|
|
Производство элементарного фосфора.NaH2PO4 = (NaPO3)n 2NaPO3 + C = P2 + Na2O + 2CO Метод Шееле: Ca3 (PO4) 2 + H2SO4 = Ca (H2PO4)2 + 2CaSO4 Ca (H2PO4)2 = Ca (PO3)2 + 2H2O 3 Ca (PO3)2 + 10 C = Ca3 (PO4)2 + P4 + 10 CO Метод Велера (1829г): Ca3 (PO4)2 + nSiO2 + 5C = 3CaO∙nSiO2 + P2 + 5CO Солт предложил в 1831г получать из белого фосфора спички. В 1834г в Германии был построен первый завод по производству фосфора. Из красного фосфора в 1855г были созданы безопасные спички. Доменная печь.
Основной недостаток низкая концентрация паров фосфора в отходящем газе. Для получения фосфора было предложено использовать электрические печи.
Сырьем для получения элементарного фосфора служат природные фосфаты, чаще всего фосфориты. Ca3 (PO4)2 + 5C = 3CaO + P2 + 5CO (при 1100 0С) Все компоненты р-ции при 1100 0С представляют собой твердые вкщества. tПЛ (Ca3 (PO4)2) = 1775 0C; tПЛ (CaO) =2580 0C Эта р-ция твердофазная, она протекает с очень малой скоростью, следовательно необходимо перевести один из компонентов в газовую среду. Чтобы интенсифицировать процесс, нужно вывести CaO. При этом используют кремнезем: Ca3 (PO4)2 + nSiO2 + 5C = 3CaO∙nSiO2 + P2 + 5CO Роль кремнезема: связывание СаО в виде силиката, который является легкоплавким соединением. В присутствии кремнезема СаО связывается и выводится из реакционной зоны в виде расплава. В присутствии расплава фосфаты Са диссоциируют и распадаются в расплаве. При высоких температурах происходит частичная диссоциация: Ca3 (PO4)2 = 3CaO + 2PO + ½ O2 Ca3 (PO4)2 = 3CaO + 2PO + 1.5 O2 Данный процесс восстановления протекает в расплаве. При взаимодействии СаО с кремнеземом: CaO + nSiO2 = CaO∙nSiO2 2PO2 + 4C = P2 + 4CO 2PO + 2C = P2 + 2CO Температура кипения фосфора 280 0С. Фосфор при этом испаряется, переходит в паровую фазу и выносится из печи вместе с отходящими газами. Появляется возможность осуществить процесс восстановления в непрерывном режиме. Т.к. Ca3 (PO4)2 растворяется в расплаве, то поверхность контакта углерода с Ca3 (PO4)2 будет больше, чем с твердыми веществами. Происходят и побочные р-ции. В природном фосфате есть примеси: СаСО3, МgСО3, Fe2O3. СаСО3 = СаО + СО2 – Q МgСО3 = MgO + СО2 – Q СО2 + C = 2CO Нужно затратить большое количество энергии. В присутствии карбонатов увеличить расход восстановителя (С). Карбонаты нужно удалить путем прокалки шихты. Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO 2Fe + P2 = 2FeP (Fe2P) В присутствии Fe2O3 увеличивается расход С, также большие потери фосфора. Очистить полностью природные фосфаты от Fe2O3 нельзя, поэтому FeP является побочным продуктом. SiO2 + C = SiO + CO SiO2 + 2C = Si + 2CO SiO2 + 3C = SiC + 2CO Si + Fe = FeSi Эти р-ции протекают в незначительной степени. Если использовать влажную шихту, то пары Р при температуре 400 – 600 0С взаимодействуют с водными парами с образованием Р4О6 и Н2, т.е: Р4 + 6H2O = Р4О6 + 6H2 Р4О6 + H2O = 4H3PO4 4H3PO4 = 3H3PO4 + PH3 (фосфин)
Требования: - минимальное содержание карбонатов, Fe2O3 - влажность шихты д. быть минимальной Определяющее влияние на пр-сс восстановления оказывает кремнезем. СаО м. образовывать с SiO2 несколько соединений tПЛ (CaO) =2580 0C 2CaO∙SiO2–ортосиликат Са. tПЛ(2CaO∙SiO2)=2127 0C,tПЛ(3CaO∙2SiO2)=1475 0C tПЛ (CaO∙SiO2 CaSiO3) =1547 0C Температура плавления силиката Са должна быть минимальной. Диаграмма плавкости
Расплав образуется при МК = 0,82 tПЛ эвтектической смеси = 1447 0С Процесс восстановления природных фосфатов проводят при МК шихты=0,85.
Количество углерода рассчитывают по уравнениям хим. р-ций исходя из того, что С расходуется на восстановление природных фосфатов, СО2, Fe2O3, H2O. C + H2O = CO + H2 При расчете учитывается, что восстановление протекает на 100 %. Чтобы наиболее полно осуществить процесс восстановления берут избыток восстановителя на 10%. Процесс восстановления в промышленных условиях осуществляется в электрических эндотермических печах. Стадии получения элементарного фосфора: 1. подготовка шихты 2. восстановление прир-х фосфатов в эл-кой пучи 3. очистка отходящих газов от пыли 4. конденсация паров фосфора 5. вывод из печи феррофосфора и шлака Технологическая схема получения элементарного фосфора.
1. расходные бункеры для загрузки шихты 2. электрическая печь 3. графитовые электроды 4. лётка для слива расплавленного феррофосфата 5. летка для слива шлака 6. штуцер для вывода отходящих газов из печи 7. электрофильтры для очистки газов от пыли 8. шнек для сбора пыли 9. конденсаторы паров фосфора 10. сборники жидкого фосфора 11. хранилище жидкого фосфора 12. циркуляционные насосы 13. хвостовой вентилятор Диаметр печи = 10,5 м, высота = 6 м.
Производство ТФК. Произв-во основано на окислении элементарного фосфора с последующей гидротацией. Р4 + 5О2 = P4O10 + Q P4O10 + H2O = 4H3PO4 +Q 1. сжигание элементарного фосфора 2. гидротация 3. конденсация H3PO4
Процесс гидротации фосфорного ангидрида осуществляется по месту разрыва мостиковой связи Р-О-Р. Сначала образуются парообразные кислоты, которые потом можно сконденсировать. Для получения ТФК используют аппараты типа башень. Пр-во ТФК можно осуществить двумя способами:
1.3.   ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
