收藏本站
《四川大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

磷石膏-氨水悬浮液脱碳净化合成氨原料气并制备硫酸铵的初步研究

刘山当  
【摘要】:磷石膏是湿法磷酸生产过程的副产品,大量占用土地,严重污染环境,成为实现磷肥工业可持续发展的瓶颈。目前,世界各国在磷石膏的综合利用方面积极开展了大量工作,其中,磷石膏转化制备硫酸铵或进一步生产硫酸钾是实现磷石膏综合利用的有效途径之一。以石膏为原料生产硫酸铵是一种已经工业化的工艺过程,从技术的角度,磷石膏转化制备硫酸铵并无困难,目前主要存在的问题是经济性。随着70年代高浓度氮肥的发展,而石膏制硫酸铵工艺存在设备投资大和能耗高等经济问题,限制了该工艺的发展。因此,改造现有的工艺技术,提高资源与环境技术自身的经济性是最为重要的途径。 本文提出利用我国特有的氨水脱碳净化合成氨原料气的过程,同步实现磷石膏转化为硫酸铵,使之成为合成氨的加工过程之一,因而可以大幅度提高磷石膏转化为硫酸铵的经济性。文献中没有发现利用氨水脱碳净化合成氨原料气的过程实现磷石膏转化为硫酸铵的相关报道,还有大量基础性的研究工作需要进行。对本文提出的石膏氨水悬浮液脱碳净化合成氨原料气并制备硫酸铵的新的工艺流程,模拟该体系气-液-固三相条件进行了初步工艺探索试验。初步考查原料配比和浓度对石膏转化率的影响,反应温度对反应速率的影响,以期对适宜的工艺条件有初步的掌握。在实验探索的基础上,通过进一步分析气-液-固三相体系的反应机理和动力学,采用渗透模型,建立了石膏氨水悬浮液 WP=5 吸收CO2的动力学模型,为进一步研究和探索奠定了基础。 实验结果表明,氨的利用率不低于碳酸氢铵流程,磷石膏转化率可以达到96%以上,说明该工艺具有可行性。 同时发现,反应体系气-液-固三相接触方式、接触时间对过程有明显影响,说明石膏氨水悬浮液与混合气体的气液传质问题对过程的影响很大,很可能是控制性因素,必须通过系统的深入研究掌握其基本规律。合成氨工业中原料气的CO2浓度一般在18~35%范围内,由此可见,工业过程必须充分重视石膏氨水悬浮液与原料气的气液传质设计。 体系温度也是敏感参数,说明化学动力学也是应该进一步研究的重点。采用较低温度有利于降低氨损失,并为碳酸钙结晶成长提供有利条件。在实验条件下,反应温度40oC是一个适宜的选择。 通过析气-液-固三相体系的反应机理可知,该体系中有十余种组份,石膏氨水悬浮液吸收二氧化碳过程由一系列反应耦合而成,总反应速率由CO2的吸收反应、NH2COO-的水解反应和石膏溶解速率共同决定,给出了相关反应的速率方程。以渗透模型为基础,建立了该体系伴有连续可逆化学反应的传质模型。 利用数值计算的方法,反应速率方程和平衡方程用Newton-Raphson方法进行线性化,用有限差分方法线性化偏微分方程组,通过计算主体平衡模型确定CO2吸收模型中偏微分方程组的初始条件和边界条件,得到了体系中各组份的浓度分布,CO2吸收过程的化学增强因子和吸收速率,表明CO2的吸收反应主要在气液界面附近进行,水解反应和石膏溶解反应在整个液相区域内进行,吸收过程的化学增强因子和吸收速率都随着碳化度的增加而降低,CO2的吸收速率随着气相主体CO2摩尔百分含量的增加而增加。以上结果为工程和工艺研究提供理论指导。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ113.2

