Кинетика и аппаратурно-технологическое оформление процесса твердофазного синтеза перманганата калия

• Автор: Кузьмин, Александр Петрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Применение перманганата калия.

1.2 Современное состояние производства перманганата калия

1.3 Пути совершенствования роизводства.

1.4 Недостатки существующего способа получения перманганата калия.1.1.

1.5 Задачи исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТВЕРДОФАЗНОГО СПОСОБА

ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРМАНГАНАТА КАЛИЯ.

2.1 Химизм процесса
2.2 Эксергетический анализ традиционного способа получения перманганата калия.
2.3 Свойства исходных веществ и продуктов реакции
2.4 Термодинамика процесса.
2.5 Кинетика процесса твердофазного синтеза перманганата калия
2.6 Диффузия компонентов.
3 ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1 Методика измерений.
3.1.1 Методика анализа перманганата и манганата калия при их совместном присутствии.
3.1.2 Методика измерения удельной поверхности
3.2 Методика твердофазного синтеза.
3.3 Экспериментальное исследование кинетики
3.4 Экспериментальное определение термодинамичеких параметров процесса.
3.5 Определение теплопроводности компонентов.
4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВА1ГИЕ.
5 АППАРАТУРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ
5.1 Аппаратурное оформление.
5.2 Эксергетический анализ твердофазного синтеза перманганата
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


По результатам кинетического исследования установлено, что процесс описывается уравнением Гинстлинга-Броунштейна для случая, когда лймитиг рующей стадией является химическая реакция первого порядка. Разработана математическая модель процесса, определены оптимальное время смешения компонентов и время реакции. Экспериментально исследованы зависимости выхода целевого продукта от параметров проведения процесса. Параметры процесса: давление кислорода Р, температура Г, время реакции т. Уже при ,0 МПа достигается высокий выход КМп. Разработан способ получения перманганата калия в одну стадию из отхода производства. Проведены исследования на опытной установке и выданы рекомендации по организации процесса в промышленных условиях. По результатам работы возможна организация производства перманганата калия на предприятиях, имеющих реакторы высокого давления кислорода. Выпущена опытная партия перманганата Fia ОАО «Росхимзащита». Выпуск опытной партии подтвердил правильность полученных в результате работы рекомендаций. Объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения, содержит 5 страниц основного текста, тридцать шесть рисунков, таблиц и список цитированной литературы из 6 источников. Применение перманганата калия основано на его окислительных свойствах. КМп применяется как реактив в аналитической химии для-перманганатометрии [1]. МпО;+8Н++5е' =Мп2Ч4Н. В [2]. Обнаружение двойных связей основано на реакции с раствором перманганата калия [3]. Аналитический эффект - обесцвечивание раствора перманганата калия. По этой схеме также осуществляется синтез гликолей. В органическом синтезе - получение кислот, альдегидов и кегонов [3], например синтез бензойной кислоты из толуола. Аналогичная реакция - получение сахарина для пищевой промышленности [4]. КМпОд используется для отбеливания различных материалов, выпускаемых промышленностью [5]. Отбеливающее действие обусловлено реакциями разрушения двойных связей, что ведёт к обесцвечиванию окрашенных веществ. Кроме того, в жёстких условиях (кипячение с концентрированной серной кислотой) КМп способен разрывать связи С-С и С-Н с полным окислением органического вещества до С и Н: Это свойство используется в синтезе и анализе органических веществ, например, красителей [6]. Перманганат калия употребляется так же как инициатор полимеризации, например, в производстве сополимера тетрафторэтилена и перфтор-бутил-этилена [7]. Одна из областей применения - производство катализаторов; в патенте [8] предложен катализатор для получения малеинового ангидрида. В экологии перманганат калия - реактив для определения ХПК - химического потребления кислорода в природных и сточных водах [9]. Обеззараживание также основано на окислительных свойствах. Например, он входит в состав антисептических препаратов []. Растворы перманганата калия в воде при разложении образуют некоторое количество озона [], который тоже является мощным антисептиком. Возможно включение в состав пиротехнических смесей1 []. В медицине известно противоожоговое действие []. В фармахимии перманганат широко применяется, например [], []. Известно использование как дезодоратора []. Дезодорирующее* действие можно проиллюстрировать примером реакции с меркаптаном, в результате которой образуется нелетучий и не обладающий запахом этил-сульфонат калия. Перманганат калия необходим как окислитель для получения интеркалированного графита в производстве химических генераторов тепла []. Известно применение в устройствах для очистки воздуха, в патенте [] КМпС>4 предложено использовать для окисления диоксидахе-ры. Новая область использования — получение аддуктов нанотрубок. Перманганат в этом случае применяется для окисления «крышек» нанотрубок. Открытые нанотрубки становятся доступными для допирующих атомов []. Таким образом, перманганат калия имеет большое значение для современной промышленности и экономики. До распада СССР перманганат калия производился-на заводе в городе Саки (Украина, Крым). После распада СССР в России отсутствует производство перманганата калия, несмотря на его важную роль в промышленности. Мировое производство КМПО4 достигает .