Document 2346437

Как видно из таблицы, при равных температурах с увеличением доли хлорида аммония в растворе давление паров
хлористого водорода над их совместным раствором понижается.
При равной доле хлористого водорода в растворе присутствие в нем хлорида аммония способствует уменьшению давления
паров хлористого водорода над раствором.
Так, над соляной кислотой, содержащий 6% HCl, при 60 давление паров хлористого водорода равно 5,3 Па. Над раствором,
содержащим 38% NH4Cl и 6% HCl, давление паров хлористого водорода уже в 1,6 раза ниже и равно 3,3 Па. Это указывает на
возможность образования в растворе комплексов n · NH4Cl · HCl, в результате чего доля свободных молекул HCl в растворе
уменьшается.
Давление паров воды над совместными с хлоридом аммония растворами так же понижается (в тех же условиях ~ в 1,15 раза
по сравнению с бинарным раствором.
Литература
1. Позин М.Е. Технология минеральных солей. // Л.: Химия, 1970, Т. 2.
2. Справочник химика. // М.: Химия, 1965, Т. 3.
3. Никандров И. С., Шипяцкая Р. И., Шишкин В. Л. Давление паров воды и аммиака над расплавами нитроаммополифоса.
// Журнал прикладной химии, 1977, Т. 59, Вып. 5 с. 1142 – 1144.
4. Кудряшов И. П. Практикум по физической химии. // М.: Высш. шк., 1986.
Никандров М. И.1, Никандров И. С.2
Кандидат технических наук, доцент; 2доктор технических наук, профессор, Дзержинский политехнический институт
Нижегородского технического университета
ПОЛИТЕРМИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СЕМИВОДНОГО ДИНАТРИЙФОСФАТА С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ
МАТОЧНОГО РАСТВОРА
Аннотация
Изучена кристаллизация семиводного динатрийфосфата. Определено влияние скорости охлаждения на средний размер
кристаллов и коэффициент распределения примесей мышьяка.
Ключевые слова: динатрийфосфат, кристаллизация, скорость, примеси, распределение.
Nicandrov M. I.1, Nicandrov I. S.2
1
Candidate of technical Sciences, associate Professor; 2Doctor of technical Sciences, professor, Dzerzhinsky Polytechnic institute of
Nizhny Novgorod technical University
POLYTHERMAL CRYSTALLIZATION OF SEVEN-WATER DISODIUM WITH CIRCULATION OF MOTHER
LIQUOR
Abstract
Studied crystallization of seven-water disodium phosphate. Specified effect of cooling rate on the average crystal size and the
distribution ratio of arsenic impurities.
Keywords: seven-water disodium phosphate, crystallization, rate, impurities, arsenic.
Динатрий фосфат, применяемый в пищевой и текстильной отрасли, производят в виде двенадцативодного кристаллогидрата.
Из-за низкого содержания основного вещества (39,66%) по сравнению с исходным более концентрированным сырьем
производство динатрийфосфата целесообразно осуществлять на установках малой и средней мощности (до 2000 т/год) для
обеспечения потребности в нем предприятий региона, прилегающего к точке выпуска. Поставка динатрийфосфата на большие
расстояния из-за возрастания транспортных затрат экономически не окупается. В связи с этим разработка технологии более
концентрированного семиводного динатрий фосфата, содержащего 53% основного вещества, является актуальной.
При использовании технологии семиводного динатрийфосфата с рециркуляцией маточника [1] исключается необходимость
многостадийной перекристаллизации и упарки промежуточных растворов, что в значительной мере снижает энергозатраты на
производство фосфата.
Экспериментальная часть
Исследование политермической кристаллизации выполнено в кристаллизаторе вместимостью 0,0003 м3. Исходный раствор
готовили смешением маточника с долей фосфата 30 – 35% масс. с исходным раствором (45,5% масс), полученным
нейтрализацией фосфорной кислоты (73,6% H3PO4) содовой суспензией (530 г/л карбоната натрия). Полученный после смешения
раствор охлаждали со скоростью 1 – 5 град/час. Суспензию разделяли на фильтре с площадью фильтрации 0,005 м2. Кристаллы
отжимали просасыванием воздуха в течение 5 минут, промывали ацетоном (25 мл на операцию) и сушили в течение 18 часов при
60 . Грансостав и содержание мышьяка в кристаллах определяли по [2]. Оптимальный режим проверен при наработке опытной
партии продукта на установке с кристаллизатором вместимостью 0,2 м3. Производительность по динатрийфосфату составила 75
кг на операцию.
Процесс политермической кристаллизации семиводного кристаллогидрата динатрийфосфата на диаграмме растворимости
(рис. 1) отображается вертикалью S – SК. Для конечной температуры tК фазовый баланс маточника (М), кристаллов (К) и
суспензии (S) равен:
М + К = S.
Баланс кристаллизующейся соли:
М · XМ + K · XK = S · XС,
где XМ, XK и XС – концентрация соли соответственно в маточнике, кристаллах и в исходной смеси растворов.
Доля соли в кристаллогидрате равна отношению мольных масс безводной соли МБВ и кристаллогидрата Мкр-т:
XK = МБВ / Мкр-т.
Концентрация смеси исходного раствора массой R с циркулирующим маточником МР равна:
XС = (МР · XМ + К · XK) / S.
Для начальных условий смешения с учетом (4):
MP + R = S или R = S – MP,
XP = (S ·XC – MP · XM) / R = K · XK / R.
Коэффициент выхода кристаллов К:
К = K / R = (XP – XM) / (XK – XM),
K = К · R.