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黎锦清;朱教群;周卫兵;孙正;;磷石膏对硅酸盐水泥凝结时间的影响[J];建材世界;2011年03期
2 梅毅;段东成;杨亚斌;李静;;磷石膏的综合利用及其竞争力分析[J];无机盐工业;2011年08期
3 李冬丽;王志刚;;磷石膏中钙源的回收与利用研究现状[J];云南化工;2011年03期
4 万邦江;胡武洪;;磷石膏预处理及综合利用[J];中国西部科技;2011年25期
5 薛彦辉;陈娜;薛大兵;;化学催化法综合利用磷石膏的研究[J];无机盐工业;2011年08期
6 丁竑广;丁汝斌;杨兴志;俞德田;;联产硫酸和水泥仍然是解决磷石膏问题的有效途径[J];硫酸工业;2011年04期
7 董占能;邓来;罗平;付廷栋;;磷石膏一步法制取硫酸钾工艺研究[J];化工科技;2011年03期
8 夏安;邓跃全;董发勤;杨瑞;许春凤;;磷石膏基缓释氮肥的研究[J];非金属矿;2011年04期
9 刘慧敏;;分子筛的选型与比较[J];天然气技术与经济;2011年03期
10 王培雄;宾晓蓓;杨欢;王胜军;薛俊;陈家藏;曹宏;;交互作用下磷石膏砌块的最佳配比的研究[J];武汉工程大学学报;2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 卢廷浩;徐雪源;;磷石膏的工程特性[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
2 万甜明;张志业;王辛龙;钟本和;;磷石膏制酸反应过程中的熔融特性研究[A];中国化学会第28届学术年会第19分会场摘要集[C];2012年
3 刘芳;蒲心诚;吴建华;;磷石膏综合利用方案探讨[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
4 杨秀山;王辛龙;张志业;钟本和;;硫磺分解磷石膏制硫酸的新工艺研究[A];中国化学会第28届学术年会第19分会场摘要集[C];2012年
5 王立明;周军璞;;利用工业附产石膏-磷石膏生产建材产品产业化技术的研究[A];新型建筑材料技术与发展——中国硅酸盐学会2003年学术年会新型建筑材料论文集[C];2003年
6 曾汉生;蒋耀东;张道明;郑兆平;董素梅;董茂松;陈鹏飞;周意平;;线材脱碳层厚度超标问题的研究与解决[A];2004全国能源与热工学术年会论文集(2)[C];2004年
7 秦军;谢占金;金翠霞;赵杰;;磷石膏的改性及其在PP中的应用研究[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
8 李崇巍;成国光;王新华;朱国森;崔爱民;;RH自然脱碳数学模型的建立以及脱碳机理研究[A];2010年全国冶金物理化学学术会议专辑(上册)[C];2010年
9 蔡震纲;;宝钢线材脱碳控制[A];2001中国钢铁年会论文集(下卷)[C];2001年
10 王立明;周军璞;;利用工业废渣-磷石膏生产建材产品产业化技术的研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 侯杰;全球磷石膏堆放量已达五十六亿吨[N];中国化工报;2010年
2 刘丽丽;中国国际磷石膏技术研讨会将开[N];中国化工报;2010年
3 记者 吴刚;国内首个磷石膏项目在渝动工[N];重庆日报;2010年
4 汪志;磷石膏综合利用改良土壤[N];中国化工报;2011年
5 本报记者 马敏;谁来搬掉企业心头的磷石膏大山[N];中国化工报;2011年
6 张继军;开磷磷石膏砖支援农村改造[N];中国化工报;2009年
7 记者 项菲菲;国内首个磷石膏项目落户綦江[N];重庆日报;2010年
8 记者 张四代;印度“铜老大”致力磷石膏零排放[N];农资导报;2010年
9 汪志;磷石膏可做土壤改良剂[N];中国环境报;2010年
10 记者 胡敏;德阳尝试新法处置磷石膏[N];四川日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马林转;循环流化床分解磷石膏及分解气体资源化研究[D];昆明理工大学;2007年
2 杨敏;杂质对不同相磷石膏性能的影响[D];重庆大学;2008年
3 肖厚军;磷石膏矫治酸性黄壤的效应及机制研究[D];西南大学;2009年
4 耿佃桥;RH真空精炼过程的数学物理模拟[D];东北大学 ;2010年
5 安连彤;高电压低电流等离子喷涂的特性研究[D];大连海事大学;2007年
6 郁能文;多功能RH精炼过程的数学和物理模拟[D];上海大学;2001年
7 郭献军;生物质燃烧氯的析出与控制研究[D];华中科技大学;2009年
8 鲁厚芳;杂质对石膏—碳酸铵转化过程的影响[D];四川大学;2002年
9 蔡保松;蜈蚣草富集砷能力的基因型差异及其对环境因子的反应[D];浙江大学;2004年
10 于健;地表径流与土壤侵蚀的化学与物理调控效应试验研究[D];中国农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘山当;磷石膏-氨水悬浮液脱碳净化合成氨原料气并制备硫酸铵的初步研究[D];四川大学;2004年
2 王雪梅;磷石膏复合材料制新型墙体砖的研究[D];四川大学;2002年
3 任婷艳;预处理方式对磷石膏复合水泥耐水性的影响[D];华中科技大学;2011年
4 梅吟;织金磷矿综合利用研究[D];武汉工程大学;2011年
5 王国民;磷石膏、粉煤灰在水泥生产中的应用研究[D];武汉理工大学;2002年
6 周环;磷石膏玻璃态胶凝材料及制品的研究[D];武汉理工大学;2002年
7 陈祥迎;由磷石膏制备硫酸钾工艺及其动力学研究[D];合肥工业大学;2002年
8 杨秀;RH-KTB深脱碳方法研究[D];武汉科技大学;2004年
9 徐雪源;磷石膏及其混合料的工程特性研究[D];河海大学;2005年
10 黄灿;重轨钢的脱碳研究[D];武汉科技大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026