Термиялық фосфор қышқылы

Мазмұны

                                                                                                                     Беті

1.Кіріспе                                                                                                      

2.Негізгі бөлім.

2.1.Шикізат пен өнімге  сипаттама

2.1.1. Фосфор, қасиеттері.

2.1.2 Термиялық фосфор  қышқылы

2.1.3 Фосфорлы шлам

2.1.4.Күйдіргіш натр

3.Өндірістің сипаттамасы

3.1.Технологиялық үрдіс   пен схемаға сипаттама.

3.1.1 Темiржол цистерналарында сары фосфорды қабылдау түйiнiнің   жинақтары - фосфордың қоймасы.

3.1.2. Сары фосфордың  мөлшері және тұнба түзуі.

3.1.3. Қыздырылған фосфор қышқылын дайындалуы.

3.1.4. 87% қыздырылған фосфор қышқылының қоймасы.

3.1.5.Техника қауіпсіздігі.

4. Қорытынды.

5.Пайдалылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

«РФС» ЖШС  өндірісі 1960 жылы Лениниспрохим иститутының  жобасы бойынша 1960 жылы соғылды. Заводтың соғылу себебі Шымкент қаласының  фосфорит шикізаттарының маңына жақын  орналасуына байланысты. Себебі электроэнергия мен табиғи газ шикізатының арзан болып келді. 1961 жылы шикізатты өңдейтін қондырғылар мен аспаптар жылдам әкелініп қойылды. Бес жыл арасында бірінші кезекті комплекс фосфор өндірісі іске қосылды.

 Фосфор шикізатының  арзан болуының арқасында цех  өзінің алғашқы термиялық фосфор қышқылы , цинк фосфатын, реактивті натрийлі фосфор тұзын өнімін берді. 1975 жылы өзінің алғашқы синтетикалық жуғыш өнімін берді.

 Завод мынандай  өнімдер шығарды:

1. Сары фосфор шикізатты қайта өңдеу жолымен алды және фосфорды тауарлы өнім ретінде және жартылай өнім ретінде басқа өңдеуші заводтарға берді.

2. Феррофосфор- негізінен  темір мен фосфордан тұрады  және де шлак ,көбіне цемент  зауыты мен құрылыс материалдарын  шығаруда пайдалынады.

1969 жылы өзінің бірінші  рет реактивті фосфор тұзы мен цинк фосфиді өнімін берді.

 Реактивті фосфор  тұзының өндіріс комплексі – реактивті фосфор қышқылы бөлімі  квалификациясы «ч», «чда» ортофосфор қышқылы алу өндірісі 1987 жылы іске қосылды.

Зауыттың жұмыс істеу  қуаты 24470 , өнімі 85% Н3РО4, оның ішінде квалификациясы «ХЧ»ортофосфорлы,  «Ч» және «ЧДА» реактивті фосфор қышқылы  алынды. Термиялық фосфор қышқылын тазалауда сульфид  және күкіртті сульфид және күкіртті сутек түрінде мышьяк пен қорғасынды тұндыру жолы пайдаланды. Тұндырылған ерітіндіні қышқылдан фильтрлеу арқылы бөледі, ол артық күкіртсутектті қышқылдан ауамен үрлеу арқылы бөледі.

«КазНИИГипрофосфор»- мен  жұмыс документін істеп, бас жобалаушы  «КазНИИГипрофосфор» зауыттың техника-экономикалық деңгейі 1 категориялы «Ч», «ЧДА»  квалификациялы реактивті ортофосфор қышқылын алу өндірісінің  реконструкциясы 1987 ж. мақұлданды. 1987 ж. 11 желтоқсаннан бастап ЧПО «Фосфор» өндірісінің №917 келісім –шартында қаралып, олардың өтініші бойынша берілді

Өндірістің эксплуатацияға енгізілген жылы 1986 ж. Өндірістің қарқындылығы 27 000 т/жыл 87% термиялық қышқыл немесе  24 000 т/жыл қайта есептегендегі 100% Н₃РО₄. Қол жеткен қарқындылық 19690т/жыл 100% Н₃РО₄ немесе табиғи қышқыл 22600 т/жылына. Бір бөлімі технологиялық жіптен тұрады. Өндірістің үдерісі тоқтаусыз. Жұмыстың сызбалары КазНИИГипрофосфор орындаған. Бас жобалаушы және технологиялық бөлімнің жобалаушысы КазНИИГипрофосфор. Өндірістің технологиялық-экономикалық деңгейінің категориясы - бірінші.

НЕГІЗГІ БӨЛІМ.

