Триполифосфат натрия
Сферы применения триполифосфата натрия, характеристика сырья и способов его производства. Стадии производства и технологическая схема получения триполифосфата натрия нейтрализацией фосфорной кислоты кальцинированной содой. Особенности протекания процесса.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.03.2013 |
| Размер файла | 392,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- 1. Триполифосфат натрия
- 2. Способы производства триполифосфата натрия
- 3. Основные стадии производства и технологическая схема получения триполифосфата натрия нейтрализацией фосфорной кислоты кальцинированной содой
- 4. Контрольные вопросы
1. Триполифосфат натрия
Триполифосфат натрия (Na5P3O10) - это соль триполифосфорной кислоты. В отличие от встречающихся в природе ортофосфатов, полифосфатов, имеющих линейное строение фосфат-ионов, наряду с метафосфатами, обладающими кольцеобразным (циклическим) фосфат-анионом, и ультрафосфатами с сетчатой структурой фосфат-аниона относится к категории полимерных (конденсированных) соединений. Представляет собой рассыпчатый кристаллический порошок белого цвета, по наличию вкраплений и примесей другого цвета, а так же крупных конгломератов, визуально можно судить о плохом качестве продукта. Может выпускаться в виде гранул. Триполифосфат натрия выпускают пищевой и технический. Растворимость в воде при температуре от 20 до 100°С колеблется в пределах от 12,9 до 32,5% (масс.).
Триполифосфат натрия предназначен для использования:
- при разжижении густых паст, глин, каолинов;
- для регулирования рН среды;
- для изготовления синтетических моющих средств, очищающих, отбеливающих, дезинфицирующих, дезактивирующих средств;
- при производстве бумаги, кожи, искусственных материалов;
- при производстве лекарственных и косметических препаратов;
- при производстве пищевых продуктов;
- для защиты от коррозии, водоподготовки и других целей.
Триполифосфат натрия находит широкое применение в народном хозяйстве, в химической промышленности в качестве добавки к синтетическим моющим средствам (для обеспечения стирки при любой температуре), для промывки котлов и обработки воды в промышленных целях, в текстильной и кожевенной промышленности для отбелки и мойки, для флотации руд, для диспергирования красок, в производстве синтетического каучука, в электролизных процессах, для умягчения воды с целью предотвращения выпадения осадков и накипи, для стабилизации пергидроля, при бурении нефтяных скважин, в производстве бумаги для отбелки и ряде других производств, в качестве реактива для улучшения поверхности при производстве эмали. Триполифосфат натрия имеет способность расщеплять миозин и актин, что является главной причиной его применения в пищевой промышленности. Пищевой триполифосфат натрия применяется в мясной промышленности - используется как стабилизатор, регулятор кислотности, фиксатор окраски, антиоксидант, для улучшения текстуры мясных и рыбных продуктов; в роли соли-плавителя в производстве плавленых сыров, в качестве добавки при производстве сливок, сухого и сгущенного молока, в кондитерской промышленности.
Кроме пищевой промышленности трифосфаты очень широко используются в производстве бытовой химии и косметических средств. Основная часть производимого триполифосфата натрия расходуется на производство моющих средств.
Порошкообразный триполифосфат натрия является продуктом переработки термической ортофосфорной кислоты. Получают триполифосфат натрия путем термической дегидратации смеси ортофосфорных кислот и дальнейшей его вакуумной кристаллизации.
2. Способы производства триполифосфата натрия
Сырьем для производства триполифосфата натрия может являться как термическая, так и экстракционная фосфорная кислота, которую предварительно очищают от примесей.
Триполифосфат натрия может производиться:
1). по башенной технологии путем нейтрализации фосфорной кислоты кальцинированной содой с дальнейшей сушкой полученного раствора и последующей кальцинацией солей ортофосфатов.
2). из смеси порошкообразных моно - и динатрийфосфата. Способ, включающий предварительное прессование смеси, дробление образованных брикетов, их кальцинацию (прокалку).
