دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرآیند

عنوان:

کریستالیزاسیون اسیدفسفریک به وسیله سرمایش مستقیم

چکیده

اسیدفسفریک صنعتی تولید شده با روش تر (Wet – Process) که محصول واکنش سنگ معدن فسفات و اسیدسولفوریک است، به منظور خالص سازی و به دست آوردن اسیدفسفریک در درجه های خوراکی و دارویی و… به وسیله سرمایش مستقیم کریستاله شد.

بررسی های انجام شده به وسیله آزمایش نشان داد که کریستالیزاسیون مستقیم به دلیل افزایش شدید ویسکوزیته در دماهای پایین تر از (-20 درجه سانتی گراد) امکان پذیر نیست. همچنین آزمایشات نشان داد که ناخالصی های موجود در اسیدفسفریک صنعتی مانند کلسیم، منیزیم، آهن و آلومینیوم که از طریق سنگ معدن فسفات و اسیدفسفریک وارد محصول می شوند، مقاومت اسید را برای رسیدن به ناحیه فوق اشباع و کریستالیزاسیون به شدت افزایش می دهند و اسید در دماهای پایین به توده ای سخت و منجمد تبدیل می شود.

برای جلوگیری از این امر قبل از اینکه پدیده توده ای شدن اتفاق بیفتد در دمای 15- درجه سانتی گراد از دانه های اسیدفسفریک (Seeds) استفاده می کنیم. در این صورت فوق اشباعی صرفاً در جهت رشد دانه ها مصرف می شود و از هسته زائی اولیه (Primery nucleation) که عاملی مهم در افزایش ویسکوزیته است جلوگیری می شود. برای کاهش ویسکوزیته در حین سرمایش از محلول های بی اثر مانند آب مقطر و اسیدسولفوریک استفاده شد.

در انتها نیز کریستالیزوری برای تولید یک تن اسیدسولفوریک در روز به همراه سیستم سرمایش آن با استفاده از داده های به دست آمده طراحی شده است.

فصل اول

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اسیدفسفریک

1-1- اسیدفسفریک

1-1-1- خصوصیات

خصوصیات فیزیکی: اسیدفسفریک به صورت بدون آب و خالص H3PO4 با mp = 42/35  ‘C و Mw =98 و p =1/88 g/cm3 به فرم کریستالهای بی رنگ و قابل حل در آب می باشد. اسیدفسفریک آبدار با فرمول H3PO4.1/2H2O نیز شناخته شده است. شکل 1-1 دیاگرام فازی H3PO+H2O را نشان می دهد.

اسیدفسفریک به طور نامحدود در آب قابل حل می باشد. این ماده در سه غلظت استاندارد در دسترس می باشد:

75% H3PO4 With 54.3% P2O5 , mp=-20 0C

80% H3PO4 With 58.0% P2O5 , mp=0 0C

85% H3PO4 With 61.6% P2O5 , mp=21 0C

اسید 85% (p=1.687g/cm3) شربتی مانند است، دارای ویسکوزیته بالایی می باشد و در شرایط سرمای زیاد (super cool) نگهداری می شود. اسید بی آب را می توان از اسید 85% با تبخیر در دمای 80 درجه سانتیگراد به دست آورد.

جدول (1-2) و (3-1) نیز تغییرات دانسیته اسیدفسفریک را در غلظت های مختلف و در محدوده دمایی 40 – 10 درجه سانتیگراد نشان می دهند.

جدول (4-1) و (5-1) ظرفیت گرمایی اسیدفسفریک را در دماها و غلظت های مختلف نشان می دهند.

سایر خصوصیات فیزیکی اسیدفسفریک نظیر گرمای تشکیل و ذوب اسیدفسفریک، فشار بخار محلول های اسیدفسفریک، نقطه جوش و انجماد و گرمای رقیق سازی در شکل ها و جداول زیر نشان داده شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.