع المنتجين الآخرين في السبعينات إلى تأمين براءات للعملية الخاصة بهم [52]. السمات المميزة براين التكنولوجيا كما يلي: استخدام بورصة البترول الدولية 85% – 95%، 5% – 15% وت المذيبات مزيج-ture؛ استخدام عمود خلاط مكدسة الملكية – المستوطنين لاستخراج المذيبات القسم؛ واستخدام كربونات الباريوم ديسولفيشن.على مستوى رفيع، هو عملية براين نفس أكثر من غيرها من العمليات PWA و وتضم خطوة المعالجة المسبقة شرط حمض الرطب، خطوة استخلاص بالمذيبات، وخطوة بوستريتمينت جلب المنتج حتى الصف الغذاء. رسم تخطيطي للكتل من براين العملية هو هو مبين في الشكل 2.47and يفترض 54% P2O5حمض الرطب آر تتطلب المعالجة الكاملة.المرحلة الأولى من المعالجة المسبقة ديسولفيشن. صخر الفوسفات الأرض و/أو كربونات الباريوم والمنشط والسيليكا تضاف إلى حمض الأعلاف في ديسولفيشن مفاعل. يتفاعل مع الكالسيوم في الصخور الأرضية أو الباريوم لتشكيل كبريتات متين (الباريوم يجري الذوبان أقل من اثنين)، وتتم إضافة السليكا للتخلص من فائض فلوريد. المبالغ الدقيقة لهذه المضافات تعتمد على مستويات الشوائب في تغذية الحامض؛ ولكن الهدف تقليل سلفات إلى حوالي 0.3% ومستويات فلوو-مطية لأقل من 0.1%. ويتم ضخ الحامض من مفاعل ديسولفيشن إلى تركيز القسم حيث يتم إحضارها الحمض تصل إلى 62% P2O5في معيار مركزات فراغ ضخ الدورة الدموية. يدخل البخار من الجسم المكثف فاصل؛ وفي مرحلة الغاز، بما في ذلك التردد و SiF4، يمر إلى انتعاش فلور نظام حيث يتم تكثيفه الغازات، تشكيل حمض فلوسيليسيك التي يتم تصديرها ثم للبيع في السوق فلورة المياه. يتم التحكم في كمية السليكا المضافة لضمان تشكيل حمض فلوسيليسيك. الحمض من مركزات هو عقد في وسيطة التخزين ثم ضخها إلى الترشيح في تصفية المطابع. كعكة تصفية يتم ضخها مرة أخرى إلى مصنع حمض الرطب وفيلتراتي يذهب إلى الأمام لتسوية، مساعدة تنقية 147 من حامض الفوسفوريكبعامل فلوككولاتينج. عقب تسوية، يتم تسخين الحامض إلى 150 درجة مئوية مع البخار في مبادل حراري أنبوب جرافيت، مختلطة مع ف 5 كجم/طن2O5كلورات الصوديوم، و يسمح لأكسدة في مفاعل أكسدة مبطنة PTFE. أكسدة يدمر العضوية المركبات سواء تعوق الاستخلاص بالمذيبات وإضفاء اللون للحمض؛ أنها أيضا يغير حالة الأكسدة لبعض العناصر، وقد جعل الحمض أكال أكثر إلى بعض المعدات. الحامض المؤكسد الساخن، ويمر من المفاعل، ويتم تبريد فلاش وينقل إلى المفاعل ديرسينيكيشن التي يتم تغذية أيضا مع كبريتيد الصوديوم. كبريتيد يتفاعل مع الزرنيخ الذي هو الآن في حالة الأكسدة + 5 وذلك لا لا تسرع. خلافا لغيرها من العمليات ديرسينيكيشن/سولفيدينج، المصنع في البرازيل ليس لدى إضافة الكربون أو الترشيح؛ الحمض يتم ضخها إلى الأمام إلى قسم الاستخلاص بالمذيبات. في المغرب، يتم سولفيدينج كجزء من برو-سيسينج حمض الرطب قبل تغذية النبات PWA.المياهتبريد دينغ سولالتبريدوحدةالتبريد وتخزينالأكسدةتسويةفركاستخراجالتبريدوالشيخوخةالفراغتركيزصخرة الأرضوالسليكافلوريدالاستردادديسولفيشنالضغطltersالمكثفاتالبخارقطاعالبخارتخزينالمكثفاتمذيبالتبريدالبخارأوورينيشن دي ديكولوريزيشنNaClO3HF و SiF4فيداسيد130,000 طن سنوياً P2O554% P2O5acidنيت Ra35,000 طن سنوياً P2O535% P2O5acidحمض الصناعية10,000 طن سنوياً P2O535% P2O5acidحمض فودجرادي95,000 طن سنوياً P2O562% P2O5acidكعكة لتصفيةمصنع حمض الرطبH2SiF6للبيعNa2SالفراغتركيزالكربونالعلاجNaClO3or H2O2الرقم 2.47 براين مصنع كتلة الرسم التخطيطي.