Упаривание (концентрирование) фосфорной кислоты

Получение продукционной ЭФК с содержанием Р₂О₅ от 52,5 % до 54,0 % осуществляется в отделении концентрирования методом вакуумной упарки нагретой ЭФК. (Отделение концентрирования включает восемь автономных, одноступенчатых, параллельно работающих вакуумных выпарных установок (далее - ВВУ).)

Каждая система ВВУ состоит из трех технологических узлов:

• узел выпаривания, в котором происходит выпаривание воды из нагретого раствора ЭФК под вакуумом с сепарацией брызг кислоты в паровом пространстве испарителей и улавливание их в брызгоуловителе. Нагрев исходной фосфорной кислоты осуществляется в теплообменниках за счет переноса тепла насыщенного греющего пара к кислоте через стенки греющих элементов при многократной циркуляции кислоты в системе вакуумный испаритель – теплообменник;

• узел абсорбции образующейся при упарке парогазовой смеси, содержащей фтористые соединения, с получением кремнефтористоводородной кислоты;

• узел создания вакуума, поддержание которого необходимо для снижения температуры кипения ЭФК. Вакуум в системах создается группой последовательных пароэжекторных вакуум-насосов с системой конденсаторов и поддерживается за счет конденсации испаренной воды в барометрических конденсаторах.

Полученная на ВВУ продукционная ЭФК с содержанием Р₂О₅ от 52,5% до 54,0% собирается в хранилище упаренной фосфорной кислоты.

Абсорбция газов

Фтористые газы, пары воды, воздух поддува на охладитель с экстракции удаляются из-под крышек реакторов хвостовыми вентиляторами через абсорберы:

Перед выбросом в атмосферу парогазовая смесь проходит очистку от фтористых соединений путем абсорбции в три ступени:

I ступень	осуществляется промывкой в орошаемых газоходах
II ступень	осуществляется промывкой в полых абсорберах
III ступень	санитарная очистка осуществляется в абсорберах АПС(абсорбер прямоточный скоростной)

Газоход,полый абсорбер и АПС по одному на каждую на каждый реактор экстрактора (реактор разложения и дозревания соответственно). Все они орошаются осветленной водой гидроудаления. Раствор образующейся кремнефтористоводородной кислоты из баков откачивается на станцию нейтрализацию либо используется в производстве фтористого алюминия.Прошедший очистку в абсорберах газ через выхлопной газоход и промышленную санитарную трубу высотой 180 м и диаметром 3 м выбрасывается в атмосферу.

59.Химизм процесса взаимодействия фосфатов с кислотами. Кинетика процесса разложения фосфатов.

Химизм процесса взаимодействия фосфатов с кислотами.

Рассм. процесс взаимодействия фтораппатита с серной к-той. Пр-сс описывается реакцией:

Са₅(РО₄)₃F + 5 H₂SO₄ →3 H₃PO₄+5 СаSO₄ +HF, ∆Н<0 (1)

(т) (ж) (ж) (т) (г)

Изучение равновесной системы СаО- Р₂О₅- Н₂О показало, что при концентрациях серной к-ты и температурах, обычно поддерживаемых в процессах разложения апатита (70-100ºС) продуктами реакции являются H₃PO₄, СаSO₄ и HF. В этих условиях равновесие реакции (1) смещено вправо, поэтому фосфаты Са не образуются, например для монокальцийфосфата полностью протекает реакция:

СаН₂РО₄ + H₂SO₄ → СаSO₄ + 2H₃PO₄ (2)

В связи с этим, практически достигаемая степень разложения апатита с серной к-той зависит гл. образом от скорости реакции, осложнённой свойствами р-ра и образованием тв. фазы сульфата Са. При непосредственном смешении природного фосфата конц. серной к-той образуется густая малоподвижная трудноперекачиваемая суспензия, не поддающаяся разложению. Для обеспечения её подвижности массовое отношение жидкой к тв. фазе ж:т поддерживается в пределах 3,5:1, благодаря рециркуляции так называемой “оборотной к-ты”-смеси части продукционной H₃PO₄ с растворами, образующимися при отмывке сульфатного остатка фосфогипса от H₃PO₄ водой. Т.о., реально фосфат разлагается смесью серной и фосфорной кислот:

Са₅(РО₄)₃F + 5 H₂SO₄ +nH₃PO₄+5m Н₂О =(n+3) H₃PO₄+5 СаSO₄*m Н₂О +HF, ∆Н<0 (3)

Одновременно с фтораппатитом серной к-той разлагаются примесные минералы. Побочные р-ции приводят к доп. расходу серной к-ты, ухудшению её качества и соосаждению фосфора фосфогипсом в виде FeРО₄*2Н₂О (дигидрат фосфата железа III). Нифелин взаимодействует с серной к-той по схеме:

К₂О*Na₂O*Al₂O₃*SiO₂ +5 H₂SO₄= К₂SO₄+Na₂SO₄ + Al₂(SO₄)₃+ SiO₂+5 Н₂О (4)

Диоксид кремния реагирует с НF (не взаимодействует с H₂SO₄):

SiO₂ +4HF ↔ SiF₄+2 Н₂О (5)

При этом часть SiF₄ выделяется в газовую фазу, др. часть превращается в кремнефтороводородную к-ту, оставшуюся в р-ре:

SiF₄ + 2 HF ↔ Н₂SiF₆ (6)

Можно считать, что в ходе сернокислотной экстракции апатита при 65-75ºС фтор распадается след. образом: до 78% переходит в раствор; 4-7% - в газовую фазу; 15-18% остаётся в фосфогипсе.