Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Курсовая работа: Производство экстракционной фосфорной кислоты

Название: Производство экстракционной фосфорной кислоты
Раздел: Рефераты по химии
Тип: курсовая работа Добавлен 18:53:22 24 декабря 2009 Похожие работы
Просмотров: 2146 Комментариев: 2 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Курсовая работа

По теме

«Производство экстракционной фосфорной кислоты»

Содержание

Введение

Глава 1. Общие сведения о фосфорной кислоте

Глава 2. Получение экстракционной фосфорной кислоты

Глава 3. Аппаратурное оформление процесса

Литература


Введение

Фосфорная кислота является основным сырьем для производства фосфорных удобрений, кормовых добавок, инсектицидов и других фосфорсодержащих продуктов. Общее мировое потребление фосфатного сырья в настоящее время составляет более 150 млн. т в год. Около 85% фосфатного сырья используется для производства минеральных удобрений. Технология фосфорсодержащих удобрений основана на разложении природных фосфатов кислотами. Наиболее рациональный способ получения фосфорных удобрений-обработка фосфатов фосфорной кислотой, так как в этом случае получаются концентрированные удобрения. Следовательно, фосфорная кислота является основным исходным сырьем в производстве фосфорных удобрений.

Известны два основных способа промышленного производства фосфорной кислоты: экстракционный и термический.

В курсовой работе рассмотрен экстракционный способ производства экстракционной фосфорной кислоты.


Глава 1. Общие сведения о фосфорной кислоте

Кислота (ортофосфорная кислота) H3 PO4 , молярная масса 97,995; бесцветные гигроскопичные кристаллы моноклинной сингонии (а = 0,5762 нм, b = 0,4831 нм, с =1,1569 нм, = 95,31°, пространств, гр. Р 21/с ); расплывается на воздухе; т. пл. 42,50 С; плотность 1,88 г/см3 ; -1283 кДж/моль; наиболее стабильное соединение в ряду кислородсодержащих кислот фосфора. В расплавленном состоянии склонна к переохлаждению; при 15 0 C образует густую маслянистую жидкость, при -121 0 C- стеклообразную массу.

Фосфорная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. Разбавленные водные растворы имеют кисловатый вкус. Из высококонцентрированных растворов кристаллизуется в виде гемигидрата (полугидрата) H3 PO4 ·0,5H2 O- бесцветные кристаллы моноклинной сингонии (а = 0,7922 нм, b = 1,2987 нм, с = 0,7470 нм, = 109,9°; пространств, гр. Р21/a ). Молекула безводной H3 PO4 и ее кристаллогидрата содержит тетраэдрическую группу PO4 . В безводной фосфорная кислота образуются водородные связи типа P — О — H ... O = P (рис. 1) (расстояние между атомами О 0,253 нм), которые удерживают структуры PO4 в виде слоев, параллельных одной из плоскостей кристалла. Водородные связи сохраняются и в концентрированных (70-80%) растворах фосфорная кислота, что отчасти обусловливает ее сиропообразную природу. В разбавленных до 40-50% растворах отмечена более устойчивая водородная связь фосфат-анионов с молекулами воды, а не с другими фосфат-анионами. В растворах фосфорная кислота имеет место обмен атомами кислорода между группами PO4 и водой.


H3 PO4 - сильная кислота, K1 7,1·10-3Ка 2,12), K2 6,2·10-8 (рКа 7,20), K3 5,0·10-13Ка 12,32); значения K1 и K2 зависят от температуры. Диссоциация по первой ступени экзотермична, по второй и третьей - эндотермична. В таблице приведены свойства растворов фосфорной кислоты

Фосфорная кислота при нормальных условиях малоактивна и реагирует лишь с карбонатами, гидроксидами и некоторыми металлами. При этом образуются одно-, двух- и трехзамещенные фосфаты. При нагревании выше 80 0 C реагирует даже с неактивными оксидами, кремнеземом и силикатами. При повышенных температурах фосфорная кислота- слабый окислитель для металлов. При действии на металлическую поверхность раствором фосфорной кислоты с добавками Zn или Mn образуется защитная пленка (фосфатирование). Фосфорная кислота при нагревании теряет воду с образованием последовательно пиро- и метафосфорных кислот:

