Производство фосфорной кислоты - Химия реферат

Главная

Химия
Производство фосфорной кислоты

Физико-химические основы получения, свойства и сферы применение фосфорной кислоты. Специфика производства фосфорной кислоты экстракционным методом. Очистка сточных вод производства данного продукта. Схема переработки карбонатного щелока из нефелина.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЁЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
ХЕРСОНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Сернокислотное разложение фосфата кальция представляет гетерогенный необратимый процесс, протекающий в системе «твердое тело - жидкость» и описываемый уравнением:
Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + nH3PO4 + 5mH2O = (n + 3)Н3РО4 + 5CaSO4 · mH2O + HF
Для удобства записи и упрощения расчетов формула двойной соли фторапатита 3Са3(РО4)2·СаF2 записывается в виде Ca5(PO4)3F.
Часть образовавшейся фосфорной кислоты возвращается в процесс. Фактически фосфат разлагается смесью серной и фосфорной кислот. В зависимости от концентрации фосфорной кислоты в системе и температуры образующийся сульфат кальция может осаждаться в виде ангидрита (m = 0), полу гидрата (m = 0,5) и дигидрата (m = 2). В соответствии с этим различают три варианта экстракционного метода производства фосфорной кислоты: ангидридный, полугидратный и дигидратный. В табл. 1. приведены условия разложения фторапатита для каждого из вариантов этого процесса.
Электротермический метод производства фосфорной кислоты основан на восстановлении фосфатов до элементарного фосфора, его последующем окислении до оксида фосфора (V) и гидратации оксида до фосфорной кислоты:
1. Получение фосфора. Восстановление фосфора из природных фосфатов представляет собой сложный многостадийный гетерогенный процесс, протекающий через стадии:
-- поступление в расплав фосфата кальция и оксида кремния,
-- диффузия продуктов диссоциации к поверхности частиц углерода,
-- взаимодействие трикальцийфосфата с углеродом и образование фосфора, оксида углерода (II) и оксида кальция,
-- удаление оксида кальция из зоны реакции в виде силикатов кальция.
В отсутствии флюсов реакция восстановления протекает при 1400°С в течение 20 минут. Для снижения температуры процесса и смещения равновесия реакции вправо в систему вводят оксид кремния, оксид алюминия или алюмосиликаты, связывающие образующийся оксид кальция в виде легко удаляемого шлака:
2Ca5(PO4)3F + 15С + 6SiO2 -ЗР2 + 15СО + 3(3CaO·2SiO2) + CaF2 + Н
В присутствии флюсов реакция восстановления протекает с достаточно высокой скоростью при 1100 - 1300°С. Протекает в диффузионной области и ускоряется факторами, усиливающими диффузию в твердой фазе и в расплаве: повышением дисперсности компонентов шихты, образованием легкоплавких полиэвтектических систем и т.п. Для повышения подвижности расплава и облегчения выгрузки шлаков процесс восстановления ведут на практике при 1500°С.
2. Сжигание фосфора - гетерогенный экзотермический процесс, протекает по уравнению:
Степень окисления фосфора зависит от температуры в зоне горения и от скорости диффузии кислорода к поверхности жидкого фосфора. Чтобы обеспечить полноту сгорания и исключить возможность образования низших оксидов фосфора, процесс ведут при температуре 1000 - 1400°С и двукратном избытке воздуха.
3. Гидратация оксида фосфора (V) протекает через ряд стадии. На первой стадии процесса, вследствие высокой температуры в системе, взаимодействие паров оксида фосфора с водой дает метафосфорную кислоту.
При понижении температуры метафосфорная кислота через полифосфорные кислоты превращается в фосфорную (ортофосфорную) кислоту:
Процесс гидратации димера оксида фосфора (V) является экзотермическим и сопровождается выделением значительного количества тепла, что учитывается при организации этой стадии технологического процесса.
Все эти сточные воды поступают в сборник фосфорсодержащих сточных вод, откуда равномерно пёрекачиваются в отстойник. Осветленная вода собирается в сборнике, откуда подается на гидратацию фосфорного ангидрида. Как показал опыт работы, использование очищенных сточных вод для гидратации фосфорного ангидрида не оказывает отрицательного влияния на качество получаемой фосфорной кислоты [3].