 

Сары фосфор өндірісінде  қолданылатын шикізаттарды дайындау 

                                                    технологиялары.

 

            Әр өндіріс сапалы дайын өнім  алу үшін және технологиялық  процесс тиімді өту үшін қолданылатын  шикізаттарды дайындау және байыту  технологияларын өткізу қажет.  Осыған байланысты сары  фосфор өндірісінде негізгі шикізат ретінде фосфорит, ал қосымша материал ретінде кварцить және кокс қолданылады. Фосфорит пен кварциттің қазып алу және дайындау технологиялары өлшем белгілі ірілігіне байланысты бірдей деп атап шығуға болады. Яғни олардың өлшем белгілік ірілігі 10-50 мм дейін мемлекеттік стандарт және техникалық шарттар бойынша талаптанады. 10 мм төмен және 50 мм жоғары класты кесектердің ірілігі болуы мүмкін, бірақ олар да шектеледі. Ал дайындау технологиясы, яғни технология бойынша сары фосфор алыну алдында кварцит пен кокс қысқы кездерінде көбінесе кептіру сатысынан өткізу қажет, және ол саты айналмалы барабан пештерде өткізіледі. Температуралық тәртіп бойынша кептіруге берілетін жылулық агенттің температурасы 400-500° аспауы қажет, ал шығардағы температурасы 100° төмен болмауы қажет. Бұл сатыда кокс пен кварциттегі ылғалдылықты жою қажет және оның мазмұны 1% жоғары болмауы қажет. Тастанды газдар айналмалы пештен шыққан, циклондарда тазаланып ауаға тасталынады. Ал фосфорит жоғары температуралы  өңдеуден өтеді де бұл температура 900-1150°  болуы қажет және бұл температурада шикізаттардың құрғақтылығы ылғал жойылады, кальций және магний карбонаттары жойылады, күкіртті фторлы органикалық көміртекті және ұшпалы заттар бөлініп шығады. Фосфор өндірісіндегі ең зиянды заттарға карбонат пен ылғалдылықты айтуға болады.

(Mg)CaCO3 =CaO(MgO)+CO2

Яғни бұл жағдайда температуралық кендерді пештерде шикізатты өңдегенде  ылғал газ тәрізді фосформен  қосылып P4+6H2O =4PH3+3O2   және технология бойынша карбонат электр қуатын өте көп талап етеді. Фосфориттерді термиялық өңдеу іс жүзінде шахталы саңылаулы пештерде күйдіру  машиналарда шынжырлы және колошник типті, яғни колошникті ОК – 520/536 φ, в=3,2 м.Шынжырлы ОЦ – 1-85/115 φ, в=4 м. Және шикізатты термиялық өңдеу үшін 12 секциялы шахталы саңылаулы пештер қолданылады да оның ішінде де айтылған 900-1100° температураны сақтайды.

        Кесекті фосфориттерді  температураны қыздырған кезде  бірден көтеруге болмайды.Яғни 100-400°  дейін және одан жоғары температураға дейін бірден қыздырса кесектің ішіндегі ылғал буға айналып фосфориттің ішінде қысым пайда еткізеді және ол қысым шығу үшін жаңа кесектерді жарып жібереді. Фосфориттерді термиялық өңдеген жағдайда және оны техникалық үлгі бойынша дайындау сатысында 15-20%, ал кейбір жағдайда өңделіп жатқан шикізаттардың минерологиялық құрамына байланысты одан да көп 5 мм төмен майда ұсақтар пайда болады және оларды пайдалану үшін бірнеше кесекті технологиялар бар. Оларға:

1. Ұсақтарды <0.1 мм өлшемдегі белгіге дейін ұнтақтау және оның құрамы 0.074 мм>=70% болуы қажет. Ұнтақты дөңгештеу, яғни ұнтаққа ылғал қосып тарелкалы грануляторда дөңгештеп немесе гранулалар, окатыштар алу. Ылғалды байланыстырғыш ретінде тығыздығы 1.24 -1.30 г/см³ катрельді шаңның сулы ерітіндісі қолданылады немесе өндірістік су, сульфид спиртті ашытқы. Алынған ылғалды дөңгештерді шынжырлы және колошникті машиналардан өткізіледі және бұл машиналарда жүктеу, кептіру, күйдіру және температураны біркелкі сақтау және салқындату аймақтары бар.
2. Майда ұсақтарды агломераттау машиналарда майда ұсақтың құрамына 5-7% кокстың ұсағын қосып 6-8% дейін ылғалдап АКМ-312 типтік агломераттау машиналарда кесектеу.
3. Айналмалы барабан пештерде 1200-1250°  майда ұсақтарды балқыту нәтижесінде кесектеу.