Фосфолеум (жидкий фосфорный ангидрид, суперфосфорная кислота) включает кислоты, содержащие от 72,4 до 88,6% P2 O5 , и представляет собой равновесную систему, состоящую из орто-, пиро-, Триполи-, тетраполи- и др. фосфорных кислот. При разбавлении суперфосфорной кислоты водой выделяется значит. кол-во тепла, и полифосфорные кислоты быстро переходят в ортофосфорную.

От других фосфорных кислот H3 PO4 можно отличить по реакции с AgNO3 - выпадает желтый осадок Ag3 PO4 . Остальные фосфорные кислоты образуют белые осадки [1,5].

Глава 2. Получение экстракционной фосфорной кислоты

Непосредственно перед получением ЭФК, получают фосфор по специальной технологии (рис 1.)

Рис 1. Схема производства фосфора : 1 — бункеры сырья; 2 — смеситель; 3 — кольцевой питатель; 4 — бункер шихты; 5 — электропечь; 6 — ковш для шлака; 7 — ковш для феррофосфора; 8 — электрофильтр; 5 — конденсатор; 10 — сборник жидкого фосфора; 11 — отстойник

Фосфорную кислоту в лабораторных условиях легко получить окислением фосфора 32%-ным раствором азотной кислоты:

В промышленности фосфорная кислота получают термическим и экстракционным способами.

Экстракционный способ (позволяет производить наиболее чистую фосфорную кислоту) включает основные стадии: сжигание (окисление) элементного фосфора в избытке воздуха, гидратацию и абсорбцию полученного P4 O10 , конденсацию фосфорной кислоты и улавливание тумана из газовой фазы. Существуют два способа получения P4 O10 : окисление паров P (в промышленности используют редко) и окисление жидкого P в виде капель или пленки. Степень окисления P в промышленных условиях определяется температурой в зоне окисления, диффузией компонентов и другими факторами. Вторую стадию получения термической фосфорной кислоты- гидратацию P4 O10 - осуществляют абсорбцией кислотой (водой) либо взаимодействием паров P4 O10 с парами воды. Гидратация (P4 O10 + 6H2 O 4H3 PO4 ) протекает через стадии образования полифосфорных кислот. Состав и концентрация образующихся продуктов зависят от температуры и парциального давления паров воды.

Все стадии процесса совмещены в одном аппарате, кроме улавливания тумана, которое всегда производят в отдельном аппарате. В промышленности обычно используют схемы из двух или трех основных аппаратов. В зависимости от принципа охлаждения газов существуют три способа производства термической фосфорной кислоты: испарительный, циркуляционно-испарительный, теплообменно-испарительный.

Испарительные системы, основанные на отводе теплоты при испарении воды или разбавленной фосфорной кислоты, наиболее просты в аппаратурном оформлении. Однако из-за относительно большого объема отходящих газов использование таких систем целесообразно лишь в установках небольшой единичной мощности.

Циркуляционно-испарительные системы позволяют совместить в одном аппарате стадии сжигания P, охлаждения газовой фазы циркулирующей кислотой и гидратации P4 O10 . Недостаток схемы - необходимость охлаждения больших объемов кислоты. Теплообменно-испарительные системы совмещают два способа отвода теплоты: через стенку башен сжигания и охлаждения, а также путем испарения воды из газовой фазы; существенное преимущество системы - отсутствие контуров циркуляции кислоты с насосно-холодильным оборудованием.

На отечественных предприятиях эксплуатируют технологические схемы с циркуляционно-испарительным способом охлаждения (двухбашенная система). Отличительные особенности схемы: наличие дополнительной башни для охлаждения газа, использование в циркуляционных контурах эффективных пластинчатых теплообменников; применение высокопроизводительной форсунки для сжигания P, обеспечивающей однородное тонкодисперсное распыление струи жидкого P и полное его сгорание без образования низших оксидов.

