Технология триполифосфата натрия. Способы производства триполифосфата натрия. Основные стадии производства

Лекция №15

Технология триполифосфата натрия. Способы производства триполифосфата натрия.  Основные стадии производства.

План лекции:

1. Сырье, свойства ТПФН.
2. Основные стадии производства ТПФН
3. Химизм процесса
4. Принципиальная схема производства ТПНФ

Полифосфарные кислоты выражаются общей формулой

Н_{п  + 2} Р_п О_{3п + 1}

1) моноортофосфорная Н₃РО₄

2) дипирофосфорная кислота Н₄Р₂О₇

3) триполифосфорная кислота Н₅Р₃О₁₀

4) тетрафосфорная кислота Н₆Р₄О₁₃

Рекомендуемые материалы

5) Полифосфорная кислота, соответствует соли Маддреля Н_n+₂Р_nО_{3 +1}

Сырьем для получения ТПФН (Nа₅P₃O₁₀)является сода кальцинированная, ТФК или ЭФК очищенная от примесей.

ТПФН образует 1 и 2 форму:

1 форма – комкующаяся (высокотемпературная 450°С )

2 форма – низкотемпературная (ниже 450°С не комкующаяся)

Na₅P₃O₁₀ +6H₂O → Na₅P₃O₁₀∙ 6H₂O

Тпл =620°С

ГОСТ 13493 – 86 ТПФН выпускается трех сортов с содержанием основного вещества Na₅P₃O₁₀ : пищевой 94% первый 92% высший 94%

Р₂О₅ – 57% и ниже.

ТПФН содержит 80-90% 2 форму и 20-10% 1форму.

Заводы, выпускающие продукцию: Шымкентский фосфорный завод, НДФЗ, Куйбышевский фосфорный завод, Славянский Химпром завод.

Химизм процесса основан на нейтрализации Н₃РО₄ кальцинированной содой с последующей сушкой растворов ортофосфатов натрия и их кальцинации.

Основные стадии производства.

1. Разбавление Н₃РО₄ от концентрации 73-75% Н₃РО₄ до 42- 44% Н₃РО₄

2. Нейтрализация фосфорной кислоты содой  Т= 90°С , τ= 2- 2,5ч рН= 6,5

Контроль ведут вручную по металлическому титру – отношение основных оксидов к кислотным.

МТ зависит от стадии нейтрализации, которую ведут в несколько каскадно расположенных реакторах.

В 1 реакторе МТ=1,3

Во 2 реакторе МТ = 1,67- 1,69 (из-за примесей)

Химизм процесса

2Н₃РО₄ + Na₂CO₃→ 2NaH₂PO₄ + H₂O + CO₂                                                     (1)

2NaH₂PO₄ + H₃PO₄ + 1,5Na₂CO₃ → NaH₂PO₄ + 2Na₂HPO₄ + 1,5CO₂+1,5H₂O                                                                                           (2)

__________________________________________________________

∑  3H₃PO₄+2,5NaH₂CO₃→ NaH₂PO₄+2Na₂HPO₄+2,5CO₂+2,5H₂O

Раствор выпаривают и смесь сухих солей подвергают дегидротации при

Т= 360-400°С,  это обеспечивает низкотемпературную модификацию ТПФН устойчивой ниже 450°С.

Для стабилизации низко температурной формы ТПФН применяются добавки в небольших количествах до 1% : NН₄NO₃, кизельгур, карбамид, НNO_3. Эти добавки способствуют более полному превращению ортофосфатов в ТПФН и придают белизну продукту.

Процесс кальцинации протекает по реакции

2Na₂PO₄+ NaH₂PO₄= Na₅P₃O₁₀+ 2H₂O- Q

NaH₂PO₄ → NaPO₃+ H₂O

2Na₂HPO₄→ Na₄P₂O₇+ H₂O

_____________________________________

∑  NaPO₃+ Na₄P₂O₇ = Na₅P₃O₁₀+H₂O

2Na₂HPO₄+2NaH₂PO₄= Na₄P₂O₇+ Na₂H₂P₂O₇ +H₂O

2Na₄P₂O₇+Na₂H₂P₂O₇= 2Na₅P₃O₁₀+H₂O

Т(кальцин.) = 350- 410°С.

Дигидротация ортофосфатов с образованием ТПФН завершается в течении 15- 30 минут.

В России и Казахстане ТПФН производят двумя способами:

1. в совмещенном процессе с применением сушильно-прокалочной распылительной печи

2. с раздельной сушкой раствора в распылительной сушилке и прокаливание сухих ортофосфаров в кальцинаторе, специальной  конструкции - турбокальцинаторе.

Основные стадии получения ТПФН

1. выгрузка и складирование соды

2. разбавление 73% Н₃РО₄ до 43-45%Н₃РО₄

3. нейтрализация Н₃РО₄ содой

4. фильтрация растворов солей

5. сушка раствора и дегидротация сухих солей в турбокальцинаторе

        6.размол и сепарация готового продукта

        7.складирование и фасовка готового продукта

        8.установка умягченной воды для разбавления кислоты

Принципиальная схема производства ТПНФ

Р.С.- распылительная сушилка, Т.К.- турбокальцинатор.

Информация в лекции "Ценности буддизма и хозяйствование" поможет Вам.

Контрольные вопросы:

1. Свойства, область применения, сырье для получения  ТПФН.

2. Перечислить основные стадии производства ТПФН

3. Объяснить химизм процесса ТПФН

4. Объяснить принципиальную  схему производства ТПНФ