Рис. 6. Технологическая схема использования воды в замкнутом цикле в производстве экстракционной фосфорной кислоты на привозном фосфоре
Сооружения: / -- узел для подогрева воды; // -- дозаторы фосфора; /// -- башня сжигания фосфора; IV -- хранилище фосфора; V -- сборники оборотной воды; VI -- участок мойки железнодорожных цистерн; VII -- сборник фосфорсодержащих сточных вод; VIII -- отстойник; IX -- сборник осветленной воды; X -- лаборатория. Потоки: / -- продувочные воды оборотной охлаждающей системы; 2 -- фосфор; 3 -- оборотная вода; 4 -- фосфорсодержащий шлам; 5 -- фосфорсодержащие сточные воды; 6 -- свежая речная вода
Схема очистки фосфорсодержащих сточных вод.
Типовая схема очистки сточных вод, принятая на заводах по производству экстракционной фосфорной кислоты, предусматривает следующие операции:
1) первое осветление сточных вод, поступающих на очистку;
2) нейтрализацию осветленной воды с одновременным получением взвеси фосфатов и фторида кальция;
Вторично осветленная вода направляется в накопители для повторного использования.
При степени загрязненности сточных вод фосфором первое осветление должно обеспечивать осаждение 90-98% взвесей, содержащих фосфор. Получаемый при этом шлам содержит от 10 до 30% элементарного фосфора. Для снижения производственных потерь, этот шлам непосредственно сжигают в специальных топках, получая фосфорную кислоту.
Полнота удаления взвешенных частиц, содержащих элементарный фосфор, зависит от эффективности процесса вторичного осветления сточных вод. Для укрупнения взвесей малорастворимых солей кальция, а, следовательно, для повышения скорости их осаждения, в полученную при нейтрализации суспензию добавляют раствор полиакриламида, выполняющего роль флокулянта.
Полиакриламид является высокомолекулярным полиэлектролитом, который в воде диссоциирует, образуя на своих нитевидных молекулах заряженные узлы, способные присоединиться к твердым взвешенным частицам, содержащим на поверхности ионы многовалентных металлов. В результате сорбции молекулы полиакриламида с отдельными взвешенными частицами образуют флоккулы, что способствует быстрому осаждению частиц.
Оптимальное количество полиакриламида находится в пределах 0,5-1,5 мг на 100 мг взвешенных веществ. При меньшем количестве его будет недостаточно, более высокое количество приводит к агломерации отдельных молекул полиакриламида между собой и стабилизации суспензии.
Оборудование и эксплуатация линии очистки сточных вод
Основным оборудованием линии очистки сточных вод являются отстойники и нейтрализатор, снабженные контрольно-измерительными приборами и устройствами для автоматического регулирования.
Осветление фосфорсодержащих сточных вод осуществляется в отстойниках-сгустителях типа СО-9.
Принцип работы отстойников этого типа заключается в том, что взвешенные в воде твердые частицы подают на дно отстойника и вода, двигаясь от нижнего края распределительного стакана к сливному желобу , т.е. снизу вверх и от центра к периферии, постепенно осветляется сначала от крупных, а затем и от более мелких взвесей.
Нагрузка на отстойник определяется так, чтобы вода находилась в нем не менее 4 часов.
Во вторичных отстойниках, предназначенных для осветления нейтрализованной суспензии, кислотоупорный слой отсутствует. Диаметр цилиндрической части отстойника около 9м, высота 3м. Угол откоса конического днища 7є. Объем отстойника 7 кубических метров.
Нейтрализатор сточных вод представляет собой стальную цилиндрическую емкость с плоской крышкой и сферическим днищем. Корпус нейтрализатора внутри покрыт слоем полиизобутилена, диабазовой плиткой и кислотоупорным кирпичом 5.
Поскольку процесс нейтрализации требует интенсивного перемешивания, то нейтрализатор снабжен быстроходной пропеллерной мешалкой, имеющей скорость вращения 270 об\ мин. В качестве параметра для контроля и регулирования процесса нейтрализации сточной воды используют величину pH - показатель концентрации ионов водорода, которая измеряется pH- метром, установленным по месту, и показывающим прибором, вынесенным на пульт управления.
