Экстракционный способ получения фосфорной кислоты

В технологии под фосфорной кислотой подразумевают ортофосфорную кислоту H₃PO₄ (P₂O₅·H₂O) с содержанием в ней 72,4% P₂O₅.

Экстракционный метод производства фосфорной кислоты основан на реакции разложения природных фосфатовсерной кислотой.

Сернокислотное разложение фосфата кальция представляет собой гетерогенный, необратимый процесс, протекающий в системе «твёрдое тело – жидкость» и описываемый уравнением:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 2H₃PO₄ + 3CaSO₄ + Q

В зависимости от концентрации фосфорной кислоты в системе и температуры протекания реакции образующийся сульфат кальция может при кристаллизации связывать разное количество воды. В связи с этим различают несколько вариантов экстракционного метода получения фосфорной кислоты.

Мы с вами рассмотрим полугидратный метод, в результате которого образуется полуводный кристаллогидрат сульфата кальция CaSO₄·0,5H₂O.

Процесс производства фосфорной кислоты данным методом является непрерывным (Рис. 6.5):

Рис. 6.5 Схема производства фосфорной кислоты экстракционным способом: 1 - бункер; 2 - ленточный весовой дозатор; 3 - экстракторы; 4 - ленточный вакуум-фильтр.

Если реакция разложения природного фосфата требует значительных временных затрат, то используют батарею из нескольких реакционных аппаратов, которые называются экстракторами.

Экстракторы это стальные чаны ёмкостью до 120 м³, выложенные кислотоупорными плитками и снабжённые мешалками.

Экстракторы расположены один выше другого и образуют каскад. Смесь серной кислоты и природный фосфат из бункера подаются в экстрактор. В течение 4 часов при 90ºС пульпа протекает последовательно через несколько экстракторов.

По мере прохождения пульпы через экстракторы образуется фосфорная кислота и завершается процесс кристаллизации сульфата кальция.

Из последнего экстрактора пульпа поступает на трёхсекционный вакуум-фильтр.

Ленточный фильтр представляет бесконечную перфорированную ленту, на которую натянуто фильтрующее полотно. Лента через отверстия общается с тремя вакуум-камерами, в которые собирается основной фильтрат – продукционная фосфорная кислота. Выход фосфорной кислоты достигает 95%.