Термодинамическое исследование кристаллизации хлорида аммония из газообразных аммиака и хлороводорода в широкой области температур и составов

• Автор: Радин, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО И ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ХЛОРИДА АММОНИЯ
1.1 Физикохимические и технологические аспекты основных методов синтеза хлорида аммония

1.2 Проблемы и перспективы газофазного метода синтеза хлорида аммония

1.3 Анализ эффективности процесса кристаллизации основные физи кохимические, гидродинамические и теплообменные характеристики
1.4 Возможности и эффективность термодинамического метода исследования многокомпонентных систем

ГЛАВА II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОФАЗНОГО СИНТЕЗА ХЛОРИДА АММОНИЯ

2.1 Основные требования к разрабатываемому методу

2.2 Схема экспериментальной установки и е особенности

2.3 Методика проведения эксперимента

2.4 Обработка и анализ полученных данных
2.5 Возможности создания опытнопромышленной установки
ГЛАВА III ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
3.1 Постановка задачи и методы расчета фазовохимических превращений
3.1.1 Построение термодинамического описания
3.1.2 Основные аспекты и проблемы расчета фазовохимических превращений
3.1.3 Основные процедуры расчета фазовохимического состава
3.2 Экспертиза и создание баз термодинамических данных
3.2.1 Основные требования, предъявляемые к банкам данных
3.2.2 Качество существующих систем и баз данных
3.3 Структура и требования к термодинамическому описанию
3.3.1 Аппарат термодинамического описания
3.3.2 Структура и критерии качества информации
3.4 Моделирование и расчет фазовохимического состава
на основе комплекса АБТСЗ
ГЛАВА IV ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И СОСТАВА СРЕДЫ НА ФАЗОВОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И УСЛОВИЯ СИНТЕЗА ХЛОРИДА АММОНИЯ
4.1 Процессы улетучивания хлорида аммония в безгазовой атмосфере
4.2 Система хлороводород аммиак, влияние температуры
4.3 Влияние температуры на конденсацию хлорида аммония
4.4 Влияние атмосферы азота на фазовые и химические превращения аммиачнохлороводородной смеси
4.5 Система хлороводород аммиак, влияние давления
4.6 Влияние соотношения ЫНз НС1 на реакции в газовой фазе
4.7 Влияние добавок азота на систему аммиак хлороводород
4.8 Влияние атмосферы воздуха на кристаллизацию хлорида аммония
4.9 Система хлороводород аммиак воздух
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Результаты расчетов равновесного состава и фазовохимических превращений исследованных систем в указанном диапазоне температур при различных атмосферах синтеза. Влияние параметров состояния температуры и состава на фазовые и химические превращения в исследованных системах. Предложенный экспериментальный метод кристаллизации ЫН4С1 в совокупности основных технологических характеристик по материалу псевдоожиженного компонента, подачи реагентов, способу теплоотвода и др. Использованный метод моделирования и расчета в сочетании с базами термодинамических данных позволяет получать более детальную информацию о физикохимических процессах, протекающих в изученной системы диссоциации аммиака и хлороводорода на воздухе, влиянии влаги, температурных и концентрационных характеристиках кристаллизации ЫН4С1, температуры и др. Равновесный фазовохимический состав исследованных систем в указанных диапазонах составов и температур получен впервые и дает более детальное представление о фазовых и химических превращениях, чем имеющиеся экспериментальные данные. Выявлены закономерности го влиянию температуры и состава на фазовые и химические превращения в изученных системах по температуре кристаллизации, диссоциации аммиака, влиянию атмосферы синтеза. Показана перспективность разработанного метода и созданной экспериментальной установки, выработаны рекомендации для их промышленного использования. Полученные результаты по равновесному составу изученных систем могут быть непосредственно использованы при проведении научных и практических исследований. Выявленные закономерности по влиянию параметров состояния на характер фазовых и химических превращений температуры и концентрации гетерогенных переходов, кривые возгонки и др. НС1,Н3. Проведенные в настоящей работе исследования дают физикохимическую основу для проектирования опытнопромышленной установки по конденсации хлорида аммония из отходящих газов аммиака и хлороводорода в псевдоожижснном слое гранул инертного материала. Работа выполнена на кафедрах технологии катализаторов и физической химии СанктПетербургского государственного технологического института технического университета. Причем в зависимости от того, в каком фазовом и химическом растворенном состоянии реагенты используются, наиболее распространенные технологические схемы классифицируются на 3 основные группы жидкофазные ЖФ, газожидкофазные ГЖФ и газофазные ГФ , , . В химической промышленности наибольшее распространение получили жидкофазные методы, основанные на взаимодействии водных растворов аммиака гидроксида аммония и хлороводородной соляной кислоты рисунок 1. Н, 1. Образующийся рассол раствор хлорида аммония в воде подается в кристаллизатор, охлаждаемый водой. В зависимости от режима охлаждения, интенсивности перемешивания получается кристаллический осадок различной полидисперсности. После сгущения в гидроциклоне осадок поступает в камерную или на ленточную сушилку. Высушенный до остаточной влажности 0,51 продукт поступает в сепаратор, в котором отделяется тонкодисперсная фракция, направляемая в кристаллизатор. С1 крист. Рисунок 1. Такой процесс многостадиен и очень трудомок, требует больших энергозатрат на упаривание раствора для кристаллизации. Кроме того, высокая химическая активность как обоих реагентов, так и продукта обуславливает значительную коррозию выпарных аппаратов. Тем не менее подобная схема используется при утилизации НС1 и ЫН4ОН, содержащихся в жидких отходах химических производств , , , . Утилизацию НС1 и ЫНз, содержащихся в промышленных газовых выбросах, проводят обычно абсорбционным газожидкофазным методом рисунок 1. По физикохимической сущности этот способ, как нетрудно видеть, близок к указанному выше и обладает аналогичными недостатками. Кроме того, дополнительные стадии подготовки растворов не только усложняют процесс, но и предъявляют повышенные требования к чистоте исходных реагентов. Рисунок 1. ИН3 и НС
Вышеотмеченные факторы обуславливают актуальность и перспективность разработки газофазного способа производства хлорида аммония конденсацией непосредственно из газообразных аммиака и хлороводорода в т.