磷化工讲课课件.ppt

磷、磷肥、磷酸盐工业,磷是一种用途十分广泛的化工原料性产品，在国民经济中占有重要地位。黄磷性质活泼，化合性强，可生产出多种产品，目前全世界一半以上的黄磷主要用于制成磷酸和磷酸盐，应用于肥料工业、洗涤剂、食品工业、医药工业、农药和电子工业、纺织、玻璃、冶金和陶瓷等行业，对磷酸盐的需求也日益增加。此外，黄磷的化合物可制成燃烧弹和烟幕弹等，在国防上占有一定地位。,磷酸的生产工艺,热法：电炉制磷黄磷燃烧吸收并水解磷酸湿法：用无机酸分解磷矿制得：常用硝酸、盐酸、硫酸、氟硅酸由于硫酸钙溶解度很小，容易和磷酸分离，所以湿法磷酸实际上是指硫酸分解磷矿制得的磷酸。,Ca5(PO4)3F+10HNO=3H3PO4+HF+5Ca(NO3)2Ca5(PO4)3F+10HCl=3H3PO4+HF+5CaCl2Ca5(PO4)3F+5H2SO4=3H3PO4+HF+5CaSO4.nH2OCa5(PO4)3F+5H2SiF6=3H3PO4+HF+5CaSiF6.2H2O,工艺流程图,电炉法黄磷生产原理,磷矿石还原的主要反应：副反应：,2Ca5(PO4)3F+15C+6SiO2=3P2+15CO+3Ca3Si2O7+CaF26CaF2+7SiO2=3SiF4+2Ca3Si2O7,Fe2O3+3C=2Fe+3CO4Fe+P2=2Fe2PCaCO3=CaO+CO2CO2+C=2COMgCO3MgO+CO28CO2+P4=P4O8+8CO,电炉法黄磷生产工艺条件,磷矿石品位、粒度：我国磷矿石中五氧化二磷的含量：2533，3032磷矿石粒度一般控制在435mm之间，20焦炭的用量、粒度：粒度：焦炭3540才汽化，所以电炉中是一种液固相反应过程，两相间接触面积是反应的控制因素，粒度小有利于反应，但过小使炉料透气性下降，部分焦炭富集，不利于电炉操作。一般控制为磷矿粒度的1/21/3，约415mm。用量：焦炭用量直接影响炉渣含磷量。炉渣含磷量小，所需焦炭就多。若过剩焦炭多，则会增加炉料导电性，电极上移，炉气温度上升，炉底温度下降，出渣困难，一般控制炉渣含磷量0.851.0。硅石用量：硅石用作助溶剂，炉渣熔点为SiO2/CaO的重量比所决定。若1.07称为酸性炉渣，若85磷酸，浓度高、质量纯，是食品、医药工业用磷酸的主原料。热法磷酸用元素磷生产，1吨元素磷(可产1.38吨100磷酸)，需耗电1250015000KWH，属高能耗产业。,磷酸的生产工艺,热法：电炉制磷黄磷燃烧吸收并水解磷酸湿法：用无机酸分解磷矿制得：常用硝酸、盐酸、硫酸、氟硅酸由于硫酸钙溶解度很小，容易和磷酸分离，所以湿法磷酸实际上是指硫酸分解磷矿制得的磷酸。,Ca5(PO4)3F+10HNO=3H3PO4+HF+5Ca(NO3)2Ca5(PO4)3F+10HCl=3H3PO4+HF+5CaCl2Ca5(PO4)3F+5H2SO4=3H3PO4+HF+5CaSO4.nH2OCa5(PO4)3F+5H2SiF6=3H3PO4+HF+5CaSiF6.2H2O,湿法磷酸生产工艺,随料浆温度、磷酸浓度、硫酸用量等条件不同，硫酸钙水合物有三种形态：CaSO4.2H2O、CaSO4.1/2H2O、CaSO4，生产流程有如下几种：.二水物流程：分多槽或单槽流程，无回浆和有回浆流程，真空冷却和空气冷却流程。产品一般含2832的P2O5，磷总回收率：9397。各国广泛应用.