Технологическая схема установки мощностью 60 тыс. т в год 100%-ной H3 PO4 приведена на рис. 2. Расплавленный желтый фосфор распыляется нагретым воздухом под давлением до 700 кПа через форсунку в башне сжигания, орошаемой циркулирующей кислотой. Нагретая в башне кислота охлаждается оборотной водой в пластинчатых теплообменниках. Продукционная кислота, содержащая 73-75% H3 PO4 , отводится из контура циркуляции на склад. Дополнит, охлаждение газов из башни сжигания и абсорбцию кислоты производят в башне охлаждения (гидратации), что снижает послед, температурную нагрузку на электрофильтр и способствует эффективной очистке газов. Отвод теплоты в башне гидратации осуществляется циркулирующей 50%-ной H3 PO4 , охлаждаемой в пластинчатых теплообменниках. Газы из башни гидратации после очистки от тумана H3 PO4 в пластинчатом электрофильтре выбрасываются в атмосферу. На 1 т 100%-ной H3 PO4 расходуется 320 кг P.


Рис. 2. Циркуляционная двухбашенная схема производства экстракционной H3 PO4 : 1 - сборник кислой воды; 2 - хранилище фосфора; 3,9 - циркуляционные сборники; 4,10 - по-гружные насосы; 5,11 - пластинчатые теплообменники; 6 - башня сжигания; 7 - фосфорная форсунка; 8 -башня гидратации; 12 - электрофильтр; 13 - вентилятор.

Более экономичный экстракционный метод получения фосфорной кислоты основан на разложении природных фосфатов кислотами (в основном серной, в меньшей степени азотной и незначительно соляной). Фосфорнокислые растворы, полученные разложением азотной кислотой, перерабатывают в комплексные удобрения, разложением соляной кислотой - в преципитат.

Сернокислотное разложение фосфатного сырья [в странах СНГ гл. обр. хибинского апатитового концентрата - основной метод получения экстракционной фосфорной кислоты, применяемой для производства концентрированных фосфорных и комплексных удобрений. Суть метода - извлечение (экстрагирование) P4 O10 (обычно используют формулу P2 O5 ) в виде H3 PO4 . По этому методу природные фосфаты обрабатывают H2 SO4 с послед, фильтрованием полученной пульпы для отделения фосфорная кислота от осадка сульфата Ca. Часть выделенного основного фильтрата, а также весь фильтрат, полученный при промывке осадка на фильтре, возвращают в процесс экстрагирования (раствор разбавления) для обеспечения достаточной подвижности пульпы при ее перемешивании и транспортировке. Массовое соотношение между жидкой и твердой фазами от 1,7 :1 до 3,0:1.

Природные фосфаты разлагаются по схеме:

Разложению кислотами подвергаются также сопутствующие примеси: кальцит, доломит, сидерит, нефелин, глауконит, каолин и др. минералы. Это приводит к увеличению расхода используемой кислоты, а также снижает извлечение P2 O5 в целевой продукт вследствие образования нерастворимых фосфатов железа FeH3 (PO4 )2 · 2,5H2 O при концентрациях P2 O5 выше 40% (содержание P4 O10 обычно дается в пересчете на P2 O5 ) и FePO4 · 2H2 O - при более низких концентрациях. Выделяющийся при разложении карбонатов СО2 образует в экстракторах стойкую пену; растворимые фосфаты Mg, Fe и Al снижают активность фосфорной кислоты, а также уменьшают содержание усвояемых форм P2 O5 в удобрениях при последующей переработке фосфорной кислоты.

С учетом влияния примесей определены требования к фосфатному сырью, согласно которым природные фосфаты с повышенным содержанием соедержанием Fe, Al, Mg, карбонатов и органических веществ непригодны для производства фосфорной кислоты.

