Файл: 8 неделя науки СВАО - тезисы с содержанием.docx

Данные Федерального министерства экологии, защиты природы и ядерной безопасности Германии.
Журнал "С.О.К." - Сантехника, Отопление, Кондиционирование, N 8 | 2004г.

Разработка технологической схемы получения кальция

Васильева Е.В., Тарчигина Н.Ф.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Электролитическое получение кальция возможно только в безводных электролитах. Это объясняется тем, что в ряде напряжений кальций занимает место среди наиболее электроотрицательных элементов. По этой причине при электролизе водных растворов солей кальция на катоде выделяется водород , а в электролите образуется гидроокись кальция.

В электролите вода и соль ( например , хлорид кальция ) диссоциированы :

2Н₂0 ↔ 2Н⁺ + 20Н^-

CaCL₂> Са²⁺+ 2CL^2-

При прохождении между электродами постоянного тока идут процессы:

на катоде- 2Н⁺+ 2 е -> 2Н -> Н₂↑,

на аноде - 2CL^- -2е -> 2CL -> CL₂,

в электролите - Са²⁺ + 20Н^- <-> Са(ОН)₂ .

Таким образом, кальций при электролизе водных растворов на катоде выделяться не будет, так как потенциал выделения кальция меньше, чем потенциал выделения водорода. Это обстоятельство заставляет вести процесс электролиза в среде, не содержащей ионов положительных металлов и свободных ионов водорода - применяемая соль для электролиза должна обладать высокой степенью чистоты по примесям более электроположительных элементов, чем кальций и содержать допустимое количество воды, не препятствующей образованию кальция на катоде.

Исходя из вышеизложенного, технологическая схема производства кальция складывается из получения безводной соли кальция требуемой чистоты, непосредственно электролиза и вакуумной дистилляции для получения кальция высокой степени чистоты.

Рассмотрим свойства некоторых солей кальция и подберем подходящую для использования в качестве электролита при электролизе кальция.

Фтористый кальций широко распространен в природе и известен под названием плавикового шпата - минерала, который применяется в металлургии в качестве соли кальция для предохранения расплавленных сплавов от окисления воздухом при прямом соприкосновении их с атмосферой. Реакция

Са + F₂ = CaF₂

сопровождается большим выделением тепла (290,2 ккал/ моль ), соединение CaF₂ очень прочно. Переплавка под этой солью большинства металлов и сплавов не разлагает ее, а, следовательно, не приводит к загрязнению переплавляемого металла продуктами разложения фторида кальция. Температура плавления фторида кальция равна 1392 градусов, а температура кипения 2500 градусов. Применение его при плавке кальция невозможно, так как кальций плавится при температуре более низкой, чем фтористый кальций. Плотность кальция при обычной температуре 1,55 г/см , тогда как плотность фторида кальция равна 3,18г/см³. Вследствие этого кальций всплывает над расплавленным плавиковым шпатом и, следовательно, последний не пригоден для использования в качестве электролита при электролизе.

Бромистый и йодистый кальций имеют более низкую температуру плавления (СаВг₂ - 760 градусов и CaJ₂- 740 градусов), но обладают еще большей плотностью, чем фторид кальция соответственно - 3,353 г/см и 3,956 г/см³.

Хлористый кальций в этом случае более удобен, так как он плавится при температуре 775 градусов. Плотность его при температуре 20 градусов равна 2,152 г/см³, а при 900 градусов – 2,002 г/см³.

Исходя из сравнительного анализа в качестве электролита используется хлорид кальция.

Литература

Родякин В.В. «Кальций, его соединения и сплавы». – М.: Металлургия, 1999.
Криворученко В.В. « Тепловые и энергетические балансы алюминиевых и магниевых электролизеров». – М.: Металлургия, 2006.

