Кинетика и аппаратурное оформление ресурсосберегающего технологического процесса получения надпероксида калия

• Автор: Жданов, Дмитрий Вильданович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 168 с. : ил

Содержание

Список обозначений

Список аббревиатур и сокращений

Введение

Глава 1. Литературный обзор и постановка задач исследования

1.1 Физикохимические основы и прогрессивные способы получения надпероксида калия

1.2 Основные физикохимические свойства надпероксида калия

1.3 Подходы к математическому моделированию химикотехнологических процессов в аппарате распылительного типа

1.3.1 Распыление жидкости

1.3.2 Аэродинамика движения распыленных частиц

1.3.3 Процессы тепло и влагопереноса

1.4 Постановка задач исследования
Глава 2. Исследование физикохимических основ получения надпероксида калия в аппарате распылительного типа
2.1 Характеристики исходных веществ для синтеза надпероксида ка лия
2.2 Химические методы анализа надпероксида калия
2.3 Исследование кинетики разложения раствора пероксосольвата пероксида калия
2.4 Изучение физикохимических свойств раствора пероксосольвата пероксида калия
2.4.1 Кинематическая вязкость
2.4.2 Плотность
2.4.3 Поверхностное натяжение
2.4.4 Удельная теплоемкость
2.5 Исследование кинетики взаимодействия надпероксида калия с водяным паром сушильного агента
2.6 Исследование кинетики совмещенного физикохимического про
цесса получения надпероксида калия из раствора пероксосольвата пероксида калия в токе сушильного агента
Выводы по главе 2
Глава 3. Разработка ресурсосберегающего технологического процесса получения надпероксида калия из гидроксида калия и пероксида водорода
3.1 Разработка пилотной установки нового процесса получения надпероксида калия из гидроксида калия и пероксида водорода
3.2 Исследование состава опытных образцов надпероксида калия
3.3 Изучение поведения опытного надпероксида калия при нагревании
3.4 Исследование кинетики разложения опытного надпероксида калия
в зависимости от условий хранения
Выводы по главе 3
Глава 4. Математическое моделирование и аппаратурное оформление процесса получения надпероксида калия
4.1 Разработка методики расчета дисперсных и гидравлических параметров распыла пневматической форсунки
4.2 Построение математической модели процесса получения надпероксида калия в аппарате распылительного типа
4.3 Проверка адекватности математической модели
4.4 Разработка методики расчета аппарата распылительного типа
4.5 Практические рекомендации по аппаратурному оформлению промышленного процесса получения надпероксида калия из пероксида водорода и гидроксида калия
Выводы по главе 4
Основные выводы и результаты работы
Список литературы


В данной главе проводится критический обзор физикохимических основ и прогрессивных способов получения надпероксида калия, обоснование выбора непрерывного ресурсосберегающего способа получения К, основанного на взаимодействии гидроксида калия и пероксида водорода в токе высокотемпературного инертного газа, и его аппаратурного оформления. Рассмотрены основные подходы к моделированию и расчету аппаратов распылительного типа. В году Ж. ГейЛюссак и Л. Тенар 1 заметили, что при сжигании металлического калия в атмосфере кислорода образуется желтый оксид, содержание кислорода в котором больше, нежели в К. Состав этого оксида был установлен пятьдесят лет спустя А. Гаркуром 2, который описал его формулой К4. Однако, изучение в х годах магнитных свойств 3 и структуры 4 этого соединения показало, что формула надпероксида калия иная К. Надпероксид калия получают окислением кислородом раствора металлического калия в жидком аммиаке при температуре минус С 5, 6. Необходимым условием для получения чистого препарата является отсутствие влаги в применяемом аммиаке, поскольку ее наличие может привести к образованию примесей КОН, КТ4Н2, КЫ. КОН, ,4 КМН2 и 6,2 КШ3 7. Согласно способу надпероксид калия можно получить окислением парообразного металлического калия, выделяющегося при возгонке сплава натрия и калия. Надпероксид калия также можно получить при окислении амальгамы калия 9. Один из способов получения К через амальгаму состоит в действии при атмосферном давлении кислорода на амальгаму, содержащую 0, ртути и погруженную в бензол, где предварительно растворено 0,1 М РЬ2СО и Ме2Ы3РО . Надпероксид калия образуется так же при анодном окислении амальгамы калия в растворе бромида калия в жидком аммиаке с одновременным окислением молекулярным кислородом раствора калия в жидком аммиаке, образовавшегося у катода . Окисление кислородом ряда соединений калия тоже приводит к образованию К. Так при взаимодействии К с кислородом в температурном интервале ТС образование надиероксида протекает достаточно интенсивно. Надпероксид калия образуется при пропускании кислорода через растворы алкоголятов калия в органических растворителях. Например, если при комнатной температуре вводить сухой кислород в безводный бензольный раствор, содержащий бензгидроль и третичный бутилат калия, то выпадает желтый осадок . Химический анализ осадка, отделенного от маточного раствора центрифугированием, промытого бензолом и высушенного в вакууме на холоду показал наличие ,5 К, 6,,5 КОН и органических веществ. Образование К наблюдается также при реакции , генерируемого восстановлением кислорода на платиновом катоде в растворах калиевых солей в апротонных растворителях, например в диметилформамиде . К. Это связано как с повышенными требованиями к исходному сырью и технологии синтеза, так и наличием экологически и взрывоопасных отходов. Наиболее распространенный, в настоящее время, промышленный метод получения надпероксида калия состоит в сжигании распыленного жидкого металла в атмосфере воздуха, содержащего следы влаги, обогащенного кислородом от до объемных и нагретого до С при избыточном давлении 0, атм. Температура в зоне реакции составляет порядка 0С. К К 1. Схема промышленной установки для получения К представлена на рис. Расплавленный калий из бака 1 через трубку 2 поступает в форсунку 5, в которую через трубку 4 подается воздух. Скорость подачи смеси воздуха и расплавленного калия в форсунку регулируется иглой 3. Образующийся надпероксид калия скапливается в бункере 6 и разгружается через задвижку 7. Во избежание уноса из камеры осаждения части надпероксида калия, образующегося в виде тонкой пыли, предусмотрено его улавливание по способу Коттрела или с помощью стеклотканевых фильтров. Так, применение фильтра НИОГАЗ ФС позволяет снизить потери уносимого в виде пыли надпероксида калия до мгм3 . Суточная производительность одной установки для получения надпероксида калия форсуночным способом, применяемым фирмой Майн Сэфети Эпплианс Компани США, штат Пассадена, составляет порядка 3 тонн. Получаемый таким способом К содержит суммарно около 2 примесей в виде КОН и К2С и весьма устойчив при хранении .