Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ Фосфористая кислота находит применение в различных отраслях промышленности: в качестве комплексона в фармакологии, как термостабилизатор при производстве лавсана, в качестве полупродукта при неорганическом синтезе и т.д.
Наиболее распространенный способ получения фосфористой кислоты включает гидролиз хлорида фосфора (Ш) при 150-200С. Однако широкое промышленное освоение данного процесса осложнено повышенной коррозионной активностью исходных и конечных реагентов, а также их токсичностью. Получаемая кислота загрязнена различными примесями, преимущественно фосфорной и соляной кислотами.
Недостатком существующих методов получения фосфористой кислоты является низкий выход по целевому продукту и высокое количество примесей, а также использование в качестве сырья дефицитных чистых компонентов.
С другой стороны, фосфорный шлам и продукты его переработки, образующиеся в значительных количествах при производстве желтого фосфора и других фосфорсодержащих веществ, представляют большую экологическую опасность, поэтому использование их в качестве сырья при получении фосфористой кислоты является актуальной задачей.
Таким образом, целью предлагаемой к рассмотрению диссертации явилась разработка новых способов получения фосфористой кислоты на основе использования фосфорного шлама и поиск оптимальных условий проведения процесса с применением методов математического моделирования.
Работа поддерживалась грантами Российских фондов: грант "Фундаментальные проблемы естествознания" 94-9.3-209 (1994-1995г.г.), грант Госкомитета РФ по высшему образованию. "Теоретические основы химической технологии" (1994-1995гг.), грант "Конверсия и высокие технологии" (1997-1998 гг.) Н.Т.102.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ Разработка новых способов получения фосфористой кислоты на основе переработки фосфорного шлама и поиск оптимальных условий проведения процесса на основе:
проведения экспериментальных исследований различных способов получения фосфористой кислоты из фосфорсодержащего вторичного сырья и последующей ее очистки от примесей;
создания математических моделей процессов синтеза и очистки фосфористой кислоты;
исследования кинетики синтеза фосфористой кислоты;
исследования кинетики образования и роста кристаллов на стадии очистки фосфористой кислоты;
использования методов математического моделирования и оптимизации для поиска условий увеличения выхода и чистоты фосфористой кислоты.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА Показана возможность получения фосфористой кислоты с использованием в качестве сырья фосфорсодержащих соединений или продуктов их переработки.
Исследована возможность получения фосфористой кислоты из раствора фосфита натрия и щавелевой кислоты. Разработаны математические модели стадий очистки фосфористой кислоты с учетом кристаллизации образующихся примесей оксалата натрия. Определены кинетические константы скорости роста и образования кристаллов оксалата натрия в ходе стадии очистки. Предложен оптимальный режим очистки фосфористой кислоты от примесей.
Выяснен механизм синтеза фосфористой кислоты из фосфорного шлама и элементарного йода. Разработана математическая модель предлагаемой схемы синтеза. Определены кинетические константы. Предложен оптимальный режим процесса получения фосфористой кислоты из фосфорного шлама и кристаллического йода.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Получены исходные данные для проектирования технологической схемы получения фосфористой кислоты из фосфористокислого натрия и щавелевой кислоты и переданы на Джамбульский АО "Химпром".
Разработанный способ получения фосфористой кислоты из фосфорного шлама и кристаллического йода защищен патентом Российской Федерации №2096318 от 20.11.97г.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные результаты и выводы диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Международных конференциях молодых ученых по химии и химической технологии (Москва 1993г., 1994г., 1995г., 1996г.), на Школе молодых ученых при Международной конференции "Математические методы в химии и химической технологии" (Тула 1996г.), на Школе по моделированию автоматизированных технологических процессов (Новомосковск 1997г.), на Международной конференции по химии фосфора "ICPC" (Cincinnati, USA 1998г.).
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ Диссертация состоит из введения; литературного обзора состояния проблемы (гл.1); результатов экспериментальных исследований стадий синтеза фосфористой кислоты путем сернокислотного разложения фосфитсодержащего шлама, из