МОДЕРНИЗАЦИЯ УСТАНОВКИ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ФОСФОРНОГО АНГИДРИДА

АННОТАЦИЯ

Модернизация системы осушение воздуха установки по получению фосфорного ангидрида на производственной площадке ЖФ ТОО «Казфосфат» (НДФЗ) целью улучшения качество фосфорного ангидрида.

Ключевые слова: фосфорный ангидрид, пентаоксид фосфора, промышленная осушка воздуха.

Вступительная часть:

Технологический процесс производства Р₄О₁₀ основывается на окислении элементарного фосфора предварительно осушенным воздухом с последующим осаждением продукта и очисткой отходящих газов [2].

Качество товарного ангидрида зависит от качество исходного фосфора, степени осушки воздуха и других факторов. В связи с этим осушке воздуха для производства фосфорного ангидрида уделяется большое внимание. Влажность воздуха для сжигания фосфора находится под особо тщательным контролем. [5]

Новизна работы в применении осушенного воздуха с влагосодержанием 3,3 мг/м³, с температурой точка росы соответствующая остаточному количеству влаги -70⁰С и в исследовании влияние степени осушки воздуха на качество фосфорного ангидрида. Чем больше влаги в фосфорном ангидриде, тем меньше содержание Р₂О₅ в продукте. На качество фосфорного ангидрида влияет содержание Р₂О₅.

Основная часть:

Суммарное уравнение процесса окисления фосфора кислородом выражается обычно следующим образом [1]:

Р₄ + 5О₂ = Р₄О₁₀

В книге Н.Н. Постникова [5] описывается установки получения фосфорного ангидрида. Необходимый для сжигания фосфора воздух в этих установках осушался концентрированной серной кислотой, силикагелем, алюмогелем. Осушение воздуха серной кислотой не обеспечивал достаточную степень осушки для получения фосфорного ангидрида.

На установке в цехе производстве термической фосфорной кислоты (ТФК) в ЖФ ТОО «Казфосфат» была модернизирована система подачи осушенного воздуха. Система осушение воздуха установок, описанных выше дают осушенный воздух максимально с точкой росой -56 ⁰С. Получение осушенного воздуха с точкой росы ниже -56 ⁰С (влагосодержание 19 мг/м³) дают возможность получить качественный фосфорный ангидрид. Так как продукт очень гигроскопичен, осушенный воздух подают еще в узел фасовки готового продукта чтобы влажный воздух не соприкасался с готовым продуктом при фасовке в мелкую тару.

Модернизация сделана для получения фосфорного ангидрида марки (ч) соответствующего норме по СТ РК 2511 – 2014 (таблице 1). До модернизации установки на промышленной площадке ЖФ ТОО «Казфосфат» (НДФЗ) осушение воздуха производилась на установках находящийся азотнокислородном цехе А1000У-02 (производитель производственное объединение «Курганхиммаш») на основе адсорбента силикагеля [4]. Воздух после блока осушки воздуха А1000У-02 имеет точку росы -40 ⁰С (влагосодержание 117 мг/м³). После модернизации, осушенный воздух подается из воздухоразделительной установки (ВРУ) марки А8-3 по получению азота способом низкотемпературной ректификации, так же находящийся в азотнокислородном цехе. У ВРУ есть блок комплексной очистки воздуха (БКО). Для комплексной очистки воздуха применяется адсорбент цеолит [3]. Воздух после БКО имеет точку росы -70 ⁰С (влагосодержание 3,3 мг/м³).

Таблице 1.

Норма по СТ РК 2511-2014 Фосфорный ангидрид.

Было исследовано влияние осушенного воздуха на качество фосфорного ангидрида до и после модернизации результаты в таблице 2.

В основу методики выполнения измерений положен фотоколориметрический метод анализа, основанный на улавливании фосфорного ангидрида фильтром АФА-ВП-20 (или беззольным фильтром "синяя лента"), переводим его в водный раствор с образованием фосфорной кислоты и измерении интенсивности окраски образующегося фосфорномолибденового комплекса.  Концентрацию оксида фосфора (V) находят по градуированному графику с последующим пересчетом на объемную концентрацию оксида фосфора в пробе воздуха.

Для определение оксида фосфора (III) используется иодометрический метод. Метод иодометрический, основан на окислений фосфора иодом при присутствии бромистого аммония. Избыток иода оттитровывается раствором тиосульфата натрия.

Таблица 2.

Результаты анализа фосфорного ангидрида полученного до и после модернизации.

Как видно из результатов анализа модернизация системы подачи воздуха на содержание Р₂О₃ влияние не оказало. После модернизации наблюдается увеличения содержание Р₂О₅ в фосфорном ангидриде, по результатам анализа стабильно выше 98 %. Это может быть связано с меньшим переходом влаги воздуха в фосфорный ангидрид. Результат подтверждается на 30 пробах.

Заключение:

Как видно из исследования, влагосодержание воздуха влияет на содержание Р₂О₅ в фосфорном ангидриде. Влага из воздуха в фосфорный ангидрид переходит не только непосредственно в процессе сжигание фосфора, но и в процессе фасовки продукта в тару для отгрузки потребителям. Изменение системы модернизации подачи осушенного воздуха дало свои результаты в получении продукта марки «ч» по СТ РК 2511-2014.

Список литературы:

1. Азатян В.В., Сорока Л.Б. – В книге: Кинетика и механизм физико-химических процессов. Сб. научных трудов Института химической физики АН СССР. Черноголовка, 1981, с.16-17.
2. Бродский А.А., Ершов В.А., Бланкштейн В.А., Таланов Н.Д. Переработка фосфора. Л: Химия, 1985. - 200 с., ил.
3. Д.Л. Глизманенко. Получение кислорода. Изд. 5-е. М. «Химия» 1972, 752 с., 46 табл.; 339 рис.; список литературы 15 ссылок.
4. Инновационный патент: Способ получения термической фосфорной кислоты и/или фосфорного ангидрида. Мальнев В.И., Франгулиди Л.Х.
5. Н.Н. Постников, Термическая фосфорная кислота. Химия и технология, М. «Химия», 1970 г. 304 с.