Проблемы, возникающие в процессе выпаривания экстракционной фосфорной кислоты и методы их решения | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №9 (113) май-1 2016 г.

Дата публикации: 30.04.2016

Статья просмотрена: 215 раз

Библиографическое описание:

Рудаков Е. В. Проблемы, возникающие в процессе выпаривания экстракционной фосфорной кислоты и методы их решения // Молодой ученый. — 2016. — №9. — С. 283-284. — URL https://moluch.ru/archive/113/29269/ (дата обращения: 17.08.2018).



Ключевые слова: фосфорная кислота, выпаривание, отложения, теплообменник.

Наиболее популярным способом получения концентрированной фосфорной кислоты на данный момент является экстракционный способ, основанный на разложении природных фосфатов различными кислотами, в основном серной, а также, хотя и в гораздо меньшей степени, азотной и соляной, отделении слабого фильтрата и дальнейшего упариванием из него воды.

Упаривание раствора слабой фосфорной кислоты (от 25–32 % Р2О5 до 54–56 % Р2О5) является наиболее энергоемкой и тяжелой частью экстракционного процесса ввиду воздействия на оборудование высоких температур и вакуума.

Большинство конструкционных материалов подвергается интенсивной коррозии под воздействием горячей фосфорной кислоты, содержащейся в растворе непрореагировавшей в процессе экстракции серной кислоты и выделяющихся при проведении выпаривания фтористых соединений (HF и SiF4).

В то же время большинство аппаратов, использующихся для концентрации кислоты в существующих производствах, уже морально и технически устарело и работает на завышенных по сравнению с проектными мощностях.

В связи с этим повышается механический износ выпарных и нагревательных элементов, что в свою очередь приводит к уносу кислоты и паров в окружающую среду через неплотности между соединяемыми частями оборудования и уносу брызг кислоты в систему абсорбции, что вызывает попадание P2O5 в кремнефтористоводородную кислоту (КФВК), получаемую в абсорбере. КФВК используется для получения фторида алюминия — важного полупродукта в алюминиевом производстве. Наличие же оксида фосфора в продукционной КФВК приводит к ее отбраковке.

Еще одним следствием слабого технического развития вакуум-выпарных установок (ВВУ) является малая скорость выхода ВВУ на режим после остановки, что значительно снижает объем продукционной фосфорной кислоты.

Затрудняет ведение процесса выпаривания отложение на стенках аппаратуры осадков карбоната и силиката кальция. Осадки плакируют (инкрустируют) греющие поверхности, уменьшая коэффициент теплопередачи от теплоносителя к нагреваемому раствору и повышенной коррозии нагревательных элементов. Поэтому необходима регулярная химическая либо механическая очистка нагревательных поверхностей.

Существующие способы химической очистки либо малоэффективны, либо чрезвычайно дороги. Механическая же очистка приводит к износу графитовых блоков теплообменников, все еще достаточно распространённых на данный момент, а также требует остановки системы на довольно продолжительное время.

По результатам проведенного анализа были выведены следующие условия для максимального улучшения качества работы вакуум-выпарной установки фосфорной кислоты и снижения расходов:

  1. Использование дешевого отбросного пара сернокислотного производства для проведения процесса выпаривания.
  2. Осуществление процесса по циркуляционной схеме (слабую экстракционную кислоту смешивают с большим количеством концентрированной кислоты, выходящей из выпарного аппарата) для уменьшения инкрустации греющих трубок.
  3. Применение принципиально новых материалов для изготовления выпарных аппаратов.
  4. Применение оребренных металлических труб в теплообменниках вместо непрочных графитовых блоков.
  5. Введение в слабую фосфорную кислоту антискалантов для уменьшения отложений.
  6. Проведение в промежутках между механическими чистками оборудования более быстрой химической или ультразвуковой очистки.

Литература:

  1. Bernard L. The use of carbon fiber reinforced DIABON® graphite tubes in shell and tube phosphoric acid evaporators. Clearwater, Florida, 2009. 13 p.
  2. Carr J. et al. Scale controlling chemical additives for phosphoric acid production plants. Procedia Engineering, 2013. pp. 233–242.
  3. Evangelidou M., Esawy M., Malayeri M. R. Impact of thermal shock on fouling of various structured tubes during pool boiling of CaSO4 solutions. Proceedings of International Conference on Heat exchanger Fouling and Cleaning — 2011. Crete Island, Greece, 2011. pp. 366–372.
  4. Kayar K., Perrot V. Metallic Heaters for Phosphoric Acid Evaporation. — Procedia Engineering, 2013. pp. 291–301.
  5. Kieser B., Phillon R., Smith S., McCartney T. The application of industrial scale ultrasonic cleaning to exchangers. Proceedings of International Conference on Heat exchanger Fouling and Cleaning — 2011. Crete Island, Greece, 2011. pp. 336–338.
Основные термины (генерируются автоматически): слабая фосфорная кислота, фосфорная кислота.


