сайт ни о чём
если вы попали сюда, немедленно покиньте сайт
Фосфорная кислота впервые была получена в 1671г. Р. Бойлем при
растворении в воде продуктов сгорания фосфора. Позднее возможность
получения кислоты из фосфора подтвердил А. Маркграф. После того как И.
Г. Ганн и К. В. Шееле обнаружили (1770г.), что кости животных содержат
фосфаты, фосфорную кислоту стали получать для технических целей,
обрабатывая серной кислотой костяной уголь. Чистую же фосфорную
кислоту приготовляли окислением фосфора азотной кислотой. Производство
фосфорной кислоты сжиганием фосфора было реализовано в
промышленном масштабе только через 250 лет после открытия Бойля.
Хотя производство термической фосфорной кислоты является
исключительно мирным делом, его развитие было связано с интенсивным
расширением производства фосфора для военных нужд в период первой
мировой войны. Так как в последующие годы потребность в фосфоре
оказалась ниже производственных возможностей, перед фосфорной
промышленностью возникла альтернатива: или искусственно сократить
выпуск фосфора, или поддерживать и повышать существующий уровень
производства и изыскивать новые пути использования его в мирных целях.
Было решено расширять производство фосфора, при этом наиболее
перспективным направлением его использования признали переработку
фосфора в кислоту и далее в технические соли и удобрения.
В результате исследований технологии фосфора и фосфорной кислоты
в США был разработан процесс производства термической фосфорной
кислоты методом полного сжигания газов электровозгонки фосфора
(одноступенчатый способ). Уже первые заводские опыты показали
невозможность получения концентрированной фосфорной кислоты в
орошаемых водой аппаратах. К тому же степень извлечения фосфорной
кислоты была крайне низка.
Примерно в 1936-1938 гг. одноступенчатый способ получения
термической фосфорной кислоты был заменён двухступенчатым, сущность
которого заключается в предварительной конденсации фосфора из газов
электропечей и последующем сжигании жидкого фосфора в
фосфорнокислотных системах.
Развитие производства фосфорной кислоты на первых его этапах
осложнялось сильной коррозией аппаратуры и трудностью подбора или
создания соответствующих конструкционных материалов. Эта проблема в
настоящее время может считаться разрешённой, так как найдены
многочисленные металлические и неметаллические материалы, устойчивые
к действию фосфорной кислоты в различных производственных условиях.
В настоящее время термическую фосфорную кислоту во всём мире
производят только двухступенчатым методом, то есть сжиганием жидкого
фосфора, получаемого электровозгонкой с последующей конденсацией.
Развитие термического способа тесно связано с развитием фосфорной
промышленности. В разных странах в фосфорную кислоту перерабатывается
от 70 до 90% получаемого фосфора.
Фосфорная кислота потребляется непосредственно и в виде
разнообразных солей, которые широко применяются в сельском хозяйстве
(удобрения, кормовые средства), в промышленности и других отраслях
техники, коммунальном хозяйстве и в быту (технические соли).
Рост масштабов производства фосфорной кислоты определяется как
увеличением спроса со стороны традиционных потребителей, так и
расширением областей её применения. По масштабам потребления
фосфорной кислоты (экстракционной и термической суммарно) первое
место занимает туковая промышленность, второе – солевые производства.
Важной областью её применения является также изготовление кормовых и
пищевых фосфатов и пищевой фосфорной кислоты. На удобрения
перерабатывается главным образом (80-85%) экстракционная фосфорная
кислота. В производстве технических солей потребляется преимущественно
(85-90%) термическая фосфорная кислота.
По мере развития фосфорной промышленности и снижения
себестоимости фосфора и термической фосфорной кислоты будет
усиливаться уже наметившаяся тенденция к увеличению выпуска
концентрированных и комплексных удобрений на основе термической
фосфорной кислоты.
Внедрение в промышленность различных способов производства
высококонцентрированных полифосфорных кислот расширит области
применения продуктов переработки фосфора. Важной особенностью этих
кислот является их способность образовывать с катионами
щелочноземельных и тяжёлых металлов растворимые комплексы, что
предотвращает образование осадков и инкрустацию стенок аппаратуры.
Полифосфорные кислоты представляют собой смесь фосфорных кислот
неполных степеней гидратации. Они находят применение в производстве
жидких удобрений, двойного суперфосфата с высоким содержанием Р2О5, в
солевых производствах. Транспортирование и хранение полифосфорных
кислот обходятся дешевле (на единицу Р2О5), чем ортофосфорных; они
оказывают меньшее коррозионное действие на материалы цистерн и
хранилищ.
В производстве термической фосфорной кислоты образуются сточные
воды, загрязнённые фосфором, которые нельзя без очистки сбрасывать в
общезаводскую канализацию. Это связано не только с тем, что фосфор
ядовит и его попадание в открытые водоёмы недопустимо, но и с тем, что
частицы фосфора, оседающие на стенках канализации коммуникаций и
стояков при понижении в них уровня воды, могут самовоспламеняться и
вызывать пожары и взрывы. Поэтому фосфорсодержащие стоки подвергают
тщательной очистке различными методами.
Содержание в сточных водах фосфорной кислоты также строго
регламентировано и не должно превышать предела растворимости основных
фосфатов кальция. Фосфорная кислота, попадая со стоками в открытые
водоёмы, вызывает усиленное развитие растительности, что в конце концов
нарушает установившееся равновесие и приводит к их зарастанию и
заболачиванию. Наблюдается также загрязнение коммуникаций, градирен и
других технологических аппаратов фосфатами и растительным илом.
Поэтому сточные воды надо тщательно освобождать от фосфорной кислоты
и фосфатов.
Способы очистки фосфорсодержащих сточных вод, разработанные на
окислении находящихся в воде взвешенных частиц фосфора кислородом
воздуха, хлором, азотной кислотой или каким-либо другим окислителем.
Другим вариантом очистки сточных вод является окисление в них
фосфора хлором. Взаимодействие фосфора и продуктов неполного его
окисления (Н3РО3) с хлором может быть описано следующими суммарными
уравнениями:
P4+10Cl2+16H2O=4H3PO4+20HCl
H3PO3+Cl2+H2O=H3PO4+2HCl
Производство термической фосфорной кислоты сжиганием жидкого
фосфора во всех своих разновидностях включает следующие
технологические процессы: сжигание жидкого фосфора; охлаждение газов;
гидратацию и абсорбцию окислов фосфора; конденсацию фосфорной
кислоты и улавливание туманообразной фосфорной кислоты.
Окисление фосфора, независимо от особенностей камер или башен
сжигания, во всех схемах производится кислородом воздуха. Гидратация
окислов фосфора парами воды, поступающей в газы из орошающей
жидкости, непосредственно связана с конденсацией фосфорной кислоты и
образованием тумана. Улавливание тумана фосфорной кислоты
производится в различных аппаратах, где разделение фаз происходит
механически или под влиянием электрической разности потенциалов.
Фосфорнокислотные системы разделяют на группы по способам охлаждения
газов:
1. Испарительные системы, в которых охлаждение газов производится в результате испарения воды.
2. Циркуляционные системы, в которых горячие газы отдают тепло циркулирующей фосфорной кислоте, а последняя охлаждается водой в выносных теплообменниках.
3. Теплообменные системы, в которых газы отдают тепло воде через теплопередающие стенки.
4. Комбинированные системы, в которых перечисленные приёмы охлаждения применяются одновременно или последовательно.
В настоящей работе представлена комбинированная теплообменно-испарительная система.
Форум
на память
