Таблица 5.3
Состав исходных (полугидратных) и очищенных ЭФК (мас.%)
Показатель	Исходная ЭФК				Очищенная		ТФК по ГОСТ
		(осветленная)					10678-74 Марка
							А (пищевая)
	неупаренная		упаренная		ЭФК	СФК
H3PO4	50	– 52	72	– 74	73 – 74	87 – 90	н.м. 73
P2O5	36	– 38	52	– 54	53 – 54	63 – 65	~ 53
SO42-	1,3	– 1,8	1,7	– 2,2	< 0,01	< 0,01	н.б. 0,01
F	1,4	– 1,3	0,3	– 0,5	0,0008	0,0007	н.б. 0,001
Fe2O3	0,4	– 0,6	0,5	– 0,7	0,005	0,005	н.б. 0,05
Al2O3	0,3	– 0,7	0,4	– 1,0	0,0075	0,0075	–
SiO2	0,68		0,053		0,0017	0,0013	–
Pb	0,00021		0,00026		0,00019	0,00024	н.б. 0,0005
As	0,00024		0,00025		0,000034	0,000086	н.б. 0,0001

Разработанный способ позволяет снизить концентрацию соединений фтора, кремния, железа, алюминия, серы, свинца и мышьяка до норм, предусмотренных ГОСТом на пищевую термическую фосфорную кислоту.

Снижение содержания тяжелых металлов возможно как за счет сорбции [39], так и за счет осаждения [17, 40–42].

Состав полученных пищевых фосфорных кислот представлен в таблице 5.3. При этом из исходной кислоты с содержанием 36 – 38% Р2О5 получали кислоту, содержащую 53 – 54% Р2О5, а из упаренной ЭФК (52 – 54% Р2О5) – суперфосфорную (63 – 65% Р2О5).

5.3.2. Экологические, энергетические аспекты комбинированной технологической схемы

На основе описанного выше концентратора тарельчатого типа с интенсивным тепломассообменом и разработанной на его базе аппаратурно-

234

технологической схемы для концентрирования и дефторирования ЭФК и получения пищевой ЭФК был разрешён ряд технологических и экологических проблем [43–47].

Так, промышленная реализация такой схемы для производства пищевой кислоты на установке полупромышленного масштаба в ОАО «Воскресенский НИУиФ» позволила:

−сократить до минимума выделение тумана фосфорной кислоты в газовую фазу и, соответственно, потери Р2О5;

−снизить на 15 – 20% расход топлива за счет полной утилизации тепла контактирующих фаз;

−исключить использование оборотной воды на охлаждение ингредиентов системы;

−удалить из продукционной кислоты большую часть фтористых соединений;

−интенсифицировать процесс за счет увеличения межфазовой поверхности и степени турбулентности и вести его в более мягких температурных условиях и, соответственно, уменьшить капиталовложения в оборудование за счет снижения металлоемкости и уменьшения потребности

ввысоколегированных сталях.

Отходящие из верхней части концентратора газы имеют температуру 90 – 95° С и поступают в систему абсорбции для очистки от остаточного тумана и фтора, перешедшего в газовую фазу при тепломассообмене. Система абсорбции состоит из двух аналогичных концентратору абсорберов тарельчатого типа с двумя провальными тарелками. Первый по ходу газа аппарат – технологический абсорбер, второй – санитарный, работают также в пенном режиме при орошении водой или слабой H2SiF6, которая постепенно закрепляется при необходимости.

Увеличение интенсивности выделения фтористых соединений рассматривается относительно средней концентрации упариваемой кислоты, и, поскольку часть фтористых соединений в виде соосаждённых комплексов

235

сорбируется на поверхности угля [48], оно, в итоге разгружает систему абсорбции, и вместо использования двух абсорберов при очистке отходящих газов используется только один – санитарный абсорбер.

Получение очищенной фосфорной кислоты с использованием газового теплоносителя или перегретого пара, его рециклом и очисткой от фтористых соединений на твердом поглотителе протекает практически без стоков и газовых выбросов, а, соответственно, значительно разгружает системы абсорбции. Это с эколого-экономической точки зрения с избытком компенсирует затраты на приготовление и регенерацию адсорбента и представляет большой практический интерес.

По вышеописанному способу была получена пищевая фосфорная кислота с составом, представленным в таблице 5.4.

Таблица 5.4 Состав пищевой ортофосфорной кислоты, полученной из очищенной ЭФК,

врезультате комбинирования отдувки в аппарате тарельчатого типа

иадсорбции на угле

Показатели	Исходная (Т-2)	Продукционная
		(пищевая)
Внешний вид	Слабо желто	Бесцветная,
	окрашенная	прозрачная
H3PO4 (P2O5), %	53 (38,5)	86,7 (62,8)
Fобщ., %	0,05	0,001
SiF62-, %	0,009	0,0008
SO42-, %	0,14	0,01
Fe, %	0,013	0,01
Pb, %	0,0005	< 0,0005
As, %	0,00015	0,0001
Плотность при 20° С, γ, г/см3	1,367	1,725
Вязкость при 20° С, мПа.с	4,5	91,5

Таким образом, впервые разработаны и получили промышленную апробацию способы и технологическая схема тонкой очистки ЭФК до

236

пищевых кондиций путем комбинирования методов очистки от отдельных компонентов.

Основой технологии комбинированной очистки ЭФК является эффективное проведение процесса дефторирования в условиях интенсивного тепломассообмена на базе аппаратов тарельчатого типа, прежде успешно используемых на данном производстве концентрирования ЭФК и получения очищенных марок кислот (СФК).

Показано, что данные процессы могут быть более эффективными не только за счёт технологических принципов, заложенных разработчиками в основе конструкционных особенностей аппарата концентрированиядефторирования путём интенсивного тепломассообмена, но и за счёт введения в цикл дефторирования адсорбента. Все эти процессы протекают при более низких температурах, чем в известных базовых термохимических процессах.

Интенсифицирующими факторами при дефторировании являются введение в ЭФК дополнительно серной кислоты, использование в качестве теплоносителя перегретого водяного пара и усиление механических воздействий (газожидкостных нагрузок).

Использование в совокупности с интенсивным тепломассообменом сорбционной очистки на активных углях увеличивает скорость отдувки фтора за счет увеличения давления паров HF и влияет на конечный результат за счет хемосорбции продуктов разложения при высоких температурах растворимых комплексных соединений, содержащих Al3+, Fe3+, SiO2-.

Наилучшим вариантом тонкой очистки ЭФК от SO4 до пищевых кондиций по этому компоненту является осаждение солями стронция на конечном этапе комбинированной очистки при тех же температурах, что и отдувка с адсорбцией.

Разработанные способы позволяют снизить концентрацию соединений фтора, кремния, железа, алюминия, серы, свинца и мышьяка до норм, предусмотренных ГОСТом на пищевую термическую фосфорную кислоту.

237