18. Виробництво фосфорної кислоти.

Виробництво екстракційної фосфорної кислоти

Фосфорна кислота є напівпродуктом у виробництві подвійного суперфосфату, складних концентрованих добрив і інших з'єднань фосфору. Фосфорну кислоту одержують електротермічним і екстракційним методом, тобто витяганням Н3РО4 з природних фосфатів за допомогою кислот.

Основний метод отримання технічної екстракційної фосфорної кислоти – сірчанокислий метод. Цей метод полягає в обробці природного подрібненого фосфату надлишком сірчаної кислоти з отриманням фосфорної кислоти і осаду гіпсу, що містить фосфати, що не розклалися (фосфогіпс).

При змішуванні сірчаної кислоти і фосфату утворюється пульпа, в якій зміст Р : Т підтримується в межах від 2 : 1 до 3 : 1. Для цього сірчану кислоту розбавляють розчином, одержаним змішанням частини продукційної фосфорної кислоти з промивною водою, яку одержують від промивки фосфогіпсу. Таким чином, екстракція ведеться сумішшю фосфорної і сірчаної кислот і може бути виражена сумарною реакцією:

Са5F(РО4)3 + 5Н2SО4 + nН3РО4 + mН2О = (n + 3)Н3РО4 + 5СаSО4• mН2О + НF

Розчин фосфорної кислоти, одержаною після відділення фосфогіпсу фільтрацією, забруднений домішками фосфату, що перейшли в розчин: кремнеземом, сульфатами і фосфатами заліза і алюмінію і так далі.

19. Области использования фосфорной кислоты

Фосфорная кислота H3PO4 является важнейшим промежуточным продуктом в производстве концентрированных фосфоросодержащих удобрений. Кроме того, фосфорная кислота используется в производстве различных технических солей, фосфорорганических соединений, в том числе инсектицидов, полупроводников, ионообменных смол, а также для создания защитных покрытий на металлах. Очищенная или так называемая пищевая фосфорная кислота используется в пищевой промышленности, для приготовления кормовых концентратов и фармацевтических препаратов.

Применение. Осн. область использования фосфорной кислоты- произ-во фосфорных и сложных конц. удобрений, а также получение кормовых фосфатов, синтетич. моющих и водоумягчающих ср-в. В металлообрабатывающей пром-сти фосфорную кислоту применяют для фосфатирования, в текстильной - для обработки и крашения шерсти, растит. и синтетич. волокон, в орг. синтезе -как катализатор. Фосфорную кислоту и ее производные используют также для приготовления буровых суспензий при нефтедобыче, в произ-ве разл. марок спец. стекла, в фотографии (для произ-ва светочувствит. эмульсий), в медицине (приготовление медикаментов, зубных цементов), при обработке древесины (для придания огнестойкости). Производные фосфорной кислоты применяют в пищ. пром-сти - от хлебопекарных порошков и приготовления плавленых сыров до колбасного произ-ва и сахароварения.

Фосфорная кислота при высоких концентрациях вызывает ожоги, пары -атрофич. процессы в слизистой носа, носовые кровотечения, крошение зубов, изменение ф-лы крови и др.

20. Функциональная схема производства фосфорной кислоты.

Фосфорна кислота є напівпродуктом у виробництві подвійного суперфосфату, складних концентрованих добрив і інших з'єднань фосфору. Фосфорну кислоту одержують електротермічним і екстракційним методом, тобто витяганням Н₃РО₄ з природних фосфатів за допомогою кислот.

Основний метод отримання технічної екстракційної фосфорної кислоти – сірчанокислий метод. Цей метод полягає в обробці природного подрібненого фосфату надлишком сірчаної кислоти з отриманням фосфорної кислоти і осаду гіпсу, що містить фосфати, що не розклалися (фосфогіпс).

При змішуванні сірчаної кислоти і фосфату утворюється пульпа, в якій зміст Р : Т підтримується в межах від 2 : 1 до 3 : 1. Для цього сірчану кислоту розбавляють розчином, одержаним змішанням частини продукційної фосфорної кислоти з промивною водою, яку одержують від промивки фосфогіпсу. Таким чином, екстракція ведеться сумішшю фосфорної і сірчаної кислот і може бути виражена сумарною реакцією:

Са₅F(РО₄)₃ + 5Н₂SО₄ + nН₃РО₄ + mН₂О = (n + 3)Н₃РО₄ + 5СаSО₄• mН₂О + НF

Розчин фосфорної кислоти, одержаною після відділення фосфогіпсу фільтрацією, забруднений домішками фосфату, що перейшли в розчин: кремнеземом, сульфатами і фосфатами заліза і алюмінію і так далі.

Оптимальні умови екстракції визначаються прагненням одержати можливо вищу концентрацію кислоти, крупні кристали фосфогіпсу, що добре фільтруються, і прискорити процес екстракції. Крупні кристали гіпсу виходять при 70 – 80оС і невисокої концентрації сірчаної кислоти. Для отримання більш концентрованої фосфорної кислоти і прискорення процесу застосовують 75%-ную баштову сірчану кислоту (а іноді і купоросне масло) і вищу температуру на початку екстракції. Швидкість екстракції збільшують також інтенсивним перемішуванням. Процес ведуть безперервно в батареї реакторів з мішалками—в екстракторах, розташованих каскадно і сполучених між собою перетіканнями. Фосфогіпс відокремлюють на безперервно-діючих барабанних вакуум-фільтрах і багато разів промивають водою і розбавленими оборотними розчинами. Фосфогіпс містить деяку кількість фосфору і може бути використаний як непряме добриво для поліпшення структури грунту, як пряме добриво для деяких культур і для будівельних цілей.

Екстракційна фосфорна кислота містить не більше 36% H₃РО₄. Для виробництва подвійного суперфосфату і інших добрив необхідно упарювати кислоту до вищої концентрації (50—80% H₃РО₄).

Концентрація фосфорної кислоти ускладнена корозією апаратури і випаданням опадів сульфату кальцію і інших домішок на гріючих поверхнях. Тому найчастіше для концентрації фосфорної кислоти застосовують барабанні барботажні концентратори, в яких проводиться безпосереднім зіткненням упарюваної кислоти з топковими газами так само, як при концентрації сірчаної кислоти.