论文部分内容阅读
氟硅酸是磷肥企业生产的重要副产物之一,其利用是科学研究的热点与重点。云南云天化国际化工有限公司根据公司发展战略开展了“湿法磷酸副产氟硅酸生产氢氟酸技术”的研究与开发,该技术可以生产出较高规格的无水氟化氢,但由于每产生1吨无水氢氟酸要副产出不能直接使用的硫酸铵和硫酸氢铵混合物约2.2吨,因此限制了该技术的发展与推广。本文在参考了国内硫酸铵、硫酸氢铵市场具体情况,结合公司的具体生产实际,开展了硫酸铵、硫酸氢铵混合物催化热分解过程研究,力图通过研究为硫酸铵、硫酸氢铵新应用提供新思路,为公司在新领域开创出新方法提供技术支持,创造更多经济效益。本文首先利用单因素试验对催化剂、反应温度、反应原料的配比、反应停留时间、坩埚尺寸大小、反应原料粒径及反应气氛等可能影响因素进行了探讨,通过试验得知硫酸铵、硫酸氢铵混合物的热分解受催化剂、反应温度、反应原料的配比、反应停留时间和反应气氛等因素影响较大。其次,利用正交试验和热分解速率试验选定了较佳催化剂为三氧化二铬,并研究出其催化热分解硫酸铵、硫酸氢铵混合物的较佳操作条件为：反应温度700℃,硫酸铵、硫酸氢铵混合物与三氧化二铬的配比1：1,反应停留时间60min,载气流速5L/min。初步探讨了三氧化二铬的回收工艺,得出在1000～1100℃温度下煅烧60min,经溶解、抽滤、洗涤、干燥后得到的三氧化二铬产品符合HG/T2775-2010标准,且活性无变化。最后,利用热重(TG)、质谱(MS)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)等分析仪器对原料、反应残留物及反应生成气体进行分析,结合试验的化学分析与检测的具体数据研究了三氧化二铬催化热分解硫酸铵、硫酸氢铵混合物的动力学模型,得出其分解反应机理如下：第一阶段是硫酸铵、硫酸氢铵混合物反应生成焦硫酸铵,反应活化能(E)为112.3105 kJ·mol-1,指前因子(1gA)为10.3874,最概然机理函数为G(a)=-ln(1-α);第二阶段为三氧化二铬催化热分解焦硫酸铵,其活化能(E)为120.1150 kJ·mol-1,指前因子(IgA)为7.1508,最概然机理函数为G(α)=[1-(1-α)1/3]2;第三阶段是焦硫酸与三氧化二铬反应生成硫酸铬,反应活化能(E)为130.3200kJ·mol-1,指前因子(1gA)为8.5958,最概然机理函数为G(a)=[.ln(1-α)]1/3;第四阶段是硫酸铬的分解,其活化能(E)为174.1806 kJ·mol-1,指前因子(1gA)为10.3538,最概然机理函数为G(α)=[-ln(1-α]1/2;