Если бы величина pH сточных вод и скорость их поступления были постоянными, то количество нейтрализующего реагента можно бы подавать с постоянной скоростью, например, известкового молока из расчета 28г CaO на 1 грамм-эквивалент кислот. Для обеспечения непрерывной дозировки необходимого количества известкового молока от дозировочного бака к нейтрализатору подведены три трубопровода с запорной арматурой, из которых: на двух трубопроводах дозировка реагента осуществляется автоматически, а на третьем вручную.
В качестве дозирующего устройства на автоматических линиях используются пневматические клапаны . Для непосредственного измерения pH используют потенциометрические приборы.
Автоматическая регулировка работает по следующему принципу: сигнал, воспринимаемый датчиком , снимается и усиливается pH-метром и подается на электронный прибор . Далее, с помощью пневморегулирующего устройства он воздействует на мембрану исполнительного механизма клапана .
Значение pH, до которого необходимо нейтрализовать сточные воды, устанавливается при помощи указателя на электронном приборе . В случае, если pH воды в нейтрализаторе ниже заданного значения, то через систему рычагов заслонка пневматического регулятора прилегает к соплу, что уменьшает давление воздуха на мембрану исполнительного механизма пневматического клапана , а это ведет к открытию клапана и поступлению известкового молока в нейтрализатор.
По мере нейтрализации сточной воды до заданного значения pH изменяется сигнал на pH-метре и при этом повышается давление на мембрану клапана, а это влечет за собой прикрытие пропускного отверстия, которое полностью закроется при достижении в нейтрализаторе заданного значения pH среды, и дозировка известкового молока прекратится.
Комплексное использование сточных вод производства экстракционной фосфорной кислоты
В соответствии с технологией экстракционной фосфорной кислоты нефелиновый концентрат в порошкообразном виде спекают с известняком или мелом:
(Na, К)2О + А12О3 . nSiO2 + 2СаСО3 Na2О . К2О . А12О3 +n(2СаО . SiO2) + 2СO2
При последующем выщелачивании спека водой образовавшиеся алюминаты натрия и калия переходят в раствор. Затем водную пульпу подвергают фильтрованию от нерастворимых силикатов кальция, которые направляют в цементное производство, а фильтрат, содержащий N338103, -- на автоклавное обескремнивание при давлении 0,6 -- 0,7 МПа.
Образующийся осадок после дальнейшего отстаивания пульпы в сгустителе в виде шлама возвращают на спекание, а осветленный раствор подвергают карбонизации газами печей спекания.
Для получения глинозема осадок А1(ОН)3 отфильтровывают и подвергают кальцинации. В фильтрате (карбонатных щелоках) кроме Nа2СО3 и К2СО3 содержится определенное количество К2SО4 и бикарбонатов натрия и калия, что обусловлено присутствием SO2 в газах печей спекания и режимом процесса карбонизации. Для предотвращения коррозии аппаратуры кислые соли при помощи гидроксида натрия (каустической соды) переводят в углекислые.
Для получения нужного количества щелочей часть карбонатных щелоков подвергают каустификации. Отфильтрованный и промытый шлам, полученный при каустификации, направляют на спекание. Содержащиеся в карбонатных щелоках соли выделяют затем методом политермического разделения, основанным на их различной растворимости при разных температурах. Карбонатный щелок, нейтрализованный щелочью (для перевода кислых солей в нейтральные), после карбонизации для освобождения от остатков Аl2О3 и выделения осажденного Аl(ОН)3 подают на I стадию упаривания, где из него выделяется 25 -- 30% соды. После отделения кристаллов соды маточник № 1 смешивают с маточником № 2, получаемым на стадии упаривания, и этот раствор охлаждают до 35 °С. В процессе охлаждения в осадок выпадает К2SО4, который затем отделяют от раствора, поступающего на II стадию упаривания, в результате которой выделяют остальные 70--75%. имевшейся в карбонатном щелоке соды. Отделенные на обеих стадиях упаривания осадки соды смешивают и обезвоживают.
Часть маточника №2, не пошедшую на смешение с маточником № 1, подают на III стадию упаривания, в результате которой кристаллизуется смесь двойной соли К2СO3 . Nа2СО3, Nа2СО3 и К2SО4. Осадок отделяют от суспензии и передают на растворение в нейтрализованном карбонатном щелоке, а жидкую фазу охлаждают для выделения КгСО3-1,5Н2О, который затем отфильтровывают и высушивают. Маточник № 3 возвращают на III стадию упаривания и частично выводят из системы в виде поташного раствора (50% К2СO3).