半水-二水物流程：先使CaSO4形成半水物结晶，后再水化重结晶为二水物,磷总回收率：9898.5.二水-半水物流程：磷总回收率：99左右.半水物流程：可得高浓度磷酸4050P2O5，可直接生产磷酸铵或重钙，已建成1300T/dP2O5的大厂。,磷肥分类,按化学组成分：单一、二元、三元磷肥(P、N、K)。按可溶性分：水溶性、枸溶性(柠檬酸铵、柠檬酸)。按有效物浓度分：低浓度(60)，超高浓度(100)。二元、三元磷肥按生产方法可分为：复合肥料、复混肥料、混合肥料。复合肥料：原料一次化学加工而成，如磷酸铵、硝酸铵混合肥料：由单一肥料通过机械掺混而成,磷肥主要品种,水溶性磷肥：过磷酸钙Ca(H2PO4)2.H2O+CaSO4我国磷肥中占70。硫酸+磷矿粉制得，含有效P2O51521，水分814重过磷酸钙Ca(H2PO4)2.H2O：磷酸+磷矿粉制得，含有效P2O54145，水分57磷酸铵NH4H2PO4或(NH4)2HPO4：氨中和磷酸制得的二元复合磷肥，磷酸二铵类磷肥含有效P2O546，占国外磷肥总量的70，属高效复合肥。冷冻法硝酸磷肥：硝酸分解磷矿冷冻分离硝酸钙氨中和制得的二元复合磷肥，含有效P2O523。偏磷酸铵NH4PO3：含有效P2O570以上，是目前含NP有效成分最高的二元复合肥。,磷肥主要品种,枸溶性磷肥：碳化法硝酸磷肥：CaHPO4+CaCO3+NH4NO3硝酸分解磷矿CO2和氨中和制得的二元复合磷肥，含有效P2O515，含N15。钙镁磷肥：一定比例的磷矿粉、蛇纹石、焦炭经熔融、水淬制得。产品中含有效P2O51220，含水0.5。钢渣磷肥：Ca3(PO4)2.Ca2SiO4：含磷高的生铁在碱性炼钢炉中炼钢时的钢渣磨制而成，含有效P2O51218。脱氟磷肥：水蒸气存在下烧结和熔融磷矿粉制得，含有效P2O52036，含氟低可做饲料添加剂。矿粉肥：在水中几乎不溶，但在2柠檬酸中可溶，所以在酸性土壤中有一定肥效，一般80100目。,其它磷酸盐三聚磷酸钠,三聚磷酸钠(STPP：Na5P3O10)由于其对表面活性剂有良好的协和作用，能增强洗涤剂效果，对钙镁能很好的络合，消除水的硬度，能悬浮、分解、乳化油污，成为洗涤剂的优良助剂。在洗涤剂配方中用量：1085，是除磷肥外产量最大的磷酸盐。STPP：密度0.350.90g/cm3，熔点622STPP有三种结晶：1型450600稳定，2型417时2型很快转为1型。第三种是Na5P3O10.6H2O在温度100降解为焦磷酸盐和磷酸盐。,三聚磷酸钠生产流程,流程简图,三聚磷酸钠工艺指标,化学反应方程：中和度10066.67中和度66.67,表明Na2HPO4过剩会有焦磷酸钠生成：Na2HPO4=Na4P2O7+H2ONa/P=5/3=1.67,其它磷酸盐磷酸氢钙,磷酸氢钙又称磷酸二钙，含P2O5：52.5是较好的饲料添加剂，占饲料磷酸盐总量的70。以湿法磷酸为原料的二段中和法：因热法酸成本高，常采用湿法磷酸作为生产原料。PH3.2时：2H3PO4+Ca(OH)2=Ca(H2PO4)2+2H2O或：2H3PO4+CaCO3=Ca(H2PO4)2+CO2+H2O3.2PH7时：H3PO4+Ca(OH)2=CaHPO4+2H2O或：H3PO4+CaCO3=CaHPO4+CO2+H2OPH7时：2H3PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+6H2O