Сущность первого метода состоит в том что исходную фосфорную кислоту нейтрализуют карбонатом натрия до образования раствора с отношением 5Na2O*3P2O5
6H3PO4 + 5Na2CO3 + nH2O = 4Na2HPO4 + 2NaH2PO4 + (n +5) H2O + 5CO2
При использовании экстракционной фосфорной кислоты и осуществлении нейтрализации в одну ступень продукт содержит повышенное количество соединений фтора (1 - 1,5% в пересчете на NaF). Для улучшения потребительских свойств триполифосфата натрия предусматривается введение различных кондиционирующих добавок, при этом способе - пирофосфат натрия.
Способ позволяет получать триполифосфат, характеризующийся высокой скоростью растворения в воде и пригодный для производства компактных моющих средств. Практическая эксплуатация указанного способа показала, однако, что производимый продукт содержит некоторое количество соединений магния и кальция (0,15-0,35%), которые не удается полностью перевести в фосфатно-фторидный шлам, даже в условиях длительного осуществления стадий нейтрализации, т.е. при малой их интенсивности. Наличие соединений щелочноземельных металлов в триполифосфате натрия снижает его комплексообразующую способность. Чтобы этого избежать в качестве затравки на ступенях могут быть использованы промытый шлам первой ступени либо суспензия первой ступени нейтрализации, твердая фаза которой представлена фосфатнофторидным шламом. Такой способ обеспечивает получение на основе экстракционной фосфорной кислоты качественного триполифосфата натрия с низким содержанием (до 0,02%) примесей соединений щелочноземельных металлов. Одновременно на 5-15% интенсифицируется процесс нейтрализации фосфорной кислоты содой.
При использовании экстракционной фосфорной кислоты последнюю предварительно очищают от примесей, например органическим экстрагентом, либо выделяют их путем ступенчатой нейтрализации содой Для интенсификации превращения ортофосфатов в конденсированные формы и регулирования физико-химических характеристик продукта применяют добавки сульфата натрия, азотной кислоты и ее солей, стеклообразные полифосфаты, обработку водяным паром и другие приемы.
Недостатком этого способа является низкая насыпная плотность продукта (от 0,22 до 0,84 г/см3), не позволяющая использовать его для приготовления компактных моющих композиций и обуславливающая повышенные затраты на транспортировку. Кроме того, получаемый продукт характеризуется сравнительно медленным растворением в воде (время полного растворения 10 г материала в 100 см3 воды при 40oC - 5-6 мин).
Известен способ получения триполифосфата натрия из смеси порошкообразных моно- и динатрийфосфата, включающий предварительное ее прессование при удельном давлении 1500 кг/см2, дробление образованных брикетов, их кальцинацию (прокалку) при 380oC.
В результате получают продукт, содержащий 97% Na5P3O10 и обладающий насыпной массой, равной 1,05 г/см3. Недостатком способа является необходимость прессования смеси порошкообразных моно - и динатрийфосфата, что резко снижает производительность процесса в целом. Порошкообразный продукт с размером частиц менее 1 мм имеет насыпную плотность 1,17 т/м3, время его растворения в стандартных условиях составляет 1,4 мин.
3. Основные стадии производства и технологическая схема получения триполифосфата натрия нейтрализацией фосфорной кислоты кальцинированной содой
При получении триполифосфата натрия раствор, образующийся при нейтрализации фосфорной кислоты карбонатом натрия выпаривают, а получающуюся смесь сухих солей подвергают дегидратации путем термообработки в температурном интервале 340 - 4000С. Способ обеспечивает получение низкотемпературной модификации триполифосфата натрия, устойчивой ниже 4500С. Он не слеживается во влажной среде и не комкуется при растворении в воде. Для стабилизации низкотемпературной формы триполифосфата натрия применяют добавки небольших количеств (до 1%) карбамида, азотной кислоты, нитрата аммония и т.д. Они также способствуют более полному переходу гидрофосфатов в триполифосфат и придают белизну целевому продукту.
Ортофосфаты NaH2PO4 Na2HPO4 в процессе термообработки реагируют по схеме:
2Na2HPO4 + NaH2PO4 = Na4P2O7 + NaPO3 + 2H2O
Процесс протекает с наибольшей скоростью при 185 - 2200С. Триполифосфат натрия частично образуется при быстрой первичной дегидратации ортофосфатов до 2300С. Основная же масса олигомерного трифосфата натрия получается по реакции полуфабрикатов:
Na4P2O7 + NaPO3 = NaP3O10
Оптимальной температурой процесса является 290 - 3100С. Процесс дегидратации исходных ортофосфатов натрия с образованием триполифосфата продолжается 15 - 30 мин.