Влияние технологических параметров на процесс окисления so2 в so3 в производстве серной кислоты и абсфк

Чураева Т.С., Тарчигина Н.Ф.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Метод получения сульфокислоты заключается в сульфировании алкилбензола газообразной сульфирующей смесью с объёмной долей серного ангидрида от 4% до 5%. Серный ангидрид получается окислением сернистого ангидрида кислородом воздуха в контактном аппарате на сульфованадиевом катализаторе марки СВД при температуре от 400^оС до 600^оС. Реакция окисления сернистого ангидрида в серный ангидрид протекает по уравнению:

катализатор

2SO₂ + O₂ 2SO₃ + Q

(400÷600)^oC

Сульфирование алкилбензола производится в пленочном реакторе при температуре от 50^оС до 60^оС и протекает по уравнению:

R - C₆H₅ + SO₃ R - C₆H₄ - SO₃H + Q

Побочными реакциями процесса сульфирования являются реакции образование ангидрида сульфокислоты и персульфокислоты:

2R - C₆H₄ - SO₃H + SO₃ R - C₆H₄ - SO₃ - SO₂ - C₆H₄– R + Н₂SО₄

R - C₆H₄ - SO₃H + SO₃ R - C₆H₄ - SO₃- SO₃H

После окончания процесса сульфирования производится перемешивание и выдержка реакционной массы, при этом происходит разложение персульфокислоты с образованием сульфокислоты:

R - C₆H₄ - SO₃- SO₃H + R - C₆H₅ 2 R - C₆H₄ - SO₃H

При снижении температуры сульфирования до 40⁰С содержание ангидридов увеличивается. Ангидриды неустойчивы в присутствии воды и, особенно, в кислой среде. С этой целью ангидриды подвергают гидролизу при добавке к сульфокислотам 2% воды.

Нейтрализация сульфокислоты производится 7%-ым водным раствором гидроксида натрия.

Реакция нейтрализации сульфокислоты протекает по уравнению:

R – C₆H₄ – SO₃H + NaOH R – C₆H₄ – SO₃Na + H₂O

При этом протекают побочные реакции разложения ангидрида сульфокислоты, нейтрализация серной кислоты и сернистого ангидрида.

Разложение ангидрида сульфокислоты протекает по уравнению:

R – C₆H₄ – SO₃ – SO₂ – C₆H₄ – R + H₂O 2R – C₆H₄ – SO₃H

Нейтрализация серной кислоты:

H₂SO₄ + 2NaOH Na₂SO₄ + 2H₂O

Нейтрализация сернистого ангидрида:

SO₃ + 2NaOH Na₂SO₃ + H₂O

Абгазы, отходящие от аппаратов, содержащие сернистый и серный ангидриды, поступают на санитарную колонну, орошаемую раствором едкого натра с массовой долей основного вещества от 7 до 9-ти процентов.

В колонне происходит поглощение сернистого ангидрида и хлористого водорода раствором едкого натра.

Выходящие из санитарной колонны абгазы, содержащие непоглощенный серный ангидрид и туман серной кислоты, поступают на фильтр-тума-ноуловитель, внутри которого находится кассета с влажным войлоком марки ПВХ, где серный ангидрид улавливается с образованием серной кислоты.

Образующиеся капли серной кислоты оседают на войлоке и стекают через гидрозатвор в сборник едкого натра.

Очищенные абгазы поступают на эжектор, где разбавляются воздухом и выбрасываются в атмосферу.

При очистке абгазов протекают следующие химические реакции:

SO₂ + NaOH  Na₂SO₃ + H₂O

SO₃ + H₂O  H₂SO₄

H₂SO₄ + NaOH  Na₂SO₄ + H₂O

Приготовление (6,0 – 7,0)% - го раствора гидроксида натрия производится разбавлением 20% - го раствора, поступающего со склада сырья, расчетным количеством артезианской воды.

Смотрите также файлы

63-69.docx

56-62.docx

50-59.docx

5 Оптика фепо .pdf

40 вопросов по жматко.docx

Файл: 8 неделя науки СВАО - тезисы с содержанием.docx

Список литературы

Разработка технологической схемы получения кальция

Литература

Влияние технологических параметров на процесс окисления so2 в so3 в производстве серной кислоты и абсфк

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно