Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне агентство з освіти
державний технічний університет
кафедра хімічної технології
Курсова робота
з дисципліни В«Загальна хімічна технологія В»
на тему: В«Виробництво, технологічні властивості та застосування фосфорної кислоти В».
2007
Введення
Фосфорна кислота має велике значення як один з найважливіших компонентів харчування рослин. Фосфор використовується рослинами для побудови своїх самих життєво важливих частин - насіння і плодів.
Похідні ортофосфорної кислоти дуже потрібні не тільки рослинам, а й тваринам. Кістки, зуби, панцири, пазурі, голки, шипи у більшості живих організмів складаються, основному, з ортофосфату кальцію. Крім того, ортофосфорна кислота, утворюючи різні з'єднання з органічними речовинами, активну участь у процесах обміну речовин живого організму з навколишнім середовищем. В результаті цього похідні фосфору зберігають у кістках, мозку, крові, в м'язових і сполучних тканинах організмів людини і тварин. Особливо багато ортофосфорної кислоти в складі нервових (мозкових) клітин, що дозволило А.Є. Ферсману, відомому геохимику, назвати фосфор "елементом думкиВ».
Отримання фосфорної кислоти останнім часом перетворюється в важлива ланка всієї галузі, пов'язаної з виробництвом добриві. Відомо, що ортофосфорна кислота (Р 2 Про 5 В· ДТ 2 О) при нагріванні піддається дегідратації, перетворююся на пирофосфорной кислоту Р 2 Про 5 В· 2Н 2 О. Подальша дегідратація може призвести до утворення тріполіфосфорной ЗР 2 Про 5 В· 5НО та інших поліфосфорних аж до метафосфорной кислоти НРО 3 і її полімерів (Р 2 О5 В· Н 2 О) П . У виробництві цю суміш називають суперфосфорної кислотою. Вона містить до 80% Р 2 Про 5 , що перетворює її в цінну сировину для одержання висококонцентрованих фосфорних і складних добрив.
Для цих цілей щорічно видобувається в усьому світі фосфоровмісних руди близько 100 млн. т. Фосфорні добрива не тільки сприяють підвищенню врожайності різних сільськогосподарських культур, але й надають рослинам зимостійкість і стійкість до інших несприятливих кліматичних умов, створюють умови для більш швидкого дозрівання врожаю в районах з коротким вегетативним періодом. Вони також сприятливо діють на грунт, сприяючи її структурування, розвитку грунтових бактерій, зміни розчинності інших що містяться в грунті речовин та придушенню деяких які виникають шкідливих органічних речовин.
Чимало ортофосфорної кислоти споживає харчова промисловість. Справа в тому, що на смак розбавлена ​​ортофосфорна кислота дуже приємна і невеликі її добавки в мармелади, лимонадів і сиропи помітно покращують їх смакові якості. Цікаві і інші застосування ортофосфорної кислоти в промисловості. Наприклад, було відмічено, що просочування деревини самої кислотою і її солями роблять дерево негорючим. На цій основі зараз виробляють вогнезахисні фарби, негорючі фосфодревесние плити, негорючий фосфатний пінопласт і інші будівельні матеріали.
У 2005 р. світове виробництво фосфорної кислоти досягло 34.6 млн. т Р2О5, збільшившись на 3,6% в порівнянні з рівнем 2004 р. Світова торгівля фосфорної кислотою в 2005 р. виріс на 3% - до 5,0 млн. т Р2О5.
В період з 2006 по 2010 рр.. світові потужності з виробництва фосфорної кислоти зростуть, згідно з прогнозом, на 5,4 млн. т і досягнуть значення в 48.5 млн. т Р2О5 до 2010 м. Основні проекти по їх збільшенню будуть здійснені в Алжирі, Китаї, Єгипті, Марокко, Росії, Саудівської Аравії та Тунісі.
Світові поставки фосфорної кислоти оцінюються в 35,4 млн. т в 2006 р. і досягнуть 40,7 млн. т Р 2 Про 5 в 2010 (середнє щорічне зростання - 3,7%). Приймаючи в розрахунок використання фосфорної кислоти для виробництва добрив і в інших цілях, середня світова потреба в ній буде рости на 3,3% на рік і до 2010 р. досягне 38,7 млн. т Р2О5. До 2010 р. перевищення пропозиції фосфорної кислоти над попитом подвоїться і досягне 2,0 мл т Р 2 Про 5 через введення в дію нових потужностей.
За оцінці Сільськогосподарського Комітету IFA світова потреба у фосфорних добривах (Р 2 Про 5 ) в 2005 р. календарному році складе 37,7 млн. т Р 2 Про 5 , що на 3% більше рівня 2006 р. До 2010 р. світова потреба у фосфорних добривах повинна досягти 41,5 млн. т Р 2 Про 5 (щорічний приріст після 2007 р. - 2,5%).
Різні солі фосфорної кислоти широко застосовують у багатьох галузях промисловості, в будівництві, різних областях техніки, в комунальному господарстві і побуті, для захисту від радіації, для пом'якшення води, боротьби з котельної накипом і виготовлення різних миючих засобів.
Фосфорна кислота, конденсовані кислоти і дегідротірованние фосфати служать каталізаторами в процесах дегідратірованія, алкілування й полімеризації вуглеводнів.
Все це дозволяє зробити висновок, що фосфорна кислота є необхідною сировиною не тільки в хімічній промисловості, але і в харчовій.
1. Синтез ХТС
1.1 Обгрунтування створення ефективної ХТС
1.1.1 Виробництво фосфорної кислоти екстракційним методом
У технології під фосфорною кислотою увазі ортофосфорну кислоту Н 3 Р0 4 (Р 2 0 5 - ДТ 2 0) з вмістом в ній 72,4% Р 2 Про 5 . ортофосфорна кислота являє собою безбарвні кристали з температурою плавлення 42,4 В° С, гігроскопічні і розпливаються на повітрі. У переохолодженому стані - це густа масляниста рідина густиною 1,88 т/м 3 . Змішується з водою у всіх відносинах. При нагріванні піддається дегідратації з утворенням поліфосфорних кислот різного складу (Р 2 О5 В· n Н 2 О), де n <3; пирофосфорной Н 4 Р 2 Про 7 (Р 2 Про 5 В· 2Н 2 О), тріполіфосфорной Н 5 Р 3 Про 10 (ЗР 2 Про 5 В· 5Н < sub> 2 0) і т.д. Технічна поліфосфорна кислота, що містить 70 - 80% Р 2 Про 5 і відома під назвою суперфосфорної кислоти, має щільність 1,8 - 2,0 т/м 3 і температуру затвердіння 3 - 8 В° С. Високий вміст P 2 O 5 і здатність утворювати розчинні комплексні сполуки, дозволяє використовувати суперфосфорної кислоту для одержання висококонцентрованих рідких і твердих фосфорних добрив.
1.1.2 Фізико-хімічні основи процесу
Екстракційний метод виробництва фосфорної кислоти заснований на реакції розкладання природних фосфатів сірчаної кислотою. Процес складається з двох стадій: розкладання фосфатів і фільтрування утворилася фосфорної кислоти і промивки сульфату кальцію водою.
сірчанокислотного розкладання фосфату кальцію являє гетерогенний необоротний процес, що протікає в системі В«тверде тіло - рідина В»і описуваний рівнянням:
Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 5H 2 SO 4 + NH 3 PO 4 + 5mH 2 O = (n + 3) Н 3 РВ 4 + 5CaSO 4 В· MH 2 O + HF
Для зручності запису і спрощення розрахунків формула подвійної солі фторапатіта 3Са 3 (РВ 4 ) 2 В· СаF 2 записується у вигляді Ca 5 (PO 4 ) 3 F.
Частина утворилася фос...