 

Фосфордан фосфор қышқылын алудың ілімдік негізі және технологиясы.

 

    Фосфорды алу  үшін шикізат ретінде Са₃( РО₄ )₂ пайдаланылады.

Са₃( РО₄ )₂ – нан фосфорды алу көміртегімен тотықсыздану арқылы жүзеге асады:

 Са₃( РО₄ )₂ + 5С = Р₂ + 5СО + 3СаО

     Реакция  1100ºC-тан басталып 1400ºC-та анықталады. Көміртегі мөлшерінің көбеюіне байланысты Са₃( РО₄ )₂ тотықсыздануы өседі. Жоғары температурада 1500-1550ºC-та көміртегінің артық мөлшері әсері онша байқалынбайды, көміртегінің табиғаты көп әсер етеді. Графиттің кристалдары майда болған сайын оның химиялық белсенділігі жоғары болады. Көміртегі материалдарының тотықсыздандыру қабілеттілігіне байланысты мұнайлы кокс, графит, антрацит, металлургиялық кокс, ағашты көмір. Фосфорды алу үшін шихтаға флюс ретінде кремнезем қосады.

   Са₃( РО₄ )₂ + 2SiО₂ = Р₂ + 5СО + Са₃Si₂О₇

     Бұдан басқа  кремнеземмен бірге алюминий  силикатын қолда-нылады.

 Са₃( РО₄ )₂ + 3Аl₂О₃ = Р₂ + 5СО + 3( Аl₂О₃СаО)

     Реакцияға  кренеземнің қатысуы температураны  төмендетуге алып келеді. 1000ºС  шамасында болады.

 

Фосфаттан фосфор алу.

 

     1 сатылы  тотықтыру кезінде фосфордан  басқа көмертегі тотығы да  тотығады.

       Р₄ + 10СО + 10О₂ = Р₄О₁₀ + 10СО₂

Жоғары температурадағы  газды сумен әрекеттестіру нәти-жесінде 800 мың градус аралығында метафосфор қышқылы п.б. Яғни,

   Р₄О₁₀ + 2Н₂О = 4НРО₃

  Соңынан гидратациялану нәтижесінде тұман тәрізді орто-фосфор қышқылы п.б. Яғни,

   НРО₃ + Н₂О = Н₃РО₄

  Фосфордың басқа төменгі тотықтары сумен әрекеттесу кезінде фосфорлы және фосфорлық қышқылдардың түзілуін болдырмас үшін ауаны 2 есе артық алады. Ауа мен судың түрлі мөлшерінің және де температураның өзгеруіне байланысты суперфосфор қышқылын алуға болады. Бұл кезде платина, паладий, титан, және т.б. катализаторларды қолдану арқылы жетуге болады. Мысалы, 500-800ºС арасында үрдісті жүргізу арқылы сутегіні де алуға болады:

     Р₄ + 10Н₂О = Р₄О₁₀ + 10Н₂

     Ол кезде  су буының фосфорға қатынасы18/1 

 

Фосфор қышқылының қолданылуы.

     Фосфор  қышқылын көбінше тыңайтқыштар, фосфор құрамды тұздар, минералды  күрделі тыңайтқыштар және т.б. салаларда қолданылады. Тыңайтқыштар алуда көбінше экстракциялық фосфор қышқылын пайдаланыламыз. Себебі термиялық фосфор қышқылы таза және қымбат, ал экстракциялық фосфор қышқылы арзанырақ. Апатиттен күкірт қышқылын негізінен алынған экстракциялық фосфор қышқылының 25-32 % Р2О5 ; 0,5-1 % Fe2O3 ; 0,2-0,4%  Al2O3 ; 1,5-1,8 % F ; 1,8-2,8 % SO3 ; 0,1-1% Fe2O3 құрайды.

     Полугидратты  тәсілмен ( СаSO4·0,5Н2О ) алғанда Са  шоғырлан-ған экстракциялық фосфор  қышқылын алуға болады. Бұл 47-48 % Р2О5 ; 0,9-1 %-ға дейін R2О3, 0,2-0,4%  SO4 ; 0,7-0,8% F ; 0,1-0,2% СаО құралған. Бұл қышқылдарды жемдік фосфаттар мен тыңайтқыштар алуда көп қолданады

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.Шикізат пен өнімге  сипаттама

 

2.1.1. Фосфор, қасиеттері.