Эксплуатационные затраты на получение перечисленных; продуктов по описанной технологии на 10--15% меньше затрат при раздельном их производстве. Кроме того, при определенных условиях может быть исключен сброс производственных сточных вод.
Разработан и безупарочный способ переработки карбонатных щелоков, при котором путем их карбонизации и высаливания аммиаком можно выделить в осадок в виде NаНСО3 до 97% Nа2СО3 и до 85% К2SО4. Кроме того, по этому способу получается аммиачная вода, являющаяся жидким удобрением [4,5].
Рис. 7. Схема переработки карбонатного щелока из нефелина
Ознакомление с историческими фактами открытия и получения фосфорной кислоты. Рассмотрение основных физических и химических свойств фосфорной кислоты. Получение экстракционной фосфорной кислоты в лабораторных условиях, ее значение и примеры применения. реферат [638,7 K], добавлен 27.08.2014
Полугидратный способ получения фосфорной кислоты. Возможность получения экстракционной фосфорной кислоты и увеличения эффективности стадии фильтрации пульпы в 1,5-2 раза по сравнению с дигидратным способом. Характеристика сырья и готовой продукции. курсовая работа [182,8 K], добавлен 05.04.2009
Общие сведения о фосфорной кислоте. Схема производства фосфора. Получение экстракционной фосфорной кислоты. Экстракторы для разложения фосфатного сырья. Сернокислотное разложение фосфатного сырья. Аппараты для разложения и кристаллизации сульфата кальция. курсовая работа [648,0 K], добавлен 24.12.2009
Термический и экстракционный способ получения ортофосфорной кислоты, их сравнительная характеристика, определение преимущества и недостатков, используемое сырье и материалы. Физико-химические условия процесса. Аппаратура сернокислотной экстракции. курсовая работа [118,5 K], добавлен 08.08.2011
Физические и физико-химические свойства азотной кислоты. Сырье для производства азотной кислоты. Характеристика целевого продукта. Процесс производства слабой (разбавленной) и концентрированной азотной кислоты. Действие на организм и ее применение. презентация [1,6 M], добавлен 05.12.2013
Характеристика производимой продукции, описание технологического процесса и схемы. Нейтрализация фосфорной кислоты аммиаком. Выпаривание аммонизированной пульпы, грануляция и сушка. Классификация и типы высушенного продукта. Очистка отходящих газов. отчет по практике [825,6 K], добавлен 15.09.2014
Исследование технологического процесса производства серной кислоты как объекта управления. Физико-химические основы получения продукта, описание схемы производства и выбор обоснования параметров контроля и управления уровня в сборниках кислоты. реферат [752,4 K], добавлен 25.03.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Производство фосфорной кислоты реферат. Химия.
Создание Советской Ветеринарной Службы Реферат
Сочинение По Литературе По Рассказу Нос Гоголя
Реферат по теме Восток и Запад: общее и особенное На материале истории Древнего мира и Европейского средневековья (Методические рекомендации)
Реферат: Dreams Essay Research Paper Dreams We go
Как Начать Сочинение Про Друга
Дипломная работа: Привлечение финансирования в строительство с помощью конструкции закрытого паевого инвестиционного фонда недвижимости
Цитаты Из Сна Обломова Для Сочинения
Дипломная работа по теме Права человека
Курсовая работа по теме Игра как средство развития семейных взимоотношений детей старшего дошкольного возраста
Формирование Казахской Культуры Реферат
Дипломная работа: Особенности невербального общения в деятельности учителя. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Автор-женщина в журналистике
Контрольная Работа На Тему Количественный Анализ Рисков Инвестиционных Проектов
Дипломная работа: Маркетинговое исследование потребительского рынка (на примере фирмы "CD-land"). Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Gay Definition Essay Essay Research Paper GayThe
Контрольная работа по теме Совместные рекомендации государственных органов
Реферат: Аномалии родовой деятельности. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Любят все. 100 практических советов как добиться любви и симпатии
Реферат На Тему Маркетинговая Политика Распределения
Реферат по теме Внебюджетные социальные фонды
Характеристика АО "Вагоностроительный завод" - Производство и технологии отчет по практике
Організація і методика аудиту фінансової звітності - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Физическое воспитание детей, имеющих отклонения в состоянии здоровья - Педагогика реферат