Ключевые слова

выпаривание, фосфорная кислота, отложения, теплообменник.

Похожие статьи

К вопросу о расчетах множественных химических равновесий

Ключевые слова: химическое равновесие, равновесная концентрация, константа ионизации, слабая кислота, слабое основание, ступенчатая диссоциация, материальный баланс, фосфорная кислота, гидрат аммиака, константа автопротолиза, ионное произведение воды...

Использование разносоставных фосфорных удобрений

Источниками фосфора для растений являются фосфаты почвы и удобрений. В материнских горных породах фосфорная кислота входит во многие фосфорсодержащие минералы, среди которых основное место занимает фторапатит.

Изучение физико-механических свойств одинарного фосфорного...

фосфатное сырье, экстракционная фосфорная кислота, удобрение, массовое соотношение, пылевидная фракция, влажность пульпы, фосфорная кислота, двухвальный шнек-смеситель...

Преимущества ортофосфорной кислоты | Статья в журнале...

Проблемы, возникающие в процессе выпаривания экстракционной фосфорной кислоты и методы их решения. Известковые составы с применением модифицирующей добавки на основе золя кремниевой кислоты.

Коррозионная стойкость СВС- металлокерамического композита...

TiN в тройной смеси серная кислота-фосфорная кислота-вода, которая, например, является основной агрессивной средой в производстве экстракционной фосфорной кислоты.

Физико-химические свойства редкоземельных элементов...

Слабое взаимодействие наблюдается с фосфорной кислотой, плавиковой кислотой и гидроокисью натрия. Аналогичные химические свойства проявляются и у других лантаноидов.

Эффект влияния концентрации оксида магния на...

Применение фосфорной кислоты на кизельгуре приводит к получению смеси, обогащенной о-цимолом [4]. Использование AlCl3 дает смесь, обогащенную м-изомером и практически не содержащую о-изомер.Детальные исследования показали...

Преимущества и недостатки способов получения...

Кислые катализаторы представлены, как правило, фосфорной кислотой, например, так называемой «твердой фосфорной кислотой», которая нашла наибольшее распространение в мире.

Статьи по ключевому слову "фосфорная кислота" — Молодой...

"фосфорная кислота": Молодой учёный №16 (150) апрель 2017 г. — Белов Д. В.

Проблемы, возникающие в процессе выпаривания экстракционной фосфорной кислоты и методы их решения.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

К вопросу о расчетах множественных химических равновесий

Ключевые слова: химическое равновесие, равновесная концентрация, константа ионизации, слабая кислота, слабое основание, ступенчатая диссоциация, материальный баланс, фосфорная кислота, гидрат аммиака, константа автопротолиза, ионное произведение воды...

Использование разносоставных фосфорных удобрений

Источниками фосфора для растений являются фосфаты почвы и удобрений. В материнских горных породах фосфорная кислота входит во многие фосфорсодержащие минералы, среди которых основное место занимает фторапатит.

Изучение физико-механических свойств одинарного фосфорного...

фосфатное сырье, экстракционная фосфорная кислота, удобрение, массовое соотношение, пылевидная фракция, влажность пульпы, фосфорная кислота, двухвальный шнек-смеситель...

Преимущества ортофосфорной кислоты | Статья в журнале...

Проблемы, возникающие в процессе выпаривания экстракционной фосфорной кислоты и методы их решения. Известковые составы с применением модифицирующей добавки на основе золя кремниевой кислоты.

Коррозионная стойкость СВС- металлокерамического композита...

TiN в тройной смеси серная кислота-фосфорная кислота-вода, которая, например, является основной агрессивной средой в производстве экстракционной фосфорной кислоты.

Физико-химические свойства редкоземельных элементов...

Слабое взаимодействие наблюдается с фосфорной кислотой, плавиковой кислотой и гидроокисью натрия. Аналогичные химические свойства проявляются и у других лантаноидов.

Эффект влияния концентрации оксида магния на...

Применение фосфорной кислоты на кизельгуре приводит к получению смеси, обогащенной о-цимолом [4]. Использование AlCl3 дает смесь, обогащенную м-изомером и практически не содержащую о-изомер.Детальные исследования показали...

Преимущества и недостатки способов получения...

Кислые катализаторы представлены, как правило, фосфорной кислотой, например, так называемой «твердой фосфорной кислотой», которая нашла наибольшее распространение в мире.

Статьи по ключевому слову "фосфорная кислота" — Молодой...

"фосфорная кислота": Молодой учёный №16 (150) апрель 2017 г. — Белов Д. В.

Проблемы, возникающие в процессе выпаривания экстракционной фосфорной кислоты и методы их решения.

Задать вопрос