Разработка технологии глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты комбинированным методом

• Автор: Хромов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 192 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление
Введение

Глава 1, Литературный обзор.

1.1. Тенденции мирового производства, области промышленного использования и способы получения фосфорной кислоты.
1.2. Состав и физикохимические параметры многокомпонентных систем типа ЭФК в контексте е очистки

1.3. Современные методы очистки ЭФК от примесей. Очистка ЭФК от соединений фтора.

1.3.1. Применение метода упаривания и отдувки газовым теплоносителем при концентрировании кислоты

1.3.2. Осаждение примесей в виде малорастворимых солей или при нейтрализации

1.3.3. Сорбционные и ионообменные способы очистки ЭФК

1.3.4. Методы экстракции органическими растворителями при

очистке ЭФК
1.4. Использование процесса адсорбции для очистки ЭФК. Известные
типы адсорбентов.
1.5. Выводы и постановка задачи исследования.
Глава 2. Экспериментальная часть.
2.1. Сырь, реактивы, методика приготовления.
2.2. Методика эксперимента. Схема установки для очистки ЭФК.
2.3. Обработка экспериментальных данных
Глава 3. Исследование процессов очистки ЭФК. Влияние примесей серной кислоты, кремния, железа и алюминия на процессы отдувки
соединений фтора.
3.1. Особенности процессов взаимодействия примесей, проходящих в системе ЭФК при отдувке. Типы примесей.
3.2. Влияние процесса дефторирования на состав продуктов
в жидкой и газовой фазе
3.3. Влияние структуры на кинетические закономерности процесса дефторирования ЭФК в режиме интенсивного тепломассообмена
3.4. Влияние примесей серной кислоты, кремния, железа и алюминия на процесс дефторирования ЭФК.
Глава 4. Исследование адсорбционнохимического взаимодействии при дефторировании ЭФК. Выбор типа адсорбента.
4.1. Адсорбционнохимическое взаимодействие и выбор модифицированного адсорбента для процессов адсорбции примесей из раствора ЭФК.
4.2. Исследование процесса отдувки в присутствии серной кислоты в совместном режиме с адсорбцией на угольном сорбенте марки БАУ
4.3. Исследование процесса регенерации отработанного угольного сорбента.
Глава 5. Технологические основы разработки схемы получения глубоко очищенной ЭФК и е опытнопромышленная апробация
5.1. Обоснование первой стадии очистки ЭФК от фтора методом интенсивного тепломассообмена и выбор аппарата.
5.2. Компоновка узла доочистки ЭФК от фтора и других примесей адсорбционным методом с использованием активированного угля
5.3. Способ получения очищенной ЭФК. Технологическая схема для проведения комбинированного процесса.
5.3.1. Компоновка комбинированной технологической схемы в оптимальном режиме е работы
5.3.2. Экологические, энергетические и ресурсосберегающие аспекты комбинированной технологической схемы
Выводы .
Список литературы


При этом за счет первой ступени диссоциации Н3РО4 образовалось лишь около 3,2 водородных ионов раствора, и их высокая активность в данном растворе 0, обусловлена, главным образом, диссоциацией димера Н6Р8. Вообще считается, что при термической дегидратации при высокой температуре и тепломассообмене получения кислоты фосфорная кислота может давать соединения с изменнной молекулярной формулой самой фосфатной составляющей за счет отщепления молекулярной воды. Н3РО Н4Р, Н3РОА н2о м ид. Приведенные сведения относятся преимущественно к растворам чистой фосфорной кислоты. В растворах, получаемых кислотным разложением природных фосфатов, содержатся различные примеси ионы Са2, , Л Ре3, Рб2, И, 2, которые оказывают существенное влияние на физикохимические свойства экстракционной фосфорной кислоты и механизм взаимодействия компонентов системы и природа взаимодействия носит иной характер. Например, соединения фтора ,, содержащиеся в ЭФК. Возвращаясь к рассмотрению промышленной кислоты, вновь отметим, что в ЭФК, как в многокомпонентной системе, изза наличия примесей, меняются все физикохимические характеристики. Так, изменения в растворе ЭФК, происходящие в результате взаимодействия самой Н3РО4 с примесными компонентами, могут образовываться иные соединения на базе фосфорной кислоты. В частности, в литературе имеются сведения об образовании в ЭФК в присутствии фтористых соединений фторфосфорных кислот Н2РОзР . У автора со ссылкой на ряд источников, показано существование монофторфосфорной кислоты и е солей. Н2РР Н Н3РО4 НР 1. Отмечено степень гидратации монофторфосфорной кислоты по равновесию 1. Отмечается также существование солей фторфосфорной кислоты с различными катионами. Для процессов очистки фосфорной кислоты, при систематическом изучении процессов экстракции, осаждения и, в особенности, дефторирования ЭФК путм упаривания и отдувки, следует рассматривать такие параметры, как концентрация примеси фтористых соединений в растворе, давление паров воды и фтористых соединений над раствором, температура кипения, вязкость и плотность кислоты, которые рассматриваются различными авторами , и др Что же касается вязкости растворов ЭФК, то, с точки зрения этих авторов данная характеристика является основной при описании многокомпонентных растворов ЭФК, в особенности у автора 3. Так, например вязкость растворителя и, соответственно, самого раствора может быть показателем степени прочности либо разупорядоченности растворителя. Ионы по характеру своего действия на растворитель например, вода могут быть положительно и отрицательно гидратированные и, соответственно, по разному действуют на его вязкость растворителя. При оценке вязкости кислоты исследователи 9, , ставящих задачу очистки ЭФК, в качестве основной характеристики влияния выделяют рост концентрации Н3РО4. Копылевым 4, стр. Фактически же на кривой вязкости растворов фосфорной кислоты обнаруживается перегиб в области концентраций Р5 4. Указанный диапазон концентраций соответствует началу образования полиформ пироформ, которые нами уже были отмечены схемой 1. Кинетика процесса концентрирования 1. Установлено влияние примесей на эти характеристики, а также на состав и вязкость. В частности можно отметить, что ионы А, Ре3, М2 Са2 повышают вязкость раствора ЭФК, а ионы ИБО, ЫН могут воздействовать и так и так. Подобные выводы можно сделать и из работ , . С точки зрения Копылева 4 Н повышает вязкость, что связано с образованием нерастворимых взвесей, а , в зависимости от соотношения ЫНзНзРОд может и понижать и повышать эту характеристику. Вообще высокая вязкость фосфорной кислоты может являться причиной затруднения при отделении примесей в процессах очистки. С точки зрения возрастания вязкости при поликондснсации, примеси фосфатов трхвалентных металлов участвуют в этом процессе путм образования с полиформами так называемых хелатов, то есть растворимых внутрикомплексных соединений, влияющих на количество полиформ Р5 в СФК СФК суперфосфорная кислота, то есть концентрированная ЭФК , , . Отметим, что химизм в этих процессов согласно литературе может быть различным. В частности, взаимодействие с пирофосфорной кислотой по схеме 1. Н4Р7 М3 МН2Р7 1.