حامض الفوسفوريك 148: تنقية والاستخدامات، والتكنولوجيا، والاقتصادهو حمض pretreated تبريد ضد الماء المالح إلى 10 درجة مئوية – 15 درجة مئوية وتتغذى على نشوئها اكستراك العمود حيث أنها تجري اتصالات المذيب وت IPE/15% 85%. تغذية حمض/مذيب هو نسبة 5 من حيث الحجم. العمود استخراج براين لقدرات النبات عموما في النطاق 25 – 50,000 طن سنوياً ف2O5قطر 2.4 متر من طوله 8 أمتار وله خمس مراحل خلاط – مجموعة-تلير. هو الحفاظ على درجة الحرارة في العمود بلفائف تبريد داخلي لمواجهة الطبيعة الطاردة للحرارة لهذا الاستخلاص بالمذيبات، ونظرا لأن الحامض القابلية للذوبان في المذيب أفضل عند درجات حرارة منخفضة. نسبة ف2O5استخراجها إلى المذيب يختلف مع نوعية حمض الأعلاف ولكن هو في حدود 70% – 80%. رافينت يترك قاعدة العمود مع تصل إلى 1% من حل المذيبات في 35% P2O5تركيز والعودة إلى مصنع حمض الرطب. وكان المصنع في البرازيل مقدر من إضافة عمود Kühni واستخراج مزيد من P2O5من هذا الدفق مع الكبريتيك حمض اتباع نفس المبادئ العملية أية آند دبليو إف والمجموع ص – ف عملية استنفاد.وبعد الاستخراج، يتم ضخ المذيب المحملة للغسيل (تنقية) العمود، نفس القطر كعمود الاستخراج ولكن مع أربعة فقط خلاط – المستوطنين مراحل. هو غسلها المذيب محملة بالماء، ونقل بعض الأحماض والعلاقات إيمبوري للمرحلة مائي. خلافا لغيرها من العمليات، ثم يترك حمض يغسل هذا المصنع وهو متاح للتطبيقات التقنية في الصف. يتم التحكم في معدل إضافة الماء ومجموعة استناداً إلى التشكيل الجانبي شوائب من الحامض المنقي.حمض غسلها يتم ضخها إلى الأمام إلى تجريد العمود الذي يتم الاتصال به مع الماء الدافئ الإفراج عن حمض إلى مرحلة مائي. عمود تجريد قطرها 1.5 m و m 5 طويل القامة، وتضم ثلاثة مكدسة خلاط – المستوطنين، وتعمل في 50°C. Purified acid leaves the column at 45% P2O5and is directed to steam stripping to remove solvent. The solvent from the stripping column flows to the solvent stor-age. As it is pumped back around the solvent circuit, it passes through a coalescer to allow removal of water.The purified acid is held in intermediate storage before going forward for carbon treatment in a series of four 1.8 m diameter activated carbon columns to ensure any trace solvent and organic species are removed. The activated carbon is regenerated with sodium hydroxide.The acid is then concentrated in a multiple effect concentrator up to 62%–63% P2O5. At this stage, the acid contains approximately 300 ppm F. Acid intended for food grade is then sent for defluorination. The original Prayon design was for batch defluorination; however, in Brazil and Morocco, this is done on a continuous basis with steam in a PTFE-lined column.The final stage of treatment is decolorization that is carried out either with NaClO3at 170°C or with hydrogen peroxide.If the sulfate level is too high, another posttreatment step is included where bar-ium hydroxide is added to precipitate barium sulfate.The Prayon process has proved to be flexible. The plants built in Indonesia, Korea, and Brazil were very similar to the first full-scale plant in Puurs, Belgium (which was initially 40,000 tpa P2O5, compared to 25,000 tpa P2O5for the other three). Brazil in خاصة شهدت العديد من التطورات، بما في ذلك التحويل من دفعة لاستمرار ديفلورينيشن، استخراج من تيار رافينت، واستخدام الباريوم في ديسولفيشن. وعلاوة على ذلك، أثبت المصنع البرازيلي flexibil إيتي التعامل مع تغيرات هامة جداً في مستويات تغذية الشوائب الحمضية. وكان المصنع تنقية 149 من حامض الفوسفوريككلف في البداية مع حمض كيتي، حمض رطب نقي نسبيا من البركانية صخرة لكنها نجحت أيضا مع حمض Goiásfertil، وأيضا من على الصخور البركانية ولكن مع مستويات عالية من الحديد. ويستخدم النبات أيضا حمض من يوسوفيا المغربية وبن جرير الصخور الرسوبية مع مستويات مختلفة من المواد العضوية والمعادن الثقيلة. هو قوام العملية البرازيلي الفراء-هناك المصنع التجريبية المتكاملة التي تسمح لفريق تقني تقييم وخطة المقدمة الأحماض المختلفة
يجري ترجمتها، يرجى الانتظار ..