Екстракційне відділення виробництва фосфатної кислоти напівгідратним способом - Курсовая работа

У розплавленному стані переохолоджується; за 15°С утворює густу оліїсту рідину, а за-121°С - склоподібну масу. Фосфатна кислота змішується з водою у будь-яких співвідношеннях. Фосфатна кислота - сильна кислота, за нормальних умов - малоактивна й реагує тільки з карбонатами, гідроксидами та деякими металами. Фосфатну кислоту застосовують в основному (близько 85% виробленої) для одержання фосфорних і складних добрив, кормових фосфатів, синтетичних миючих і водопомякшувальних засобів. У металообробній промисловості фосфатну кислоту застосовують в процесі фосфатування поверхні металів, а в текстильній - для оброблення та фарбування вовни, натуральних і синтетичних волокон.Кристалічна фосфорна кислота - гігроскопічне зєднання, розпилюється на повітрі і з водою змішується у будь-яких співвідношеннях. Розбавлені розчини фосфорної кислоти мають кислуватий смак Теплоти і вільні енергії іонізації показують, що перший ступінь дисоціації Н3РО4 протікає з екзотермічним, а остання - з ендотермічним ефектом. В процесі термічної дисоціації Н3РО4 можуть утворюватися її дигидратировані форми піро-і метафосфорної кислоти, а також існують поліфосфатні кислоти (пиро-, три-, мета-, ангидридомета-, тетраполі-, триполі-, пиро-, отрофосфорная кислоти).Термічний спосіб одержання фосфатної кислоти ґрунтується на окисненні елементного фосфору в надлишку повітря з наступною гідратацією й абсорбцією Р4О10, що утворюється, конденсацією фосфатної кислоти й уловлюванням туману з газової фази. Ступінь окиснення Фосфору в промислових умовах визначається температурою в зоні окиснення, дифузією компонентів та інших чинників. Другу стадію одержання термічної фосфатної кислоти - гідратацію декаоксиду тетрафосфору - здійснюють абсорбцією кислотою (водою) або взаємодією пари Р4О10 з водяною парою. У процесі розведення фосфатної кислоти водою до концентрації продукційної (товарної) кислоти виділяється додаткова кількість теплоти. Спосіб не застосовують через низьку концентрацію парів фосфору в пічному газі, що потребує громіздкого устаткування для його перероблення, а домішки, які містить газ, забруднюють одержувану фосфатну кислоту.Найбільше поширення на практиці знайшов метод сульфатнокислої екстракції основні стадії виробництва екстракційної фосфорної кислоти (ЕФК) Залежно від температури процесу і концентрації Р2О5 в розчині сульфат кальцію (фосфогіпс) виділяється у вигляді CASO4 - 2H2O (дегідратнbй режим), CASO4 - 0,5 H2O (режим напівгідрату) і CASO4 (ангідридовий режим). Початкову екстракційну фосфатну кислоту, на відміну від термічної, без проведення очищення використовують тільки для виробництва обмеженого ряду продуктів (виробництва мінеральних добрив, технічних солей).Сірчанокислотне розкладання фосфатної сировини у виробництві ЕФК відрізняється від розкладання при отриманні простого суперфосфату більш високою нормою сірчаної кислоти, яка подається з розрахунку на звязування всього кальцію у вигляді CASO4, при цьому Р2О5 переходить в розчин (у вигляді Н3РО4), який відокремлюється від осаду фільтрацією.Розкладання домішок призводить до збільшення витрати сульфатної кислоти, а також знижує ступінь вилучення Р205 у цільовий продукт, унаслідок утворення нерозчинних фосфатів заліза з концентрацією Р205 вищою за 40% та FEP04 · 2,5Н20-з нижчими концентраціями. Розчинні фосфати Магнію, Феруму й Алюмінію знижують активність вихідної фосфатної кислоти, а також зменшують вміст засвоюваних форм P2O5 у добривах з наступною переробкою фосфатної кислоти. Основою для вибору технологічних параметрів процесів сульфатнокислотного розкладання є виділення сульфату кальцію у вигляді досить великих, легковідокремлюваних кристалів, що відмиваються добре від фосфатної кислоти. У системі CAS04 - Н3РО4 - Н20 кальцію сульфат може існувати в трьох формах: однієї безводної (ангідриту CAS04) і двох кристалогідратів (гемігідрату CAS04 • 0,5Н20 і дигідрату або гіпсу CAS04 • 2Н20). Температурні й концентраційні зони кристалізації наведених форм визначаються співвідношеннями їх розчинностей у фосфатній кислоті або співвідношеннями тисків пари над розчином і тисків дисоціації оборотних реакцій перетворення гіпсу в гемігідрат або ангідрит і гемігідрату в ангідрит.Схема одержання екстракційної фосфатної кислоти дигідратним способом: 1 - бункер фосфатної сировини; 2 - дозатор; 3 - двоступінчастий екстрактор; 4 - збірник сульфатної кислоти; 5 - заглибні насоси; 6 - витратомір сульфатної кислоти; 7 - заглибний насос (циркуляційний); 8 - випарник; 9 - бризковловлювач; 10 - конденсатор; 11 - барботажний нейтралізатор; 12 - лотки карусельного вакуум-фільтра; 13 - ресивери (сепаратори); 14 - проміжний збірник суспензій після регенерації фільтрованої тканини; 15, 16, 17 - барометричні збірники для першого (основного) фільтрату (15), для оборотної фосфатної кислоти (16), для промивного фільтрату (17) Відповідно до схеми в перший реактор екстрактора 3 з бункера 1 дозатором 2 безперервно надходить апатитовий концентрат. У цей же реактор заглибними насосами 5 уводять оборотну фосфатну ки

Зміст

Вступ

1. Аналітичний огляд

1.1 Термічний спосіб одержання фосфатної кислоти

1.2 Екстракційний спосіб одержання фосфатної кислоти

2. Технологічна частина

2.1 Фізико-хімічні основи екстракційного способу одержання фосфатної кислоти

2.2 Технологічна схема виробництва екстракційної фосфатної кислоти дигідратним способом

2.3 Розрахункова частина

2.3.1 Матеріальний розрахунок розміщення апатитового концентрату

2.3.2 Матеріальний розрахунок екстрактора

2.3.3 Тепловий розрахунок екстрактора

2.3.4 Розрахунок екстрактора

2.4 Техніка безпеки і протипожежні заходи

2.5 Екологічна частина

2.5.1 Переробка фосфогіпсу

2.5.2 Отримання H2SO4 з відходів виробництва сірчаної кислоти

2.5.3 Утилізація фторовмісних газів

Висновки

Список використаної літератури