Производство фосфорной кислоты - Курсовая работа

Модели ХТС процесса производства ЭФКЭлектротермический метод производства фосфорной кислоты основан на восстановлении фосфатов до элементарного фосфора, его последующим окислении до оксида фосфора (5) и гидратации оксида до фосфорной кислоты. фосфорный кислота производство реакция Восстановление фосфора из природных фосфатов представляет собой сложный многостадийный гетерогенный процесс, протекающий через стадии: - нагревание компонентов шихты; Гидратация оксида фосфора (V) протекает через ряд стадий. На первой стадии процесса, вследствие высокой температуры в системе, взаимодействие паров оксида фосфора с водой дает метафосфорную кислоту: Р4О10 2Н2О = 4НРО3-?H При окислении фосфора и гидратации оксида фосфора (V) выделяется большое количество тепла, которое для поддержания оптимального теплового режима процесса должно отводиться из системы.Экстракционный метод производства фосфорной кислоты основан на реакции разложения природных фосфатов серной кислотой. Процесс состоит из двух стадий: разложение фосфатов и фильтровании образовавшейся фосфорной кислоты и промывки сульфата кальция водой. Часть образовавшейся фосфорной кислоты возвращается в процесс. Фактически фосфат разлагается смесью серной и фосфорной кислот. В зависимости от температуры и концентрации фосфорной кислоты, находящийся в равновесии с ней в твердой фазе сульфат кальция существует в трех формах: ангидрита CASO4, полугидрата CASO4 * 0,5 Н2О и дигидрата или гипса CASO4 * 2Н2О.К фосфатам группы апатита относятся минералы с общей формулой Ca10R2(PO4)6, где R - F, Cl, OH. Некоторая часть Са в апатитах замещена Sr, Ba, Mg, Mn, Fe и трехвалентными редкоземельными элементами в сочетании со щелочными металлами. Минералы, входящие в руду отличаются по физико-химическим и флотационным свойствам, что позволяет при флотации обогащать полученный концентрат с содержанием целевого продукта 92-93%. Флотация (фр. flottation, от flotter - плавать) - это процесс разделения мелких твердых частиц (главным образом, минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц.Полное разложение фосфата не означает полный переход P2O5 в раствор; обусловлено это протекающими вторичными процессами (выделение фосфатов железа из пересыщенных растворов и др.). по этой причине коэффициент разложения фосфата Кразл., характеризующий степень разложение фосфата, определяют соотношением CAO/SO3 в фосфогипсе. Если вся содержавшаяся в фосфате окись кальция связана с SO3 (или SO3 имеется в избытке по отношению к оксиду кальция), то фосфат разложится нацело - весь кальций фосфата превращен в гипс или полугидрат сульфата кальция. Следовательно, при отношении в фосфогипсе CAO/SO3 ? коэффициент разложения фосфата составляет 100%; большее отношение CAO/SO3 свидетельствует о недоразложении фосфата Gпрод - массовое количество продукционной фосфорной кислоты, полученной из 100 масс.ч. фосфата; Нормой серной кислоты называют число массовых частей моногидрата H2SO4 на 100 масс.ч. фосфата. стехиометрическую норму H2SO4 определяют, исходя из общего содержания CAO в фосфатеВ основе этой классификации лежит протолитическая теория кислот и оснований, в соответствии с которой кислотой считают любое вещество, отдающее протон, а основанием - вещество, способное присоединять протон. В общем случае скорость химической реакции прямопропорциональна концентрациям реагирующих веществ в некоторых степенях, т.е. для нашей реакции Принцип Ле-Шателье - Брауна: если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация, внешнее электромагнитное поле), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия. Давление существенно влияет на положение равновесия в реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам: при повышении давления равновесие сдвигается в направлении, в котором уменьшается суммарное количество молей газов и наоборот. В нашей реакции одно газообразное вещество HF, в правой части уравнения, следовательно, чтобы увеличить выход продуктов реакции нужно снижать давление в системе.Часовой расход составляет: апатитового концентрата 36,7 т; 100%-ной H2SO4 33,5 т; циркулирующей пульпы на входе в вакуум-испаритель 1412 т, а на выходе из него 1406 т; раствора разбавления 145,2 т. Раствор разбавления содержит 29,2 % P2O5, а жидкая фаза циркулирующей пульпы 32% P2O5. Суммарная теплота определяется теплотами, вносимыми: апатитом (Qап), серной кислотой (Qck), раствором разбавления (Qp.р), а также теплотами реакции (Qp) и разбавления серной кислоты в экстракторе (Qразб). Кроме того, теплоту вносит поступающий воздух (Qвозд) и циркулирующая пульпа (Qц.п).

Содержание

Введение

1. Методы производства фосфорной кислоты

1.1 Электротермический метод

1.2 Экстракционный метод

2. Сырье для производства фосфорной кислоты

2.1 Разложение примесей, присутствующих в сырье

3. Коэффициенты использования сырья

4. Классификация реакций

5. Материальный баланс производства ЭФК

6. Энергетический (тепловой) баланс производства ЭФК