Фазовые равновесия и конверсия солей в системах, содержащих нитраты и хлориды калия, кальция и магния

• Автор: Матвеева, Ксения Романовна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЕЙ

1.1. Способы получения солей

1.1.1. Получение нитрата калия

1.1.2. Получение нитрата кальция

1.1.3. Получение хлорида магния

1.2. Физикохимические методы исследования фазовых

равновесий и фаз в водносолевых системах

1.3. Особенности изображения диаграмм растворимости чегырехкомпонентных систем

1.4. Растворимость в системах различной компонсптности, образованных нитратами и хлоридами калия, кальция и магния
1.4.1. Двойные системы сольвода
1.4.2. Тройные системы две соливода
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3. ИЗУЧЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ В ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНЫХ ВЗАИМНЫХ СИСТЕМАХ
3.1. Система СаСЬ Юз2 СаМ2 2 Н
3.1.1. Двойные системы сольвода
3.1.2. Тройные системы две соли вода
3.1.2.1. Система ММ2 СаМ2 Н
3.1.2.2. Система СаСБ СаИОз2 Н
3.1.3. Разрезы четырехкомпонентной взаимной системы
3.3.3.1. Диагональный разрез СаС з2 Н
3.1.3.2. Диагональный разрез СаИ2 Ь Н
3.1.3.3. Разрез 8 МС 2 МШ32
8 СаС СаШз2 Н
3.1.3.4. Разрез 2 СаСЬ
2 СаЙОз2 Н
3.1.3.5. Разрез Юз2 2
СаЫ0з2 СаС Н
3.1.3.6. Разрез Мн2 СаШ32
2 СаСЬЬ Н
3.1.3.7. Разрез Iз2 МС
СаМ2 СаС Н
3.1.3.8. Разрез 6з2 СаЧОз2
МС1 з СаСЬ Н
3.1.3.9. Разрез 5 з2 СаМСШ
5 I 2 СаСЬ Н
3.1.3 Разрез 2 МЙЖ32
СаСЬ СаИ2 Н
3.1.4. Обсуждение результатов
3.2. Система 2СС1 з2 2КИОз 2 Н
3.2.1. Двойные системы сольвода
3.2.2. Разрезы четырехкомпонентной взаимной системы
3.2.2.1. Диагональный разрез 2 Н
3.2.2.2. Диагональный разрез 3
3.2.2.3. Разрез 2 2
3
3.2.2.4. Разрез 2 5
2 5
3.2.2.5. Разрез 2
3 2
3.2.3. Обсуждение результатов
4. ЦИКЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЕЙ
4.1. Получение нитрата кальция и хлорида магния
4.1.1. Теоретический расчет процесса кристаллизации солей
4.1.2. Пример расчета цикла с оптимальным содержанием воды в
оборотных растворах
4.1.3. Практическое осуществление процесса
кристаллизации солей
4.2. Получение нитрата калия и хлорида магния
4.2.1. Теоретический расчет процессов кристаллизации солей
4.2.2. Практическое осуществление процесса
кристаллизации солей
4.2.3. Кристаллизация нитрата калия из технического сырья
4.2.З.1. Получение хлорида калия методами растворения
и раздельной кристаллизации
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников


Маточный раствор второй стадии цикла после отделения хлорида кальция также возвращается в цикл. В патенте способ получения нитрата калия основан на реакции обменного разложения хлорида калия и нитрата кальция в водном растворе. Оставшийся в растворе нитрат кальция после отделения осадка нитрата калия извлекают жидкостной экстракцией с органическим растворителем трибут илфосфат. Мольное соотношение хлорида калия и нитрата кальция в исходном растворе колеблется от 0,7 до 1 массовое отношение воды и солей в исходном растворе 0,7 1,1. В патенте описан аналогичный способ получения нитрат калия и хлорида кальция. Для повышения выхода авторы проводят процесс кристаллизации хлорида кальция в присутствии аммиака при температуре ниже 0С в результате чего в осадок выпадает двойная соль СаСЬ6ТчтНз. В патенте для увеличения выхода солей, получаемых в результате реакции обменного разложения в водном растворе, используются ионообменные смолы. В патенте нитрат калия кристаллизуется из концентрированных растворов нитрата кальция и хлорида калия при температурах от 0 до С. Для повышения чистоты кристаллический нитрат калия дополнительно промывается холодной водой. Нитрат калия можно получать с использованием круговых изогидрических процессов с участием добавочных солей . Преимущества таких процессов заключаются в том, что повышается степень переработки сырья, исключается стадия упаривания солевых растворов при температуре кипения, процессы осуществляются при постоянном содержании воды и условия цикла близки к изотермическим. Для систем К, СО, 0. СГ ТЬО и К, 1Ча, МОз, СГ Н основные показатели изогидрических круговых процессов приведены в табл. Содержание в растворе, мас. Температурный интервал никла. С Выделяется из ОО кг раствора, кг Содержание и состав примесей в целевом продукте, мас. КОз 7. ЗНС1 0I С2 2 2 3 2 2I 2 3
5
Реакция 3 идет слева направо при сравнительно низких температурах С. Реакция 4 легко обратима, начинается при низких температурах при 0С равновесие сдвинуто почти нацело в сторону образования 1 и С. Образованию нитрозилхлорида 1 и хлора способствует повышение температуры и концентрации кислот в растворе. При применении азотной кислоты и температуре не ниже С потери азота в виде нитрозилхлорида невелики, и хлор накапливается в растворе в виде соляной кислоты. При охлаждении раствора из него выделяется значительная доля КЖ3, а маточный раствор может быть возвращен в цикл. В этом случае необходимо отгонять из него хлороводород. Отгоняемые пары конденсируются в виде НС1. Выход нитрата калия по азотной кислоте при использовании части маточного раствора составляет около . Разработаны способы получения з 1 из КС1 и азотной кислоты без образования нитрозилхлорида 1. Ыа 2КС1 СаСОз 2НИ Н Са0. К недостаткам способов относятся необходимость утилизации побочных продуктов С, 1, НС1, использование высоких температур, растворов азотной и соляной кислот, использование и получение газообразных продуктов, что приводит к усложнению аппаратурного оформления процесса. Кальциевая селитра является универсальным физиологическим щелочным удобрением, пригодным для всех почв и, прежде всего для почв нечерноземной полосы с недостаточным содержанием кальция. Нитрат кальция, используется как ускоритель схватывания бетонов. Причем в повышенных дозировках он является прекрасной противоморозной добавкой. Способ заключается в том, что для получения нитрата кальция применяется слабая азотная кислота . Нейтрализацию кускового известняка или мела проводят в башнях циркулирующей азотной кислотой. Кислый раствор нитрата кальция, вытекающий из башни, проходит отстойники для отделения от частиц песка и других нерастворимых примесей и снова подается на орошение башни. Когда остаточная кислотность раствора понизится до 1,5 1,9 . При применении аммиака в кальциевой селитре образуется некоторое количество нитрата аммония, в присутствие которого облегчается процесс кристаллизации . Для фильтрования образующихся вязких растворов 2 обычно применяют фильтпрессы.