Описание технологического процесса и схемы производства экстракционной фосфорной кислоты в полугидратном режиме

1.51.1  Проектная мощность производства

210 тыс. т/год 100% % Р₂О₅ в дигидратном режиме в составе двух самостоятельных технологических ниток мощностью по 105 тыс. т/год 100% % Р₂О₅.В 1985 году в цехе проведена реконструкция I технологической системы по переводу ее в полугидратный режим работы с мощностью 140 тыс. т/год 100% % Р₂О₅ . Исходные данные на реконструкцию выданы НИУИФом г. Москва. Проект реконструкции был выполнен ПКО ЧПО «Аммофос».

В 1987–19878 годах в цехе проведен первый этап реконструкции с увеличением проектной мощности цеха до 240 тыс. т/год 100% % Р₂О₅. В 1989–1990 годах проведен второй этап реконструкции с доведением мощности до 300 тыс. т/год 100% % Р₂О₅. Исходные данные на реконструкцию выданы НИУИФом г. Москва. Проект реконструкции выполнен ПКО ЧПО «Аммофос».

В 1999–2001 годах была восстановлена и проведена реконструкция I технологической системы с доведением мощности до 370 тыс. т/год 100% % Р₂О₅. Исходные данные на реконструкцию выданы Проблемной лабораторией ОАО «Аммофос». Проект реконструкции выполнен ПКО ОАО «Аммофос».

Ффосфорной кислотой принято называть ортофосфорную кислоту. Химическая формула - Н₃РО₄, молекулярная молярная масса 98 г/моль. Экстракционная упаренная фосфорная кислота массовой долей (52¸54)% % в пересчете на Р₂О₅ представляет собой маслянистую жидкость с сильно выраженными кислотными свойствами зеленовато-коричневого цвета, негорючая, не образует при нагревании взрывоопасных смесей, хорошо растворима в воде в любых пропорциях.

Неупаренная фосфорная кислота полугидратного экстракционного процесса должна соответствовать следующим нормам:

·  Массовая доля Н₃РО₄ в жидкой фазе в пересчете на Р₂О₅ - (36,0¸37,0)%%

4Описание технологического процесса и схемы производства

Технологическая схема производства экстракционной фосфорной кислоты в полугидратном режиме предусматривает:

·подачу сырья в экстрактор, разложение апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот в экстракторах поз. Р‑119, Р‑120 I^ой технологической системы и поз. Р‑219, Р‑220 II^ой технологической системы с получением экстракционной пульпы – раствора фосфорной кислоты массовой долей не менее 36,0% %, сульфата кальция в полугидратной форме – СaSO₄×0,5H₂O, с выделением зоны дозревания кристаллов фосфополугидрата сульфата кальция и воздушным охлаждением пульпы;

·разделение жидкой и твердой фаз экстракционной пульпы на карусельных вакуум‑фильтрах поз. Ф‑127, Ф‑227, Ф‑327 с двукратной промывкой противотоком фосфогипса от фосфорной кислоты и складирование фосфорной кислоты массовой долей не менее 36,0% % Р₂О₅;

·концентрирование раствора фосфорной кислоты массовой долей не менее 36,0% % Р₂О₅ до концентрации не менее 52,0–54,0% % Р₂О₅ в вакуум‑выпарных установках ВВУ №1¸7, складирование готовой продукции и передачу ее потребителям;

·очистку (абсорбцию) фторсодержащих газов: от экстракторов поз. Р‑119, Р‑120, Р‑219, Р‑220, карусельных вакуум‑фильтров поз. Ф‑127, Ф‑227, Ф‑327 вакуум‑выпарных установок ВВУ №1¸7, баковой аппаратуры цеха с получением кремнефтористоводородной кислоты, передаваемой на станцию нейтрализации;

·гидроудаление фосфополугидрата (CaSO₄×0,5Н₂О) в шламонакопитель N2, 3 с предварительным смешением с пульпой гидроудаления фосфогипса дигидратного процесса и репульпацией фосфополугидрата осветленной водой гидроудаления при соотношении жидкой и твердой фаз пульпы 3¸5:1 нейтрализацией остаточной кислотности пульпы известковым молоком до рН=6,0‑8,5.

·  Массовая доля сульфатной серы в пересчете на SO₃  - не более 2,5% %

·  Массовая доля фтора - (1,5¸2,0)% %

·  Массовая доля твердых веществ - не более 1,5% %

·  Плотность раствора фосфорной кислоты - не менее 1,400 г/см³

Продукционная упаренная экстракционная полугидратная фосфорная кислота должна соответствовать требованиям СТП 113‑00203648‑098‑2000 для внутризаводского потребления и ТУ 6‑08‑342‑76 с изменениями №1,  2,  3, 4, 5, 6, 7 при отгрузке на сторону, а именно:

·  Массовая доля Н₃РО₄ в жидкой фазе в пересчете на Р₂О₅ ³ 52,0% %

·  Массовая доля сульфатной серы в пересчете на SO₃  - не более 34,5% %[1]

·  Массовая доля твердых веществ - не более 4,5% %

·  Плотность раствора фосфорной кислоты - (1,670¸1,700) г/см³

4.1Химизм и теоретические основы процесса

Разложение апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот в полугидратном режиме протекает по реакциям:

4.1.1.  Ca₅F(PO4)₃ + nH₃PO₄ ® 5Ca(H₂PO₄)₂ + (n‑7)H₃PO₄ + HF + Q₁

                            +

4.1.2.  5Ca(H₂PO₄)₂ + 5H₂SO₄ +2,5H₂O ® 5CaSO₄×0,5H₂O +10H₃PO₄ +Q₂

4.1.3.  Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+nH₃PO₄+2,5H₂O®5CaSO₄×0,5H₂O+(n+3)H₃PO₄+HF+Qp,

где: Qp – теплота реакции 349,78 кДж/моль (83,54 ккал/моль)

Примеси, присутствующие в апатитовом концентрате, разлагаются по следующим реакциям:

Нефелин:

4.1.4.  Na₂O×K₂O×Al₂O₃×2SiO₂+5H₂SO₄®Na₂SO₄+K₂SO₄+Al₂(SO₄)₃+2SiO₂+5H₂O

Глауконит:

4.1.5.  K₂O×Al₂O₃×SiO₂×2H₂O + 4H₂SO₄ ® K₂SO₄ +Al₂(SO₄)₃ +2SiO₂ + 6H₂0