При разложении фосфатов серной кислотой наряду с фосфорной кислотой образуется практически нерастворимый сульфат кальция:

В случае смешения фосфата с серной кислотой средних концентраций образуется густая малоподвижная пульпа, не поддающаяся разделению. Поэтому разложение фосфата проводят в присутствии некоторого количества циркулирующей продукционной фосфорной кислоты и возвращаемых в процесс промывных растворов. В результате этого вначале фосфат реагирует в той или иной степени с фосфорной кислотой, содержащейся в растворе разбавления:

CaF(PO) + n HPO→5 Ca(HPO)+ (n-7) HPO+ HF

Затем образовавшийся Ca(HPO) взаимодействует с серной кислотой в присутствии фосфорной кислоты:

Ca(HPO)+HSO + m HPO→ CaSO+ (m+2) HPO

Сульфат кальция может быть выделен в форме дигидрата CaSO*2HO (гипса), полугидрата CaSO*0,5HO или водного CaSO(ангидрита). В зависимости от этого процесс можно вести дигидратным, полугидратным или ангидритным способами при разных температурах с получением фосфорной кислоты различной концентрации. Количество воды, вводимой в систему определяется не только степенью окисления выделившегося сульфата кальция, сколько отмывкой кислоты из осадка и необходимостью создания текучести пульпы и концентрации кислоты. .[1-3,6]

Глава 3. Аппаратурное оформление процесса

Аппараты для разложения и кристаллизации сульфата кальция

Разложение фосфата и кристаллизация сульфата кальция обычно протекает в одних и тех же аппаратах – экстракторах. Общий объем определяется необходимым временем пребывания в них реакционной массы (пульпы), а также производительностью системы.

Экстракторы – вертикальные цилиндрические или прямоугольные резервуары большой вместимости, снабженные пропеллерными или турбинными мешалками, вращающимися с частотой 400-600 об/мин. Они оборудованы вытяжными трубами для газов и паров.

Устойчивые металлические и неметаллические материалы защищают экстракторы, мешалки и трубопроводы от коррозии при действии горячих кислот и других примесей, а также от эрозии, т.е. истирания перемешиваемой пульпой. Так, поверхность стальных цилиндрических реакторов покрывают листовым свинцом или полиизобутиленом.

Крышки резервуаров-разъемные, что облегчает их монтаж. Защищают их гуммированием или футеровкой кислотоупорным материалом.

Газоходы изготовляют из черного металла и гуммируют. Наконечники труб для барботажа охлаждающего воздуха изготовляют из специальной стали. Трубопроводы и насосы для перекачки пульпы и фосфорной кислоты, лопасти мешалок выполняют из стали ЭИ – 943, а для разбавленных кислот – из сталей ЭИ – 448 и Х18Н10Т. Части трубопроводов, недоступные для чистки, изготавливают из полиэтилена, а также из армированной резины.

Батарейные (многореакторные) одно- и многомешальные экстракторы.

Батарейные экстракционные системы состоят из четырех последовательно расположенных реакторов с общим полевым объемом 320-340 кубических метров.

Цилиндрические реакторы диаметром 6950 и высотой 4000мм изготовлены из стали со слоем резины в 5мм и футерованы в полкирпича кислотоупорным силикатно-алюминиевыми в четверть – углеродистым материалом. Каждый реактор разделен на два отделения кирпичной перегородкой, имеющей в нижней части отверстия для движения пульпы. Экстракторы сообщаются между собой переточными желобами. В каждом отделении установлено по две двухъярусных мешалки с 12 лопастями каждая с частотой вращения 1500об/мин.

При верхних перетоках пульпы из одного одномешалкового аппарата в другой увеличивается вероятность проскока непрореагировавших частиц сырья через систему вдоль поверхности пульпы. При установке в аппаратах карманов нижним перетоком для пульпы в нижней их части осаждаются, а затем затвердевают частицы, что требует частичной чистки вертикальных перетоков.