Процесс выпарки растворов ортофосфата натрия с получением сухих солей, а также их дегидратацию осуществляют в одном совмещенном аппарате. Процесс проводят во вращающихся барабанных печах, которые могут быть использованы для совмещенной сушки и кальцинации исходных ортофосфатов. В этом случае для исключения налипания материала на стенки барабана упаренный раствор, содержащий около 32% Р2О5, смешивают с ретуром целевого продукта.
Разработан способ получения триполифосфата во вращающемся барабане, разделенном кольцевой перегородкой на 2 зоны. В первой зоне печи исходный раствор, вводимый в барабан посредством распыляющих форсунок, высушывается, а во второй протекают дальнейшие процессы. Барабан нагревается изнутри газовыми горелками.
Разработан также способ получения триполифосфата натрия в распылительных сушилках, представляющих собой вертикальную цилиндрическую башню. исходный раствор ортофосфатов подается под давлением и распыляется в потоке горячих газов, поступающих в верхнюю часть башни температурой 400 - 7000С и отходящих температурой 100 - 2000С. Из сушилки целевой продукт с влажностью менее 5% поступает для термообработки во вращающуюся или неподвижную печь с горизонтальными лопастными мешалками, служащими для передвижения материала. Термообработка сухих отрофосфатов натрия также может быть осуществлена в распылительной сушилке совместно с процессом сушки целевого продукта.
В производстве триполифосфата натрия применяют 2 способа:
1). в совмещенном процессе с применением сушильно-прокалочной распылительной печи;
2). с разделительной сушкой исходного раствора в распылительной сушилке и термообработкой сухих ортофосфатов в турбокальцинаторе.
При совмещенном процессе стадии сушки раствора, термообработки сухих ортофосфатов натрия, а также охлаждения продукта происходят в одном аппарате - сушильно-прокалочной печи. На рисунке 1 приведена схема получения триполифосфата натрия таким способом. Согласно схеме, исходная фосфорная кислота из сборника 1 и карбонат натрия из бункера 2 поступают в реактор 3. Образующиеся растворы из реактора центробежным насосом 19 фильтруют через фильтр 4 и собирают в сборнике 5. Отфильтрованные растворы непрерывно питают выпарной аппарат 6. Упаренный до 60% -ной концентрации раствор из сборника 7 центробежным насосом 8 передают в напорный сборник 18, где они подогреваются и поступают в сушильно-прокалочную печь 17, где происходит выпаривание раствора, сушка, дегидратация исходных ортофосфатов и охлаждение триполифосфата. Температура в сушильно-прокалочной печи поддерживается теплом из газовой топки 16. Отработанные газы вместе с пылью проходят батарейный циклон 13 для очистки от пыли. Уловленная в бункере 14 пыль через мигалки 15 возвращается на первую прокалочную полку печи 17. Проходящие из циклона 17 газы дымососом 12 дополнительно очищаются от пыли в скруббере 9, орошаемом разбавленным исходным раствором, и, пройдя циклонный брызгоуловитель 10, выбрасываются в атмосферу.
Полученный в печи целевой продукт после грубого дробления на дробилке 20 пневмотранспортом подается в классификатор 21, откуда крупные частицы поступают на дополнительное измельчение на мельницы тонкого помола. Мелкий порошковидный материал улавливается в циклоне 22 поступает в бункер готового продукта 24.
Производимый из ЭФК триполифосфат натрия содержит примеси исходного сырья. К тому же эти примеси при получении целевого продукта действуют как каталитические пассиваторы на процесс дегидратации. Поэтому исходную кислоту, содержащую 20% Р2О5, 0,4 - 0,6% SO3 и 1,5 - 1,8% фтора, нейтрализуют карбонатом натрия до рН 7. Образующийся осадок, соcтоящий из фосфатов, сульфатов и кремнефторида натрия, отделяют на фильтре, а очищенный раствор упаривают в распылительной сушилке. При этом содержащиеся в растворе моно - и дигидрофосфат натрия дегидратируются при 4000С за счет тепла отходящих газов. Полученный продукт содержит 54,3 - 55% Р2О5, 2,8 - 3,5% Na2SO4, 1 - 1,5% NaF.
Рис.1 Схема получения триполифосфата натрия в сушильно - прокалочной печи: 1 - сборник ФК; 2,24 - бункер; 3 - реактор; 4 - фильтр; 5 - сборник раствора; 6 - выпарной аппарат; 7 - сборник; 8,19 - центробежный насос; 9 - скруббер; 10 - брызгоуловитель; 11 - сборник; 12 - дымосос; 13,22 - циклон; 14 - бункер; 15 - мигалки; 16 - газовая топка; 17 - сушильно прокалочная печь; 18 - напорный сборник; 21 - классификатор; 23 - вентилятор
триполифосфат натрий фосфорная кислота
4. Контрольные вопросы
1). Какое соединение называют триполифосфатом натрия? Виды триполифосфата.
2). Перечислите области применения триполифосфата натрия. На что расходуется основная часть производимого триполифосфата натрия?
3). Назовите способы производства триполифосфата натрия. Сущность каждого метода и их недостатки.
4). Какие основные аппараты присутствуют в технологической схеме производства триполифосфата натрия методом нейтрализации фосфорной кислоты кальцинированной содой?
5). В качестве чего применяется триполифосфат натрия в пищевой промышленности?
Тест.
1). Триполифосфат натрия (Na5P3O10) - это соль…
а). триполифосфорной кислоты
б). метафосфорной кислоты
в). ортофосфорной кислоты
г). пирофосфорной кислоты
2). Куда расходуется основная часть производимого триполифосфата натрия?
а). на производство моющих средств
б). в пищевую промышленность
в). в промышленных целях (для промывки котлов)
г). в текстильную кожевенную промышленности
д). для производства бытовой химии и косметических средств
3). Недостаток метода производства триполифосфата натрия нейтрализацией фосфорной кислоты кальцинированной содой - низкая насыпная плотность в пределах…
а). от 0,22 до 0,84 г/см3
б). от 0,11 до 0,64 г/см3
в). от 0,33 до 0,94 г/см3
г). от 0,44 до 0,84 г/см3
д). от 0,84 до 1,05 г/см3
4). Какое количество соединении фтора (в %) образуется при использовании экстракционной фосфорной кислоты и осуществлении нейтрализации в одну ступень при производстве триполифосфата натрия?
а).0,5 - 1%
б).1 - 1,5%
в).1,5 - 2%
г).2 - 2,5%
д).2,5 - 3%
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Химическая, технологическая и аппаратурная схема производства раствора натрия хлорида 0,9% для инъекций. Характеристика сырья и описание технологического процесса, обезвреживание отходов. Контроль производства и управление технологическим процессом.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 18.11.2010Характеристика технологии производства алюмината натрия, установки его получения и принципа ее работы. Выбор оборудования для автоматизации и контроля техпроцесса. Расчет надежности технологической операции и вероятности отказов системы автоматики.
курсовая работа [982,0 K], добавлен 04.10.2011Технологический процесс, нормы технологического режима. Физико-химические свойства диаммоний-фосфата. Технологическая схема. Прием, распределение фосфорной кислоты. Первая и второая стадии нейтрализации фосфорной кислоты. Гранулирование и сушка продукта.
курсовая работа [361,2 K], добавлен 18.12.2008Стадии технологического процесса производства экстракционной фосфорной кислоты. Прием и хранение апатитового концентрата в отделении подготовки сырья, его подача в экстрактор. Методы очистки отходящих газов. Устройство и принцип работы циклона ЦН-15.
курсовая работа [207,5 K], добавлен 18.06.2013Способы производства экстракционной фосфорной кислоты. Установки для абсорбции фтористых газов. Конструктивный расчет барометрического конденсатора. Определение диаметра абсорбера. Автоматизация технологической схемы производства фосфорной кислоты.
