پروسه های تولید فسفریک اسید

فرایند حرارتی معمولا منجر به تولید محصولی متمرکز تر و خالص تر می گردد اما نیازمند انرژی بیشتری (بدلیل تولید مجزای فسفریک اسید) می باشد.

فسفریک اسیدی که تحت فرایند مرطوب تولید می گردد خلوص کمتری دارد لذا در صنعت تولید کود استفاده می گردد.

1- فرایند مرطوب:

در این متد فسفریک اسید از "فلورپتتایت" (نوعی سنگ فسفاته) تحت فرمول شیمیایی 3Ca3(PO4)2.CaF2، بدست می آید، در برخی واکنش ها کنسانتره 93% سولفوریک اسید نیز به ترکیب فوق الذکر اضافه می گردد. در نتیجه ی انجام این واکنش ها فسفریک اسید و کلسیم فسفات (بصورت سنگ گچ) و برخی ناخالصی های نامحلول دیگر بدست می آید. پس از اضافه نمودن آب، این سنگ های گچی و ناخالصی های نامحلول (همانند سیلیس) بواسطه ی فیلتراسیون از محلول حذف می گردند. فلوراید موجود در ترکیب شیمیایی H2SiF6 در یک مرحله بعد تحت عمل تبخیر از میان می روند.

واکنش های این متد در حضور کلسیم دی هیدروژن فسفات صورت می پدیرند. شکل کلی واکنش بصورت زیر ترسیم می گردد:

بااین حال، واکنش های جانبی دیگری نیز در حین انجام واکنش اصلی وجود دارند

اسید فلوروسیسیلیک مهمترین محصول جانبی حاصل از انجام این واکنش بوده و منجر به تولید هیدروژن فلوراید می گردد. با اضافه کردن سدیم هیدروکسید می توان آن را خنثی نموده و محصولی تحت عنوان "سدیم هگزافلوروسیلیکات" تولد نمود. این اسید در تولید آلومینیوم فلوراید، و در تولید آلومینیوم نیز کاربرد دارد.

فرم ساختار کریستالی کلسیم سولفات به شرایط نجام واکنش بستگی دارد. محصول آزمایش در شرایط دمایی 340الی 350 درجه ی کلوین دی هیدرات CaSO4.2H2O و. در شرایط دمایی 360الی 380 درجه ی کلوین همی هیدرات CaSO4.1/2H2O می باشد.

سولفات کلسیم تصفیه شده و سپس تحت متد تقطیر در خلا تا خلوص 56% تغلیظ می گردد.

فسفریک اسید بدست آمده تحت فرایند مرطوب، محصولی ناخالص می باشد منتهیدر صنایع کود و کشاورزی بخوبی قابل استفاده می باشد. روش دیگر تبخیر می باشد که تحت متد مذکور خلوص P2O5 به 70% رسانیده می گردد. این روش با عنوان"سوپرفسفرویک" شناخته شده و محصول بدست آمده تحت این روش بصورت کود مایع در صنایع کشاورزی قابل استفاده می باشد.

جهت تولید فسفات صنعتی، فسفریک اسید تحت متد استخراج با حلال خالص می گردد; بعنوان مثال ماده ی "متیل ایزوبوتیل کتون (MIBK)" تحت متد مذکور منجر به تولید فسفات با خلوص 60% می گردد. فسفریک اسید بواسطه ی روش تبخیر قابلیت رسیدن به خلوص های بالا تر را نیز دارا می باشد. این بدین معناست که فلز های سنگین و فلوراید این اسید پاکسازی گردیده و منجر به خلوص قابل استفاهده جهت محصولات غذایی می گردد.

2- فرایند حرارتی

مواد اولیه جهت انجام این آزمایش فسفر و هوا هستند:

ابتدا، فسفر در داخل یک کوره اسپری شده و سپس در هوا با شرایط دمایی 1800الی 3000 درجه ی کلوین سوزانده می گردد. در بیشتر این فرایند ها شرایط هوایی مرطوب در نظر گرفته می گردد، علاوه براین در بسیاری از آزمایش ها از بخار فسفرسوز جهت تولید و حفظ غشا متراکم شده ی فسفریک اسید که باعث حفاظت از ستون احتراق ضد زنگ فولادین (آب سرد خارجی پیرامون آزمایش) استفاده می گردد. محصولات مستقیما از ستون احتراق عبور کرده و وارد ستونی آبی می شوند که در آن فسفر اکسید گازی بصورت کامل در پروسه ی بازیافت فسفریک اسید جذب می گردد:

در روشی دیگر فسفر پنتا اکسید متراکم شده و بصورت پودری سفید رنگ در می آید که نهایتا منجر به تولید فسفریک اسید هیدراته می گردد. این متد به بازیابی حرارت و در نتیجه استفاده ی مجدد آن کمک می نماید.

سوزانیدن و هیدراسیون مستقیم باعث می شود تا شرایط آزمایش بصورت خورنده دراید. لذا جنس تجهیزات مورد استفاده در این آزمایش از فولاد ضد زنگ و یا خشت های کربن اندود شده می باشد. به جهت کاهش روند خورندگی، دمای دیواره های ستون احتراق و هیدراسیون پایین نگاه داشته می گردد بهمین جهت عوامل واکنش در دماهای بسیار پایین وارد واکنش می شوند که این شرایط برای بازیابی حرارتی مناسب نمی باشد.

اسید حاصل ازین فرایند دارای کلسیم با خلوص 85% می باشد.

تترافسفریک اسید یکی از زیر شاخه های فسفریک اسید بوده که در صورت نیاز می توان آن را تحت دو روش تولید نمود. روش اول استفاده از آب جوش در دنای بسیار بالا در یک ظرف کربنی می باشد. روش دوم اضافه کردن فسفر پنتا اکسید جامد به فسفریک اسید نیمه جوش می باشد.

خلوص محصول بدست آمده تحت روش اول بدلیل غلظت آرسنیک بالای فسفرپنااکسید، بالا تر می باشد.