Экстракторы для разложения фосфатного сырья

Фосфат разлагают в экстракторе с рабочим объемом 730 кубических метров, а пульпу отфильтровывают на карусельном вакуум-фильтре с поверхностью 80 квадратных метров. Продолжительность пребывания пульпы в экстракторе составляет 7-7,5 часов. Отвешенный автоматическими весами апатитовый концентрат поступает в первое отделение экстрактора. Серную кислоту с концентрацией 92,5%, разбавленную до 55-57% и охлажденную в графитовых холодильниках до 50-70º С, подают через распределительную коробку в первые три отделения экстрактора. Сюда направляют также раствор разбавления, содержащий 22-24% P2 O5 и имеющий плотность 1,24-1,26 г\ см3 . Его получают смешиванием части основного фильтрата со вторым фильтратом.

Подача в первые три секции охлажденных потоков серной кислоты, раствора разбавления и в первую секцию циркулирующей пульпы отводит тепло в сторону и поддерживает оптимальные температуры реакционной массы в экстракторе. Циркулирующая пульпа охлаждается в вакуум-испарителе при разрежении 76-84кПа и возвращается на экстракцию через десятую распределительную секцию экстрактора в количестве 1900-2000 т\ ч.

Вакуум-испаритель-стальной, гуммированный цилиндрический аппарат диаметром 4,5 и высотой 0,6 м с коническим футерованным днищем. Пульпу в него подают двумя вертикальными погруженными насосами, установленными в девятой секции-кармане экстрактора. Насосы изготовлены из нержавеющей стали, имеют высоту 3,5 и диаметр 1,0 м.

При выходе из испарителя охлажденная пульпа поступает по барометрическому трубопроводу в десятую распределительную секцию экстрактора. Отсюда часть пульпы откачивают погружным насосом на вакуум-фильтр. Количество пульпы, поступающей на фильтр, регулируют автоматическим индукционным расходомером, установленным на пульпопроводе и связанны с уровнем пульпы в экстракторе. Избыток пульпы из распределительного отделения перетекает в восьмую секцию экстрактора.

Одновременно с водой в паровую фазу вакуум-испарителя выделяются и соединения фтора, которые отмывают в промывной башне. Промывная башня имеет высоту 12,5 метров и диаметр 3,9 м. Кислоту разбрызгивают через форсунки, установленные в верхней части башни в четыре ряда, по семь форсунок в каждом ряду. Затем пары воды конденсируются в поверхностном конденсаторе. После этого паровоздушная смесь вакуумом-насосами выбрасывается в атмосферу. Окончательно газообразные фторсодержащие соединения из аппаратуры всей системы-из сборников фильтратов, экстрактора, распределительных коробок, после вакуумных насосов улавливают в абсорберах Вентури.

Фильтрование пульпы и отмывку фосфорной кислоты из осадка проводят при разрежении 66-800кПа. Карусельный вакуум-фильтр с поверхностью фильтрации 80 квадратных метров имеет высоту 4,75 и диаметр 15,64 м. .[3,4]

Кроме традиционного способа получения ЭФК [1] , по которому фоссырье, серная кислота, оборотная фосфорная кислота, промывные воды смешиваются в экстракторе при постоянном перемешивании с образованием фосфорнокисой пульпы (способ-аналог). Пульпа, состоящая в основном из фосфорной кислоты и фосфогипса при соотношении Ж: Т = (3-2,5: 1), подается на разделение и отмывку, которую осуществляюют фильтрацией на карусельном или ленточном вакуум-фильтре с 2-х - 3-ступенчатой промывкой осадка - фосфогипса (устройства-аналог). В результате примерно 1/3 ЭФК от ее общего количества в пульпе отводится в качестве продукционной, а остальная, смешиваясь с промывными водами, направляется в качестве оборотной обратно в экстрактор. К недостаткам способа и устройства для разделения пульпы следует в первую очередь отнести ненадежность стадии фильтрации, особенно при использовании в качестве фоссырья фосфоритов. Трудность фильтрации связана как с получением в экстракторе мелких кристаллов фосфогипса, так и с высокой вязкостью продукционных растворов ЭФК. В результате из-за плохой фильтруемости суспензии продукционная ЭФК может содержать от 1,5 до 3% взвешенных частиц, что снижает качество продуктов переработки экстракционной фосфорной кислоты (аммофос, суперфосфат и т. д. ). Кроме того, из-за плохой отмывки, выбрасываемый в отвалы, фосфогипс содержит до 2-2,5% Р2 О5 , что приводит к большим потерям основного вещества и загрязнению окружающей среды. Вследствие быстрой забивки фильтрующих элементов фосфогипсом (особенно его мелкими фракциями) время непрерывной работы, например, карусельных вакуум-фильтров не превышает в среднем 5-6 сут, после чего необходим трудоемкий планово-профилактический ремонт с заменой фильтроткани.

