1 Физико-химические основы производства двойного суперфосфата камерным и бескамерным способом.
Получают разложением природных соединений фосфорной кислотой. Содержит в 2 – 2.5 раза больше основных элементов.
СН3РО4= 28- 54% масс.
Получение
Са5(РО4)3F+7Н3РО4+5Н2О=5Са(Н2РО4)2∙Н2О+НF (*)
СаМg(СО3)2+4Н3РО4->Са(Н2РО4)2∙Н2О+Мg(Н2РО4)2∙Н2О+2СО2
Ме2О3+2Н3РО4∙Н2О->2[МеРО4∙2Н2О]
Стадии (*) протекают в подвижной суспензии твердая фаза – минералы, жидкая фаза – раствор Н3РО4, растворы гидрофосфатов Mg, Ca и др. Процесс получения двойного суперфосфата состоит из двух основных стадий. На первой стадии при непрерывном смешение исходных фосфата и фосфорной кислоты, взаимод-е протекает в подвижной суспензии, жидкая фаза которой содержит фосфорную кислоту, дигидрофосфат кальция и другие водо- кислоторастворимые продукты реакции, концентрация их в жидкой фазе зависит от температуры, концентрации и нормы расхода фосфорной кислоты. Процесс постепенно замедляется в результате нейтрализации фосфорной кислоты и заканчивается при насыщении жидкой фазы фосфатами Са.
В процессе получения двойного суперфосфата из апатитового концентрата камерным способом оптимальную концентрацию исходной фосфорной кислоты выбирают таким образом, чтобы к моменту достижения коэффициента разложения около 60% жидкой фазы камерного суперфосфата содержало 46-47% Р2О5.Этому условию отвечает начальное содержание кислоты(55% Р2О5), при которой максимальный коэффициент разложения исходного сырья в конце первой стадии при 75-100 С не может превышать 10% и скорость процесса разложения относительно мала. Когда коэффициент разложения апатита достигает около 60%, суспензия затвердевает и скорость реакции резко замедляется. Дальнейший процесс разложения идёт в период вылёживания продукта на складе (15-30 суток). Оптимальная температура дозревания составляет 40-60 С.
В бескамерных способах исходные фосфориты обрабатывают при 50-100 С с фосфорной кислотой концентрацией 28-40% Р2О5 , что значительно соответствует оптимальным условиям для первой стадии процесса.
Но низкая концентрация
кислоты неблагоприятна для второй
стадии разложения, поскольку в растворах
с
или
,
процесс практически не идёт. Процесс
заканчивается лишь при сушке реакционной
массы. Извлечение из нее Н2О благоприятствует
переходу системы в область, равновесную
с дигидрофосфатом кальция и соответственно
дальнейшему разложению апатита. В
процессе сушки из реакционной массы
кристаллизуются моногидраты дигидрофосфата
кальция и степень нейтрализации жидкой
фазы уменьшается, хотя и активность ее
увеличивается. В результате достигается
высокая степень разложения сырья и при
незначительной степени его разложения
в первой стадии.
2. Основные технологические стадии в производстве серной кислоты
2 способа получения серной кислоты
1. контактный процесс окисления SO2 в SO3 проводят на твёрдом катализаторе , SO3 переводят в H2SO4 на последней стадии абсорбции SO3
SO3 + H2O = H2SO4
2. нитрозный ( башенный ) в качестве переносчика кислорода используют оксид азота, окисление SO2 осуществляется в жидкой фазе и конечным продуктом является H2SO4
SO3 +N2O3 +H2O= H2SO4 + NO
Нитрозным способом получают загрязнёнными примесями и разбавленной 75-77% H2SO4 , которая используется в основе производства Мин.удобрений.
а. Обжиг серосодержащего сырья
Сырье: Сера, сульфиды металла, серосодержащие газы
4FeS2+11O2=2Fe2O3=8SO2↑
Ожиг проводится при температуре 800-850оС, давление атм, при низких температурах не сможет протекать реакция термического разложения FeS2 , при очень высоких ожет вызвать нежелательный физический процесс стекания частиц , увеличение их размеров.
б. очистка от примесей
Огарок, Мышьяк, железо, селен их присутствие может вызвать затруднение при проведении последней стадии. от примесей очищают сухим способом в циклонах и электрофильтрах( огарок и механические частицы). Мокрая очистка осуществляется орошением на насадке технологического газа растворами H2SO4, очищенными от водяного пара и тумана H2SO4
в. контактное окисление SO2 в SO3
SO2+0,5 O2 = SO3 +Q
5 слоёв катализатора, температура входа 400 оС.
Реакция характеризуется очень высоким значение энергии активации поэтом осуществление возможно лишь в присутствии катализатора, в промышленности основной катализатор – катализатор на основе V2O5.
Реакция окисления обратимая – экзотерическая. в качестве катализатора используется СВД (сульфованадидиамит), СВС ( сульфованадиселикогель).
Скорость реакции повышается с увеличением концентрации О2, поэтому проведение реакции при избытки О2.
г. абсорбция SO3 + H2O = H2SO4 ( газ )= H2SO4( туман)
Туман плохо улавливается в обычных абсорбционных аппаратах и в основном уносится с отходящими газами в атмосферу.
SO3 + n H2SO4 + H2O= (n+1) H2SO4 , при этом n H2SO4 98,3%, а температура ниже 100 градусов.