Физико-химические свойства фосфорной кислоты, ее применение. Способы производства экстракционной фосфорной кислоты, получение ЭФК дигидратным, полугидратным и комбинированным способом. Характеристика применяемого сырья, полупродуктов и готовой продукции.
5.3 Особенности рынков сбыта5.8.3 Расчет экономии текущих затрат при реализации проектаЭкстракционная фосфорная кислота (ЭФК), промышленное производство которой было начато в начале века, является одним из крупнотоннажных продуктов химической промышленности. Большие объемы и высокие темпы роста производства ЭФК обусловлены возможностью ЭФК значительно повышать концентрацию питательных веществ в минеральных удобрениях (по сравнению с простым суперфосфатом в 2-3 раза), потребление которых непрерывно увеличивается. Кроме того, использование ЭФК обеспечивает производство новых видов удобрений, например жидких, что позволяет в большей мере интенсифицировать и удешевлять все стадии производства, складирования, транспортирования и внесения минудобрений, то есть ЭФК в значительной степени определяет технический прогресс в туковой промышленности. Первые попытки получать ЭФК осуществлялись через суперфосфат, путем его разложения 30...40 %-ной Н 2SO4.Процесс был периодическим, малопроизводительным. Усовершенствование производства шло по пути разработки непрерывного способа разложения суперфосфата, а позднее - природного фосфата, и одновременно - создания аппаратуры.Фосфор с кислородом образует несколько оксидов, конечным продуктом окисления является фосфорный ангидрид P2O5 Наибольшее значение в технике имеет ортофосфорная кислота и ее соли. Сырьем для получения ортофосфорной кислоты являются фосфаты кальция, встречающиеся в природе в виде минералов - апатитов и фосфоритов об общей формулой ЗМ3(РО4)2САХ2 (где М представлен, в основном, Са2 , а Х - фтором, хлором, группой ОН). В промышленности ортофосфорную кислоту получают двумя методами: термическим и экстракционным.Обычно ортофосфорную кислоту (термическую и экстракционную) называют просто фосфорной кислотой. Но в таком виде ее можно встретить очень редко, поэтому фосфорной кислотой называют 75% или 85% водный раствор фосфора [2]. На практике почти всегда приходится применять водные растворы фосфорной кислоты, которые представляют собой густую сиропообразную жидкость с сильно выраженными кислотными свойствами. Фосфорная кислота как трехосновная образует три ряда солей: однозамещенные - Са(Н2РО4)2; двузамещенные - САНРО4 и трехзамещенные - САЗ(РО4)2.Область применения всевозможных соединений фосфора огромна: - Производство удобрений, для чего используется основная доля всей производимой фосфорной кислоты. Ежегодно только для производства удобрений во всем мире используется более 100 млн.тонн (90%) фосфоросодержащей руды. Растения потребляют этот элемент из солей фосфорной кислоты в виде анионов, а также из солей полифосфорных кислот после гидролиза. Растения используют фосфор для построения семян и плодов, т.е. фактически самых важных своих частей. Также благодаря фосфорной кислоте повышается зимостойкость растений и их устойчивость к засухе и другим неблагоприятным условиям.С химической точки зрения процесс получения фосфорной кислоты заключается в обменной реакции между кальциевой солью фосфорной кислоты САЗ(РО4)2 н какой-либо минеральной кислотой. Поэтому в промышленной практике фосфорную кислоту, как правило, получают разложением фосфатов серной кислотой [11]. Экстракция фосфорной кислоты серной кислотой заключается в разложении фосфата серной кислотой и выделении сульфата кальция в присутствии раствора разбавления (циркулирующей фосфорной кислоты), разделении получаемой пульпы и, отмывке фосфорной кислоты от осадка [1]. Физико-химические условия и конструктивное оформление разложения фосфата должны обеспечить максимальное (почти полное) извлечение фосфорного ангидрида из фосфата и получение кислоты с максимально возможной (при данном режиме) концентрацией [12]. Процесс разложения кальцийфторапатита описывается следующим уравнением химической реакции, при этом наряду с фосфорной кислотой образуется практически нерастворимый сульфат кальция: В случае смешения фосфата с серной кислотой даже средних концентраций (начиная с ~30% Н2SO4) образуется густая малоподвижная пульпа, не поддающаяся разделению.Процесс производства ЭФК можно разделить на следующие основные стадии [11]: - подача реагентов в процесс; снятие избыточной теплоты процесса; В промышленности применяются следующие процессы: 1. Дигидратный. Ангидритный процесс в промышленности не используется в связи с тем, что он протекает при температурах выше 100 °С с применением концентрированной кислоты, осложняется сильной коррозией аппаратуры, трудностью отделения мелких кристаллов; кроме того, для поддержания автотермичноети процесса изза недостаточной экзотермичности его необходим подогрев реагентов. Наиболее распространен дигидратный режим, усовершенствование которого позволяет получать из апатитового концентрата или высококачественных фосфоритов при 65-80 °С фосфорную кислоту с содержанием 30-32% Р2О5.По этому признаку объединяется несколько разновидностей технологических схем, но их показатели по интенсивности реакционного объема и степени извлечения P2O5 из фосфата незначительно различаются.
План
Содержание
Введение
1. Литературный обзор
1.1 Общие сведения о фосфорной кислоте
1.2 Физико-химические свойства фосфорной кислоты
1.3 Область применения фосфорной кислоты
1.4 Физико-химические основы получения ЭФК
1.5 Способы производства экстракционной фосфорной кислоты
1.5.1 Получение ЭФК дигидратным способом
1.5.2 Получение ЭФК полугидратным способом
1.5.3 Получение ЭФК комбинированным способом
1.6 Обоснование выбора технологической схемы производства
1.7 Обоснование выбора оборудования
1.8 Новизна проектной разработки
2. Технологическая часть
2.1 Описание технологической схемы
2.2 Описание технологического оборудования
2.2.1 Экстрактор
2.2.2 Карусельный вакуум-фильтр
2.2.3 Вакуум-выпарной аппарат
2.3 Краткая характеристика применяемого сырья, полупродуктов и готовой продукции
