Массообмен при кислотном разложении фосфатов и разработка трехфазного реактора в производстве фосфорной кислоты

• Автор: Винников, Александр Яковлевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 227 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .

Глава I. Особенности массообмена в системе твердое тело

жидкость при разложении природных фосфатов кислотами

1.1. Закономерности массообмена в системе твердое тело жидкость .

1.2. Массообмен при взаимодействии фосфатного сырья с кислотами.

1.3. Дели и задачи работы.

Глава П. Массообмен при взаимодействии фосфатного сырья с

кислотами в реакторе с мешалкой

2.1. Постановка задачи

2.2. Исследование кинетики разложения апатитового концентрата и фосфорита Каратау серной кислотой и кристаллизация сульфата кальция в зависимости от нормы затравки Са 2Нг0 фосфогипса.
2.2.1. Описание экспериментальной установки. .
2.2.2. Расчет загрузки компонентов и образования продуктов
2.2.3. Методика проведения эксперимента.
2.2.4. Полученные результаты и их анализ .
2.2.5. Объяснение полученных результатов.
2.3. Изучение процесса разложения укрупненных частиц фосфорита азотной кислотой с целью определения влияния выделяющейся газовой фазы.
2.4. Математические модели процессов разложения фосфатного сырья серной кислотой
2.4.1. Случай разложения при отсутствии затравки АО .
2.4.2. Случай разложения при избытке затравки М 4 . .
2.5. Обсуждение результатов.
Глава Ш. Обзор аппаратурнотехнологических схем производства экстракционной фосфорной кислоты и совершенствование их работы
3.1. Постановка задачи
3.2. Обзор основных конструкций экстрактора, применяемых
в мировом и отечественном производстве ЭФК
3.3. Анализ работы технологической системы производства ЭФК из апатитового концентрата на базе восьмисекционного прямоугольного экстрактора V 0 м3 . .
3.3.1. Сведения о работе экстрактора
3.3.2. Результаты обследования работы экстрактора
3.3.3. Оптимизация работы экстрактора ПО
3.3.4. Предложения по усовершенствованию работы экстракторов
3.3.5. Расчет экономических эффектов .
3.4. Анализ работы технологической схемы производства ЭФК из фосфоритов Каратау на базе двухреакторных экстракторов V 0 м3
3.4.1. Сведения о работе экстрактора.
3.4.2. Разработка системы пневматического перемешивания в существующих экстракторах
3.4.3. Преимущества системы пневматического перемешивания
по сравнению с механическим
3.4.4. Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения схемы пневматического перемешивания взамен механического в экстракторах разложения фосфоритов Каратау.
3.5. Обсуждение результатов .
Глава 1У. Массообмен при взаимодействии фосфорита Каратау с
кислотами в трехфазном реакторе
4.1. Постановка задачи
4.2. Обоснование и создание трехфазного реактора . . .
4.3. Определение кинетических закономерностей разложения фосфоритов Каратау и удельного сопротивления осадка в периодическом режиме работы трехфазного реактора.
4.4. Результаты работы трехфазного реактора в непрерывном режиме.
4.5. Усовершенствование технологической схемы с использованием трехфазного реактора получения ЭФК
из фосфоритов Каратау
4.6. Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения схемы с трехфазным реактором в процессе получения ЭФК из фосфоритов Каратау
4.7. Обсуждение результатов.
Выводы
Литература


Цифрами 1,2,3 отмечены потоки вещества соответственно к поверхности пленки, через пленку и к поверхности реакции. СМ 1. Рис. В результате подстановки в 1. В работе 9 рассмотрена сферическая частица вещества А , которая взаимодействует с растворш реагента А с образованием пористой пленки 7 . Принятая математическая модель основана на допущении того, что твердые продукты реакции откладываются на твердой частице, образуя проницаемый сферический слой. Система уравнений, определяющих кинетику процесса, изображенного на рис. С С 1. А . Уравнение . А , диффундирующим через пористую структуру 7 . Уравнение 1. П . Уравнение 1. Рис. Интегрирование системы 1. У5 2 . С, 1. Сгз 2Рп пс т 1. Т5 время полного растворения У 0. Результаты 1. Для этого выражения получены крайние значения. Ч3 1. Уравнение 1. Оно описывает кинетику извлечения твердой фазы из пористых тел , . Далее, в работе 9 рассмотрены такие гетерогенные реакции, в результате которых плохо растворимые продукты реакции П выделяются во всем реакционном объеме. Пока вещество П находится в растворе, скорость реакции является постоянной при постоянных поверхности реакции и концентрации реагента. С момента появления в растворе кристаллов вещества П скорость реакции начинает уменьшаться, так как кристаллы, осаждаясь на поверхности частицы, частично экранируют ее поверхность. С увеличением концентрации кристаллов степень экранизации растет. Между частицами, находящимися в растворе, и частицами, осевшими на реакционной поверхности, возникает своеобразное равновесие, зависящее от гидродинамики движения раствора относительно поверхности растворения. Скорость движения раствора играет здесь такую же роль, как и температура в процессе абсорбции. С увеличением скорости равновесие смещается в сторону раствора, т. Го Г С Л
1. С концентрация, при которой поверхность реакции полностью закрыта. Левая часть уравнения 1. СпСп1е уп 1. V объем раствора. В работах рассмотрены реакции растворения с образованием газообразной фазы. Растворение такого рода сравнительно мало изучено. В частности, недостаточно изучено влияние выделяющегося газа на скорость реакции растворения, хотя это влияние во многих случаях является определяющим. Г.А. Аксельрудсм совместно с Л. А.Походенко было обращено внимание на аналогию между рассматриваемым взаимодействием и теплообменом при кипении . Впоследствии эта аналогия была подтверздена и более подробно изучена А. И . Дубининым, Я. М.Гумницким, М. Зелинским, В. И.Кривошеевым . Рассмотрев кривые I и 2 рис. Т и от плотности теплового потока
Рис. В обоих случаях коэффициент переноса с ростом движущей силы возрастает, достигает максимума и затем снижается. Восходящие кривые на графиках рис. С увеличением концентрации реагента увеличивается поток реагента к поверхности реакции, что приводит к увеличению газовыделения и более интенсивному перемешиванию жидкого объема пузырьками газа. При больших движущих силах начинает играть роль
изоляция поверхности реакции от жидкого реагента и скорость реакции уменьшается. В процессе теплоотдачи при кипении на границе твердой и жидкой фаз жидкость перегрета, температура на поверхности выше температуры кипения жидкости. В прЬцессе массообмена в условиях химической реакции жидкость на границе фаз пересыщена выделяющимся газом. В условиях теплообмена может существовать предельный при больших движущих силах пленочный режим, при котором твердая поверхность отделена от жидкости пленкой гпара, через которую передается тепло. В условиях массообмена режим такого рода существовать не может, так как это означало бы прекращение контакта твердого вещества с реагентом. При теплообмене направление движения пузырьков совпадает с направлением естественной конвекции снизу вверх. При массообмене эти направления противоположны. В работе 9 были установлены количественные соотношения для разложения частицы твердого вещества с образованием в качестве продукта реакции газообразной фазы. Твердая сферическая частица радиуса погружена в спокойную жидкость. А П Г 1. Г газообразный продукт реакции пузырьки.