Известен другой способ получения ЭФК, предусматривающий улучшение фильтруемости осадка фосфогипса за счет внесения в реакционную смесь (в экстракторе) затравочных кристаллов фосфогипса [2] . При этом достигается укрупнение кристаллов фосфогипса. Способ позволяет улучшить фильтруемость осадка фосфогипса благодаря снижению количества мелких фракций, увеличить коэффициент разложения фоссырья, снизить потери Р2 О5 с отфильтрованным фосфогипсом (способ-прототип).

Известен аппарат для разделения и отмывки от остатка жидкой составляющей [3] , содержащий корпус, верхнюю и нижнюю отстойные камеры, снабженные штуцерами для подвода и вывода взаимодействующих фаз. Внутри корпуса размещены контактные насадочные элементы (массообменные элементы), представляющие собой тарелки с перфорацией типа КРИМЗ ГИАП и т. д. Данные аппараты относятся к классу вибрационных при наличии источника вибрационных воздействий на насадочные элементы (в данном случае подвижны и совершают колебательные движения собственно насадочные элементы) или к классу пульсационных при наложении пульсационных воздействий на столб жидкости в аппарате (при этом насадочные элементы остаются неподвижными, а возвратно-поступательное колебательное движение осуществляет жидкость).

В аппаратах вибро-пульсационного действия для промывки осуществляют ток промывной жидкости (воды) от нижней к верхней отстойной камере.

К достоинствам таких аппаратов следует отнести высокую эффективность отмывки осадков, возможность регулирования скорости восходящего потока промывной жидкости и тем самым регулирование количества и размеров выносимых со сливом взвешенных частиц (гидроклассификация).

К недостаткам способа, выбранного в качестве прототипа, следует отнести то, что не устраняются эксплуатационные трудности, связанные с работой фильтрационного передела, и затраты на ремонт вакум-фильтров, поскольку необходимо фильтровать весь объем получаемой в экстракторе пульпы и отделять фосфогипс от высоковязких (особенно при использовании фосфоритов) продукционных растворов ЭФК. Промывка фосфогипса осуществляется на фильтрующей поверхности вакуум-фильтра через слой фильтруемого осадка, что предопределяет невысокую эффективность отмывки и потери Р2 О5 с фосфогипсом.

Кроме того, в описанном способе отсутствует возможность классификации затравочных кристаллов фосфогипса по размеру и их количественной дозировки в реакционную зону экстрактора.

К недостаткам аппарата для отмывки осадка, выбранного в качестве прототипа, следует отнести неизбежность разбавления промывной водой слива верхнего отстойника. Поэтому известные конструкции пульсационных колонн неприменимы, когда необходимо не только хорошо отмыть фазу, но и сохранить концентрацию основного вещества в сливе.

В способе получения экстракционной фосфорной кислоты фосфорнокислую суспензию подвергают первичному отстаиванию с удалением фосфорной кислоты, соответствующей по количеству образованной по реакции, т. е. на стадии первичного отстаивания удаляют только продукционную кислоту. Полученную при первичном отстаивании сгущенную фосфорнокислую суспензию смешивают с промывной водой и подвергают вторичному отстаиванию с одновременной противоточной промывкой фосфогипса свежей промывкой водой с образованием водной суспензии фосфогипса. Водную суспензию фосфогипса подвергают фильтрации с получением промывных вод.

Полученную при вторичном отстаивании оборотную фосфорную кислоту, содержащую затравочные кристаллы фосфогипса, направляют в реакционную зону экстрактора.

