Процес концентрування фосфорної кислоти методом екстракції, страница 2

Потенціал цивілізації постійно розвивається, завдяки чому чисельність населення людства росте. Основним ресурсом, що забезпечує умови існування та розвитку сучасної цивілізації, стала енергія, за допомогою якої забезпечується не тільки виробництво продуктів харчування, але й задовольняються інші потреби людини.

На початок  20 ст. екстенсивне використання сільськогосподарських земель дозволяло забезпечувати продуктами харчування приблизно 1 млрд. жителів планети. Сьогодні чисельність населення Землі зросла більш, ніж у 6 разів, і забезпечення людей харчуванням зараз і в майбутньому неможливе без інтенсивної обробки сільськогосподарських земель. Це потребує використання мінеральних добрив, що забезпечують високі та стійкі врожаї. До основних елементів, які необхідні для забезпечення життєдіяльності рослин, відносять фосфор.

Для виробництва простих і складних фосфоровміщуючих добрив використовується фосфорна кислота. Ця речовина також широко використовується у потребах медицини, фармацевтики, оптики. Використовується на виробництві напівпровідникової електроніки та інших галузях промисловості. Але основне її виробництво націлене на задовільнення потреб сільського господарства.

В наш час економічно найбільш вигідним є екстракційний спосіб отримання фосфорної кислоти. Це зв’язано з меншим його питомим енерговикористанням, порівняно з термічним способом, і простою можливістю екстракційної очистки кінечного продукту.

Зменшення питомих енерговитрат при виробництві фосфорної кислоти позитивно діє не тільки на конкурентоздатність виробника, але й на зовнішнє середовище внаслідок зменшення викидів шкідливих речовин та емісії парникових газів.

Тому в даній роботі визначається енергозберігаючий потенціал на підприємстві, що працює, в економічно найбільш вигідному процесі виробництва фосфорної кислоти – екстракційному процесі.

Буде розглянута схема виробництва екстракційної фосфорної кислоти, що існує. Після проведення аналізу потоків та теплової енергії, що споживається, буде запропонований проект для переобладнання виробництва за допомогою встановлення нових теплообмінних апаратів.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА І ПРИЗНАЧЕННЯ ПРОЦЕСУ

Екстракція – перехід без перемішування одного чи кількох компонентів розчину з одної рідкої фази у контактуючу іншу фазу, що містить виборчий розчинник (екстрагент); один з массообмінних процесів хімічної технології. Використовується для окремого видалення, розділу та концентрації розчинених компонентів.

Екстрагенти забезпечують перехід цільових компонентів з тяжкої фази, яка найчастіше являє собою водний розчин, у легку фазу (зазвичай органічну рідину). Дві рідкі фази, що контактують, та цільовий компонент, що розподіляється між ними, утворюють екстракційну систему. Тяжка фаза вміщує тільки екстрагент (або суміш екстрагентів), чи являє собою розчин одного або кількох екстрагентів у розчиннику, який призначається для поліпшення фізичних (густина, в’язкість) та екстракційних властивостей екстрагентів. У якості розчинників використовують, як правило, рідини або їх суміші, які у тяжкій фазі майже нерозчинні та інертні відносно компонентів розчину, що необхідно окремо видалити. Інколи до компонентів розчину додають модифікатори, що підвищують розчинність компонентів, які підлягають екстракції, у тяжкій фазі, чи полегшують розшарування фаз.

До основних стадій екстракції відносять:

1) приведення до контакту та діспергування фаз;

2) розділ або розшарування фаз на екстракт (тяжка фаза) і рафінад (легка фаза);

3) виділення цільових компонентів з екстракту та регенерація екстрагенту, для чого, наряду з дистиляцією, найчастіше використовують реекстракцію (зворотній екстракції процес), обробляють екстракт водними розчинами речовин, які забезпечують повне переведення цільових компонентів у розчин або осад, та їх концентрування;

4) промивання екстракту для зменшення вмісту та видалення механічно захопленого вихідного розчину.

Після того, як будуть досягнуті необхідні показники окремого видалення, у будь-якому екстракційному процесі фази повинні бути розділені.