2.4.1.1. Печи производства термической фосфорной кислоты. Общие сведения

Термическая фосфорная кислота Н3Р04 является одной из наиболее широко применяемых кислот фосфора.

Производство термической фосфорной кислоты сжиганием жидкого фосфора (двухступенчатый способ) во всех своих разновидностях включает следующие технологические процессы: сжигание жидкого фосфора; охлаждение газов, гидратацию и абсорбцию окислов фосфора; конденсацию фосфорной кислоты и улавливание туманообразной кислоты.

Окисление фосфора, независимо от особенностей башен сжигания, во всех схемах производится кислородом воздуха:

Если окисление фосфора осуществлять недостаточным количеством кислорода, то образующийся фосфорный ангидрид будет содержать некоторое количество нежелательных примесей низших окислов фосфора. Чтобы исключить их образование, а также чтобы проводить

процесс при определенной температуре, необходим избыток кислорода, который выражают через коэффициент избытка воздуха а. Зависимость температуры горения фосфора от коэффициента избытка воздуха, а также содержания кислорода в отходящих газах приведена на рис. 11.

В производстве термической фосфорной кислоты коэффициент избытка воздуха принимают 1,75—2,0, что соответствует содержанию кислорода восходящих газах 10—13 масс. % и температуре горения фосфора 1800—2100 °С.

Гидратация окислов фосфора парами воды, поступающей в газы из орошающей жидкости, непосредственно связана с конденсацией фосфорной кислоты и образованием тумана и протекает по уравнению:

Эти процессы и охлаждение газов объединяются во вторую стадию производства, которая аппаратурно может быть совмещена с первой — сжиганием фосфора.

Улавливание тумана фосфорной кислоты производится в различных аппаратах, где разделение фаз происходит механически или под влиянием разности потенциалов.

Универсальным охлаждающим агентом в промышленных установках является вода, обладающая высокой теплоемкостью. Применение воды для этой цели объединяет операции охлаждения и гидратации в единый производственный узел. Учитывая исключительную гигроскопичность фосфорного ангидрида и устойчивость при высоких температурах, процессы охлаждения и гидратации объединены.