Технология производства фосфорной кислоты

Получение экстракционной фосфорной кислоты

Экстракционный методпроизводства фосфорной кислоты основан на реакции разложения природных фосфатов серной кислотой. Процесс состоит из двух стадий: разложении фосфатов и фильтровании образовавшейся фосфорной кислоты и промывки сульфата кальция водой.

Са5(РО4)3F + 5Н24 + nН3РО4+ 5mН2О= (n+3)Н3РО4 +5СаSО4 * mН2О +НF (2.5.1)

Часть образовавшейся фосфорной кислоты возвращается в процесс. Фактически фосфат разлагается смесью серной и фосфорной кислот.

В зависимости от температуры и концентрации фосфорной кислоты, находящийся в равновесии с ней в твердой фазе сульфат кальция существует в трех формах: ангидрита СаSО4, полугидрата СаSО4 * 0.5Н2О и дигидрата или гипса СаSО4 * 2Н2О. При осаждении сульфата кальция из фосфорнокислых растворов вначале выделяется наиболее растворимый полугидрат, который затем превращается в стабильную при данных условиях форму, обладающую меньшей растворимостью. Это превращение происходит путем постепенного растворения полугидрата и одновременной кристаллизации из растворов гипса или ангидрита.

Основой для выбора технологических параметров процесса разложения фосфатов серной кислотой являются свойства системы СаSО4–Н3РО4–Н2О, в которой СаSО4 может существовать в трех формах: безводной и двух кристаллогидратов (СаSО4, СаSО4 * 0.5Н2О и СаSО4 * 2Н2О).

В соответствии с этим различают три режима экстракции фосфорной кислоты: дигидратный, полугидратный и ангидритный. Наиболее распространен дигидратный метод, который осуществляют при 65-800С, получая кислоту с концентрацией до 30-32% Р2О5. Нашел применение и полугидратный режим, осуществляемый при 90–1050С и позволяющий производить кислоту, содержащую до 50% Р2О5. Все шире распространяются комбинированные полугидратно-дигидратные способы экстракции, в которых сначала выделяют полугидрат, а затем, охлаждая и разбавляя суспензию, перекристаллизовывают его в гипс. Такие способы позволяют получать концентрированную (до 50%) кислоту при высокой степени использования сырья.

Принципиальные схемы производства экстракционной фосфорной кислоты дигидратным и полугидратным методами идентичны. Однако полугидратный метод позволяет получить более концентрированную кислоту, снизить потери сырья и обеспечить более высокие интенсивность и производительность аппаратуры. Принципиальная схема производства экстракционной фосфорной кислоты полугидратным методом приведена на рисунке.

Высокая степень разложения фосфатов, равная 0.99 дол.ед., достигается всего за 1-1.5 часа. Практически процесс экстракции продолжается до 4-8 часов. Это необходимо для образования крупных кристаллов сульфата кальция, которые легко фильтруются и промываются для извлечения фосфорной кислоты небольшим количеством воды.

Н24 Н2О

ПРОМЫВКА


ФИЛЬТРОВАНИЕ


КИСЛОТНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ

Са5F(РО4)3 СаSО4 *0.5Н2О

Н3РО4 Н3РО4

АБСОРБЦИЯ ФТОРИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ


УПАРИВАНИЕ

Н2SiF6

Н3РО4 на склад

Отходящие газы