Метафосфорная кислота - полимерное соединение (НРО3)п, представляющее собой вязкую, клейкую массу, обусловленную переплетением молекул (полимерных) этой кислоты. Метафосфорная кислота при сильном нагревании улетучивается, не переходя в ангидрид.
В СФК, содержащей 72 % Р2О5, полученной из экстракционной фосфорной кислоты, примерно от 25 % до 50 % кислот находится в полиформах. В ней также присутствуют соли фосфорной и полифосфорных кислот и примеси из исходной кислоты. Наличие органических примесей в ЭФК придает СФК черный цвет. Для получения СФК перед упариванием ЭФК должна быть очищена от органических примесей.
ЭФК, содержащая более 0,3 % MgO, непригодна механических примесей до содержания не более 0,15 % твердых взвесей.
Кроме основных процессов: выделения воды из раствора, отрыва молекулярной воды и образования различных форм поликислот (пиро-, триполи-, мета-, тетраполифосфорной и др.) при массовой доле Р2О5 выше 65 % могут осаждаться конденсированные фосфорные кислоты.
Образование и рост количества осадков увеличивается при наличии местных (локальных) перегревов СФК, а также с увеличением продолжительности процесса концентрирования при постоянной температуре.
Примеси железа и алюминия, содержащиеся в исходной ЭФК, в суперфосфорной кислоте присутствуют в виде фосфатов, которые образуют растворимые комплексы с полифосфорными кислотами ("хелаты"). Эти вещества имеют состав: (Al, Fe)Н2Р3О10 при атомном соотношении Al : Fe = 2. Они нерастворимы в воде, минеральных кислотах, в 30 %-ной фтористоводородной кислоте (НF), но легко растворимы в "крепком" каустике.
Под действием влаги они гидролизуются до ортофосфатов железа и алюминия. При комнатной температуре переходят в соединения
(Fe, Al)Н2Р3О10*2Н2О.
Ионы SO4, присутствующие в исходной ЭФК, остаются большей частью в суперфосфорной кислоте, тогда как соединения фтора при концентрировании выделяются в газовую фазу и удаляются в виде водного раствора, уменьшая содержание фтора в суперфосфорной кислоте.
При перегреве СФК возможно образование и метафосфатов с общей формулой (Fe,AlРО3)3.
Установлено, что температура, при которой происходит выделение из СФК осадков, зависит, в первую очередь, от скорости нагревания последней.
Эта зависимость описывается уравнением:
V = 3.25 * 10000*Т * Т – 1,72 * 0,01 * Т – 23,1
где V - скорость нагрева, °/мин;
Т - температура образования твердой фазы, °С;
Степенью конверсии (или полимеризации) СФК - R называют отношение % полиформ к общему содержанию Р2О5 в СФК
% Р2О5 общ. - % Р2О5 орто
R = %
Р2О5
общ.
Концентрирование экстракционной фосфорной кислоты с массовой долей Р2О5 не менее 52,0 % до суперфосфорной кислоты с массовой долей от 68 % до 72 % осуществляется путем удаления части воды из исходной кислоты, за счет испарения ее под вакуумом в выпарном аппарате (контуре) с принудительной циркуляцией.
Контур концентрирования включает: сепаратор поз. Е101, циркуляционный насос поз. РА101, выносной теплообменник поз. НЕ101 и соединяющие их трубопроводы ТС101А, ТС101В.
Фосфорная кислота, циркулирующая через трубное пространство теплообменника, нагревается за счет скрытого тепла конденсации пара. Охлаждаясь затем в сепараторе, кислота выделяет часть энергии в виде пара, который конденсируется затем в поверхностном конденсаторе поз. CB101.
В «зону 100» пар поступает с давлением 2,5 ÷ 2,8 МПа (прибор поз. РIRA1060) и температурой 230 ¸ 280 °С (прибор поз. TIRA1060) после редукционно - охладительной установки (РОУ) на ТЭЦ. Перед подачей в теплообменник поз. НЕ101 пар проходит баллон поз. ТК102.
В баллон поз. ТК102 самотеком поступает конденсат пара из теплообменника поз. НЕ101. Уровень (поз. LCSA1020) в баллоне поз. ТК102 регулируется автоматически клапаном, установленным на трубопроводе выхода конденсата из баллона поз ТК102.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.