дипломная работа [30,2 K], добавлен 06.11.2012Общие сведения о фосфорной кислоте, методы ее получения экстракционным полугидратным способом. Разработка принципиальной технологической схемы производства фосфорной кислоты со схемой КИПиА. Расчет материального баланса и расходных коэффициентов.
курсовая работа [716,5 K], добавлен 11.03.2015Технология и основные этапы извлечения кремнефтористоводородной кислоты при процессе производства фосфорной кислоты: производство экстрактной фосфорной кислоты, переработка отходов образующихся в процессе и извлечение кремнефтористоводородной кислоты.
реферат [155,3 K], добавлен 11.10.2010Характеристика уксусной кислоты, технологическая схема ее производства окислением ацетальдегида. Материальный баланс процесса ее получения. Расчет технологических и технико-экономических показателей. Составление рекламы для продажи уксусной кислоты.
курсовая работа [787,2 K], добавлен 19.08.2010Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов для получения азотной кислоты. Выбор и обоснование принятой схемы производства. Описание технологической схемы. Расчеты материальных балансов процессов. Автоматизация технологического процесса.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 24.10.2011Анализ подходов к технологическому процессу выпаривания нитрата натрия. Разработка технологического процесса и составление функциональной схемы автоматизации. Разработка блок-схемы алгоритмов работы объекта. Расчет САР, определение передаточных функций.
курсовая работа [648,1 K], добавлен 20.07.2012Характеристика технологии производства экстракторной фосфорной кислоты из апатитового концентрата. Технико-экономические показатели данного процесса и его организационная структура. Расчет капитальных и эксплуатационных затрат при модернизации фильтра.
контрольная работа [40,0 K], добавлен 20.02.2011Отличия гомоферментативного и гетероферментативного молочнокислого брожения. Процесс подготовки питательной среды и стадии получения посевного материала при производстве молочной кислоты. Примеры способов получения молочной кислоты и их эффективность.
презентация [1,1 M], добавлен 06.10.2016Общее описание и особенности производства асфальтобетона, используемые в данном процессе материалы. Назначение и сферы применения асфальтобетона. Управление асфальтосмесительными установками: порядок и принципы. Технологическая схема производства битума.
контрольная работа [34,4 K], добавлен 11.12.2010Физико-химические особенности процесса получения оксида хрома, предназначенного для полировальных паст и для малярных целей. Основные реакции восстановления, протекание гидролиза хромитов натрия. Специфика хроматно-серного метода получения Сг2О3.
доклад [14,7 K], добавлен 25.02.2014Производство соляной кислоты. Характеристика основного и вспомогательного сырья. Автоматизация процесса получения соляной кислоты. Технологическая схема процесса и система автоматического регулирования. Анализ статических характеристик печи синтеза.
контрольная работа [96,6 K], добавлен 08.06.2016Технологическая схема производства серной кислоты: краткое описание процесса, функциональная и операторная схема. Этапы сернокислого производства. Получение обжигового газа из серы. Контактное окисление диоксида серы. Материальный расчет, показатели.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 23.02.2015Серная кислота: физико-химические свойства и применение. Характеристика исходного сырья. Технологическая схема производства серной кислоты контактным способом. Расчет материального баланса процесса. Тепловой баланс печи обжига колчедана в кипящем слое.
курсовая работа [520,8 K], добавлен 10.06.2015Методы получения соляной кислоты. Характеристика основного и вспомогательного сырья. Физико-химические характеристики стадий процесса. Характеристика абсорберов хлороводорода. Расчет материального баланса производства синтетической соляной кислоты.
курсовая работа [835,1 K], добавлен 17.11.2012Характеристика сырья для производства муки, предназначенного для макаронного производства. Технологическая схема получения муки для макаронных изделий. Особенности подготовки зерна пшеницы. Характеристика готовой продукции и требования стандартов.
реферат [444,7 K], добавлен 04.12.2014Технологическая схема производства серной кислоты и ее описание. Предельно-допустимые концентрации газов, паров и пыли в производстве серной кислоты. Отходы производства и способы их утилизации. Конструкция олеумного и моногидратного абсорберов.
реферат [1,0 M], добавлен 23.12.2015