 

Қаратау кендерінен алынған фосфориттер фосфор алуға сай келмейді. Сондықтан кендерден алынған фосфориттерді аз ғана байытып негізгі минералдық Р2О5 құрамын көтереді. Бұл процесс пештің жұмысына және фосфордың сапасына әсерін тигізеді

Бастапқы шикізат  – фосфорит, кварцит және кокс қоймаға беріледі.Қоймадағы фосфоритті 10мм хөлшемге дейін майдалап 10мм төменгі түйіршіктерді ірілендіреді де, термиялық өңдеуге жіберіледі. Кварцит және коксты кептіріп, майдалап, елеп майда түйіршектерінен айырып, ал кокстың майда түйіршіктерін басқа зауыттарға жөнелтеді. Дайын фосфорит, кварцит, және коксты өлшеп, шихта түрінде пештің бункеріне беріледі.

Фосфор бірнеше модификациялық түрде болады. Негізгісі ақ (α , β), қара және күлгін. Табиғи фосфаттардан электрдің көмегімен алынатын ақ фосфор – улы, ауада өздігінен тұтанады. Рентгенді аморфты масса түріндегі шаң тәрізді фосфор, қара-қоңыр, әлсіз зат, тығыздығы-2,26г/см³. Ақ фосфордың тығыздығы-1,8г/см³; 44,1ºC-та балқиды; 280,5ºC-та қайнайды; балқу жылуы-0,156 ккал/г.атом; булану жылуы - 4 ккал/г.атом; жылу сыйымдылығы-25ºC-та 5,53 ккал/моль·град; -77ºC-тан температура төмендегенде α модифика-циялы ақ фосфор β модификациялы фосфорға айналады. Сұйық және бу тәрізді күйінде 800ºC-та Р₄ болады. Осы температура жоғарылағанда 2 атомға ыдырайды. 100ºC-та балқыған фосфор тығыздығы 1,7г/см³_, ал қайнау температурасында 1,5г/см³. Ақ фос-фордың өзіне тән иісі бар, қараңғыда жанады, суда ерімейді. Күкірт көміртегісінде, бензолда, толуолда және т.б. жақсы ериді. Жарықтың әсерінен сары-қоңыр түске боялады. Сондықтан техни-када сары фосфор деп аталады. Ауаның қатысуынсыз 270-300ºC-та қыздырғанда ақ фосфор қызыл фосфорға айналады. Ақ фосфор ауада өздігінен жануына байланысты оны суда сақтайды. Фос-форды өртегенде 5 тотықты фосфор ангидриді Р₂О₅ п.б. Фосфордың оттегімен әрекеттесуі кезіндегі реакция жылуы 360 ккал/г·моль. Номерлық жылу сыйымдылығы 24,1ккал/моль·град. Фосфор ангидриді қалыпты жағдайда ақ кристалданған зат. Ол гидроскопиялық 359ºC-та қайнайды. Фосфор ангидридінің буы димерленеді Р₄О₁₀. Фосфор ангидриді бірнеше модификация-ланады: ұшатын Р₄О₁₀ құрылымды димері, ұшпайтын координа-циялық құрылымды. Модификацияның түрлемдері тығыздығы-2,28-3,05 г/см³. Фосфор қышқылының гидратациялану кезінде фос-фор қышқылы түзіледі.

Фосфордан фосфор қышқылдарын  алуда қолданылады. Сонымен қатар таза фосфорды электроникадан жартылай өткізгіштер жасау үшін: бор, алюминий және сирек металдардың фосфориттер алуда қолданылады. Қызыл фосфорды сіріңке өндірісінде қолданылады. Одан басқа дәнекерлеу құралдарын алу үшін алюминий және мыс фосфориттерін қолданылады. Фосфор ангидриді фосфор қышқы-лын алудағы жартылай өнімнен басқа кептіруге арналған құралдар ретінде пайдаланады. Фосфор ангидридінен термиялық әдіс арқылы алынған фосфор қышқылын 100%-ды Р₂О₅ түрінде алады. Бұл алынған қышқыл фосфат алудағы фосфор қышқылды тұздар алуда және шоғырланған тыңайтқыштар алуда пайдаланады. Сонымен қатар термиялық фосфор қышқылын тағам, қант, керамика, шыны, текстиль т.б. Өндірістік салаларда қолданылады. Тағамдық өндірістерде: ішімдіктерге қышқылдық дәм беру үшін, қант рафинатты өндірісте қантты сироптардан тазалау үшін пайдала-нады. Тағамдық өндірісте қолданған фосфор қышқылындағы фосфордың адамға маңызды. Бұдан басқа тіс цементтен, фосфатты цементтен алуда пайдаланыды.