Полученные на стадии фильтрации промывные воды (в данном случае это фильтрат, ибо собственно промывка проведена согласно вышеизложенному ранее) разделяют на два потока, один из которых используют в качестве оборотного для образования водной суспензии фосфогипса (второй поток согласно вышеизложенному смешивают со сгущенной фосфорнокислой суспензией, полученной при первичном отстаивании).

Осуществляется последовательное отстаивание пульпы, причем отстаивание сопровождается противоточной промывкой осадка с регулируемой скоростью восходящего потока промывной воды, что позволяет осуществить одновременную гидроклассификацию кристаллов фосфогипса и вносить в экстрактор вместе с оборотной ЭФК определенное количество затравочных кристаллов фосфогипса. В результате проведения описанного процесса на фильтрацию подают не фосфорнокислую пульпу, а суспензию фосфогипса в воде или в слабом (до 0,5% Р2 О5 ) растворе ЭФК. Этим определяется снижение потерь ЭФК с фосфогипсом.

Подача в экстрактор регулируемого количества затравочных кристаллов фосфогипса, способствующая их укрупнению и выравниванию габитуса, снижение вязкости жидкой фазы в суспензии, подаваемой на фильтрацию, приводит к значительному росту интенсивности фильтрационного процесса и сокращению поверхности фильтрации. При этом снижаются затраты на обслуживание и ремонт фильтров [5].

Пример 1. В экстрактор подают 47 кг/ч фоссырья (фосфориты Каратау), 45 кг/ч 93% -ной серной кислоты и 215 кг/ч оборотного раствора фосфорной кислоты (14,8% Р2 О5 ), содержащего 3 мас. % затравочных кристаллов. В результате реакции получают = 300 кг/ч фосфорнокислой пульпы с Ж: Т = 2,5: 1, а из экстрактора испаряется 7 кг/ч паров воды и фтористых соединений. Полученная фосфорнокислая пульпа подается в верхнюю отстойную зону в количестве 300 кг/ч, где осуществляется ее первичное отстаивание с получением в сливе 65 кг/ч 21% -ной экстракционной фосфорной кислоты. При диаметре верхней отстойной части 0,5 м скорость восходящего потока составляет 0,3 м/ч. Сгущенная пульпа поступает в промежуточную отстойную зону, где разбавляется оборотной промывной водой. Снизу противотоком к оседающему фосфогипсу в отстойник поступает поток промывной воды, ждущий из ствола колонны. Промежуточный отстойник выполняет роль, как отстойника, так и смесителя, откуда в качестве слива отводится 215 кг/ч оборотной фосфорной кислоты с концентрацией 14,8% Р2 О5 . При диаметре промежуточной отстойной зоны 0,75 м и указанных потоках, скорость восходящего потока составляет 0,4 м/ч, что обеспечивает вынос со сливом 6 кг/ч (3% твердого в оборотной ЭФК) кристаллов фосфогипса. Оборотный раствор ЭФК направляется в экстрактор, а осаждающийся фосфогипс из промежуточной отстойной зоны попадает в зону основной отмывки (колонная часть аппарата). По колонне D = 0,2 м за счет подачи в ее нижнюю часть 10 л/ч свежей промывной воды формируется восходящий поток со скоростью 0,3 м/ч, который, с одной стороны, препятствует распространению собственно фосфорной кислоты в зону отмывки, с другой - пропускает осадок фосфогипса, поскольку все кристаллы со скоростью осаждения меньше 09,4 м/ч вынесены со сливом промежуточного отстойника. Промывка фосфогипса в колонной части аппарата осуществляется при наличии восходящего потока промывной воды за счет возвратно-поступательных колебаний (пульсации) столба суспензии на массобменных элементах (тарелки "кримз"). Высота промывной зоны (колонной части аппарата) составляет 8,8 м. Отмытый фосфогипс поступает в нижнюю отстойную зону, куда подается 90 л/ч промывной воды для разбавления суспензии до Ж: Т = 1,15: 1 и транспортировки ее на фильтрацию. С фильтра снимается 120 кг/ч отмытого осадка фосфогипса с влажностью 33% и содержанием в жидкой фазе 0,5 % Р2 О5 , а отфильтрованные промывные воды в количестве 52 кг/ч направляются на разбавление в промежуточную отстойную зону.