Коэффициент выхода маточника М:
М =1 К.
Коэффициент рецикла маточника nP:
nP = (XP – XC) / (XK – XM).
1
105
Если пренебречь отличием теплоемкости маточника и исходного раствора, то температура смеси рециркулята с исходным
нейтрализованным раствором равна tC в точке пересечения линии d1 – R с вертикалью S – SK. Положение точки tC на диаграмме
указывает на ненасыщенное состояние исходной смеси растворов.
Как видно из диаграммы, на 1 часть продукта рецикл маточника составляет 0,82 части. Оставшиеся 0,23 части маточника
возвращаются на содорастворение. Количество нейтрализованного раствора составляет 1,23 части. Коэффициент рецикла равен
0,4 с учетом рецикла на содорастворение.
С уменьшением концентрации маточного раствора с 36 до 30% масс коэффициент рецикла маточника nP возрастает с 0,345
до 0,87, а коэффициент выхода продукта понижается с 0,666 до 0,555.
С уменьшением скорости охлаждения с 5,4 до 2 град/час средний размер кристаллов возрастает с 0,07 до 0,2 мм.
При скорости охлаждения 3 град/час константа скорости кристаллизации соли (KD) равна 0,0051 м/сек, съем кристаллов на
фильтре 600 кг/(м3·час). Продукт содержит фракции кристаллов в следующих долях (%, масс): менее 0,040 мм – 11; 0,040 – 0,063
мм – 16; 0,063 – 0,10 мм – 36; 0,10 – 0,20 мм – 16; 0,20 – 0,32 мм – 15; более 0,32 мм – 6. Насыпная масса семиводного
динатрийфосфата с влажностью 1% масс составляет 970 кг/м3, а угол естественного откоса равен 380.
Анализ кристаллов на содержание примесей мышьяка показал, что коэффициент распределения примесей между твердой и
жидкой фазами с ростом скорости охлаждения с 1 до 5,2 град/час уменьшается с 28 до 14,4 из-за увеличения маточных
включений в кристаллы.
При многократном рецикле маточника доля мышьяка в продукте постепенно растет и после пяти циклов возврата маточника
доля мышьяка составляет 0,00022% масс (для высшего сорта А допустимо 0,00025% масс). Поэтому после пяти циклов возврата
маточника, его следует использовать в производстве тринатрийфосфата, присутствие мышьяка в котором ГОСТ 201-90 не
ограничивает. Количество маточника, передаваемого на производство тринатрийфосфата, в среднем на одну операцию
составляет 0,21 т/т динатрийфосфата. При смешении и усреднении состава продуктов восьми циклов содержание мышьяка также
не превышает допустимое. Это позволяет увеличить выход кондиционного продукта.
Выводы
1. Применение рецикла маточного раствора позволяет получать динатрийфосфат в виде семиводного кристаллогидрата с
обеспечением требований к качеству пищевого продукта.
2. При скорости охлаждения 3 град/час средний размер кристаллов равен 0,2 мм, производительность фильтрации 600
кг/м3·час.
Рис. 1. Диаграмма растворимости в системе динатрийфосфат – вода.
Литература
1. Патент РФ № 2277067, С01В 21/30. Способ получения семиводного динатрийфосфата / Никандров М. И., Ефимова Е.
О., Никандров И. С., заявл. 04.10.04, опубл. 27.05.06, Бюл. № 15.
2. ТУ 2148-021-05761689-98. Натрий фосфорнокислый двузамещенный. Технические условия. – Введен 01.01.98. Нижний
Новгород. – Росстандарт. – 38 с.
Калюжный Д.А.1, Сухова Т.А.2, Суркаев А.Л.3
Студент, Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета
(ВПИ (филиал) ВолгГТУ); 2кандидат физико-математических наук, доцент, ВПИ (филиал) ВолгГТУ; 3кандидат технических
наук, доцент, ВПИ (филиал) ВолгГТУ
ОЦЕНКА ДАВЛЕНИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПЛОСКОЙ КОЛЬЦЕВОЙ ФОЛЬГИ В
КОНДЕНСИРОВАННОЙ СРЕДЕ
Аннотация
В работе представлено исследование поля давления ударно-акустической волны электрического взрыва плоской кольцевой
фольги в замкнутом пространстве с конденсированной средой. В качестве регистраторов давления волны использовались
пьезокерамические преобразователи (ЦТС-19). Получены осциллограммы давления ударно-акустической волны и
энергетических параметров электрического взрыва фольги от времени.
Ключевые слова: электрический разряд, электрический взрыв плоской кольцевой фольги, ударная волна.
Kalyuzhny D.A.1, Sukhova T.A.2, Surkaev A.L.3
Volzhsky Polytechnical Institute (branch),Volgograd State Technical University, Volzhsky, Russia.
ESTIMATION OF PRESSURE OF THE SHOCK WAVE OF ELECTRIC EXPLOSION OF THE FLAT RING FOIL IN
THE CONDENSED ENVIRONMENT
Abstract
In work research of a field of pressure of a shock - acoustic wave of electric explosion of a flat ring foil in the closed space with the
condensed environment is submitted. As registrars of pressure of a wave were used пьезокерамические converters (ЦТС-19).
Oscillograms of pressure of a shock - acoustic wave and power parameters of electric explosion of a foil from time are received.
Keywords: the electric category, electric explosion of a flat ring foil, a shock wave.
На протяжении последних десятилетий электрический взрыв проводников (ЭВП) находит широкое применение как в
различных технологических процессах в машиностроении [1, 2], так и в фундаментальных научных исследованиях.
1
106