Характеристика готового продукта. Ортофосфорная кислота (Н3РО4) – бесцветные кристаллы, плотность 1,87, температура плавления 42,35С, теплота образования Н0298= -309,4 ккал/моль. Безводная Н3РО4 склонна к переохлаждению.
При нормальной температуре инертна и ниже 350С не восстанавливается углеродом и водородом. При повышенных температурax реагирует с большинством металлов и их окислов, действуя даже на кварц, золото и т.д. С водой Н3РО4 смешивается во всех отношениях. Кипение растворов Н3РО4 сопровождается разложением и образованием азеотропной смеси, содержащей 91,1-92,1%Р2О5 (чистая Н3РО4 содержит 72,4% Р2О5). Для Н3РО4 окислительные и восстановительные свойства не характерны. При обычной температуре в водных растворах Н3РО4 взаимодействует лишь с щелочами. При повышенных температурax и пониженных давлениях Н3РО4 реагирует со спиртами с образованием эфиров.
Однако чаще всего эфиры Н3РО4 получают взаимодействием спиртов ROH с РОС13 или РС15. Фосфорная кислота - важный полупродукт для производства удобрений, технических. реактивов, например, фосфатов аммония, натрия, кальция и т.д. Н3РО4 применяют в синтезе ряда органических продуктов, в производстве активированного угля, для создания на металлах защитных покрытий.
Очищенная, или так называемая пищевая Н3РО4, применяется в производстве безалкогольных напитков, фармацевтических препаратов, для приготовления кормовых концентратов и т.д. 2.3 Модели ХТС 2.3.1 Химическая модель Разложение фосфата при избытке ионов кальция в растворе происходит с образованием фосфополугидрата и монокальцийфосфата (МКФ): Са5(РО4)3F + 5H2SO4 + 2,5H2O  3H3PO4 + 5CaSO40,5H2O + HF Са5(РО4)3F + 7H3PO4  5Ca(H2PO4)2 + HF Далее, при снижении содержания ионов кальция в фосфорной пульпе, идет взаимодействие МКФ с черной кислотой с перекристаллизацией крупнокристаллических форм полугидрата сульфата кальция: 5Ca(H2PO4)2 + H2SO4 + 0,5H2O  CaSO40,5H2O + 3H3PO4 2.3.2 Функциональная модель 2.3.3 Структурная модель 2.3.4 Операторная модель 2.3.5 Технологическая схема 1 – ленточный конвейер; 2 – бункер; 3 – элеватор; 4 – весовой дозатор; 5 – экстракторы с мешалками; 6,7 – напорные баки; 8 – щелевой расходомер; 9 – карусельный вакуум-фильтр В полугидратном процессе фосфатное сырье, фосфорная кислота и ретурная пульпа попадают в первый из двух каскадно расположенных реакторов 5 первой монокальцийфосфатной стадии процесса.
В двух реакторах этой стадии при температуре 90-95С в течение 1,2-1,7 ч фосфат разлагается 3,5-4,0 кратным (в расчете на образование Са(Н3РО4)2) избытком фосфорной кислоты.
По истечении указанного времени на выходе из второго реактора коэффициент разложения фосфата достигает 98-99%. В последующих трех реакторах 5 происходит экстракция фосфорной кислоты при взаимодействии вводимой в третий реактор серной кислоты и находящегося в пульпе монокальцийфосфата в присутствии второго фильтрата, поступающего с фильтра.
Процесс идет очень быстро при температуре 95-100С и при отсутствии в жидкой фазе свободной серной кислоты. Применение определенных способов подачи реагентов, способствующих минимизации возникающих в объеме реакционной пульпы градиентов температуры и концентраций, обеспечивает также минимальные значения величин пресыщения жидкой фазы по сульфату кальция. Такие меры позволяют выделять полугидрат в виде изометричных, близких к сферической форме кристаллов, сросшихся в агрегата диаметром до 100 мкм. Пульпа, содержащая в жидкой фазе 45-50% Р2О5, делится на два потока: один (2/3 пульпы) возвращают в экстрактор, а второй (1/3 пульпы) направляют на разделение на карусельном вакуум-фильтре 9. Продукционную кислоту частично возвращают в процесс, осадок фосфополугидрата промывают водой противотоком.