П р и м е р 2. В экстрактор подают 47 кг/ч фоссырья, 45 кг/ч 93% -ной серной кислоты и 215 кг/ч оборотного раствора фосфорной кислоты, содержащего 6 мас. % затравочных кристаллов фосфогипса. В результате реакции получают 300 кг/ч фосфорнокислой пульпы с Ж: Т = 2: 1, а из экстрактора испаряется 7 кг/ч паров воды и фтористых соединений.

Полученная пульпа в количестве 300 кг/ч направляется в верхнюю отстойную зону, откуда при скорости восходящего потока 0,3 м/ч сливается 65 кг/ч 21% ЭФК. Сгущенная пульпа поступает в промежуточную отстойную зону, куда помимо оборотного потока промывной воды с фильтра и промывной воды с низа колонны возвращается 50 кг/ч оборотной фосфорной кислоты, что обеспечивает скорость восходящего потока в промежуточном отстойнике 0,5 м/ч. В колонне за счет подачи в ее нижнюю часть 10 л/ч промывной воды формируется восходящая скорость 0,3 м/ч. В сливе промежуточной отстойной зоны имеется 265 кг/ч оборотной фосфорной кислоты с концентрацией 15% Р2 О5 и содержанием 6 мас. % кристаллов фосфогипса, 50 кг/ч оборотной ЭФК возвращается в промежуточный отстойник.

После отмывки в колонне на массообменных элементах при наличии пульсации водная суспензия фосфогипса разбавляется в нижнем отстойнике 90 кг/ч свежей промывной воды и 50 кг/ч промывной воды, получаемой после фильтрации фосфогипса. Полученная суспензия направляется на фильтрацию, откуда снимают 120 кг/ч фосфогипса.

Отфильтрованные промывные воды в количестве 106 кг/ч делятся на два потока, один из которых (50 кг/ч) направляется в нижнюю отстойную зону для разбавления водной суспензии фосфогипса, а второй подается в промежуточную отстойную зону.[4,6]

Рис. 4. Схемы утилизации отходов производства экстракционной фосфорной кислоты: а — при переработке фосфоангидрита в серную кислоту и цемент: 1 — сушилка; 2 — силосы; 3 — мельница; 4 — электрофильтры; 5 — циклон; 6 — вращающаяся печь; 7 - смеситель; 8 — холодильник; 9 — сушильная башня; 10 — конвертер; 11 — абсорбер; б — при переработке фосфогипса в сульфат аммония: 1—реактор для приготовления (NH4 )2 СО3 ; 2 — мельница; 3 —реакторы двойного замещения; 4—барабанный фильтр; 5 — реактор-нейтрализатор; 6 — многокорпусный выпарной аппарат; в —при переработке фосфогипса в сульфид кальция; 1—реактор 1; 2 — циклон; 3 — реактор II


Литература

1. Копылев Б. А. и др. Технология экстракционной фосфорной кислоты М.: Химия, 1989. –460с.

2. «Общая химическая технология и основы промышленной экологии». Под ред. Ксензенко. – М.: «КолосС», 2003г.

3. И. П. Мухленов «Основы химической технологии». – М.: «Высшая школа», 1991 г.

4. И. П. Наркевич «Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ». – М.: Химия, 1984 г.

5. М.Е. Позин, Р.Ю. Зинюк «Физико-химические основы неорганической технологии». - Л.: Химия, 1985 г.

6. Н.С.Торочешников, А.И.Родионов, Н.В.Кельцев, В.Н. Клушин «Техника защиты окружающей среды». - М.: Химия, 1981г

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений07:54:08 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
08:19:00 29 ноября 2015

Работы, похожие на Курсовая работа: Производство экстракционной фосфорной кислоты

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(151180)
Комментарии (1843)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru