CC BY
3
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА УПАРКИ МАТОЧНЫХ РАСТВОРОВ
Нормаматов Фарход Хайдарали угли
(PhD), доцент,
Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, г. Карши E-mail: [email protected]
Гулова Мафтуна Мухиддин кизи
магистрант,
Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, Карши E-mail: [email protected]
STUDYING THE PROCESS OF STIMULATION OF BARINE SOLUTIONS
Farkhod Normamatov
(PhD), Associate Professor, Karshi Engineering and Economic Institute, Republic of Uzbekistan, Karshi
Maftuna Gulova
Master's student, Karshi Engineering and Economic Institute, Republic of Uzbekistan, Karshi
АННОТАЦИЯ
В статье проанализировано состояние мирового производства нитрата калия с обоснованием актуальности решаемой проблемы и исследовано влияние технологических параметров на процесс упарки маточных растворов нитрата калия конверсионным способом. Изучено влияние технологических параметров на степень выхода К2О. Установлены оптимальные технологические параметры получения нитрата калия конверсионным способом из хлорида калия и нитрата аммония.
ABSTRACT
The article analyzes the state of global production of potassium nitrate with substantiation of the relevance of the problem being solved and examines the influence of technological parameters on the process of evaporation of potassium nitrate mother liquors using the conversion method. The influence of technological parameters on the degree of yield of K2O has been studied. Optimal technological parameters for the production of potassium nitrate by the conversion method from potassium chloride and ammonium nitrate have been established.
Ключевые слова: бесхлорные удобрения, упарка, хлорида аммония, остаточние давление, температура, степен упарка.
Keywords: chlorine-free fertilizers, reduction, ammonium chloride, residual pressure, temperature, degree of reduction.
Производство безхлорных водорастворимых комплексных удобрений является перспективным и интенсивно развивающимся сегментом производства минеральных удобрений. Темпы роста глобального рынка безхлорных водорастворимых удобрений оцениваются 4 % в год [1, 2].
Нитрат калия в природе встречается в виде небольших залежей. Искусственным способом, известным с давних времен, калиевую селитру получали в так называемых селитряницах из компостов, в которые входили навоз, зола, известь, хворост и др. В результате биохимических процессов с течением времени в таких компостах образовывалась калиевая селитра, которую выщелачивали водой и подвергали
кристаллизации; при этом получался сравнительно чистый продукт [1-3]. Получение нитрата калия нейтрализацией щелочей азотной кислотой вследствие необходимости затраты дорогого сырья едкого калия или поташа и азотной кислоты осуществляют редко. Для нейтрализации берется 30-35 % -ный раствор KOH и 50 %-ная кислота или сухой поташ, содержащий 85-87 % K 2 ТО 3 , около 5% ЕИТО 3 , и 25-30 %-ной азотной кислоты.
Полученный раствор, содержащий около 30 % KNO 3, выпаривают при 110-120 o C, отфильтровывают от примесей на фильтр-прессе и направляют на кристаллизацию. Кристаллы отфуговывают и высушивают [4-5].
Библиографическое описание: Нормаматов Ф.Х., Гулова М.М. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА УПАРКИ МАТОЧНЫХ РАСТВОРОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 4(121). URL:
https://7universum. com/ru/tech/archive/item/17307
В данном подразделе изучалось влияние технологических параметров на процесс упарки полученных первичных маточных растворов, образующихся в результате отделения нитрата калия после его кристаллизации при 10оС.
Полученный раствор имел следующий ионный состав (экв.%): 0,368К+; 0,632МЙ4+; 0,7280"; 0,272NO"з; водное число равно 5,91 молей воды на 1моль суммы солей.
Как показывает теоретический анализ диаграммы системы К+,ЫН+//С7 -,М03-— Н2О и экспериментальные данные, при упарке маточного раствора в изученных интервалах варьирования параметров сначала образуется хлорид калия, и далее с продолжением процесса упарки происходит совместная кристаллизация хлоридов калия и аммония, а при степени упарки более 30-35% происходит совместная
кристаллизация хлоридов калия, аммония и нитрата калия.
Для предотвращения данной аномалии, как показывает анализ диаграммы, перед упаркой заданного количества первичного маточного раствора необходимо добавлять определенное количество нитрата аммония.
В связи с этим было изучено влияние соотношений первичного маточного раствора к нитрату аммония как (ПМР:NH4NO3) и продолжительности процесса на остаточное давление упарки и на аналитические показатели процесса упарки (табл. 1).
Как показывают таблицы 1 и 2 на степень упарки сильно влияет остаточное давление, температура, соотношение ПМР:NH4NO3 и продолжительность процесса.
Таблица 1.
Исследования влияния температуры и остаточного давления на кинетику процесса упарки первичного фильтрата (степень упарки, % относительно от исходной массы)
№ Температура, оС Остаточ ное давление, мм.рт.ст. Продолжительность процесса, мин.
5 10 15 25 35 45 55 Итого
1 60 739 0,31 0,66 1,04 1,7 2,39 3,085 3,855 3,855%
2 70 0,345 0,785 1,325 1,905 2,535 3,225 4,08 4,08%
3 80 0,39 0,945 1,57 2,295 3,18 4,185 5,31 5,31%
4 100 0,455 1,135 1,91 2,88 4,055 5,335 6,81 6,81%
5 60 511 0,555 1,15 1,76 2,55 3,58 4,67 5,85 5,85%
6 70 0,59 1,36 2,295 3,36 4,835 6,375 8,03 8,03%
7 80 0,83 2,015 3,24 5,475 8,0 10,76 13,91 13,91%
8 100 3,1 6,3 9,5 13,65 17,8 22 26,55 26,55%
9 60 405 0,75 1,5 2,5 4,0 5,6 7,3 9,1 9,1%
10 70 1,75 2,75 4,25 6,0 7,75 9,85 12,25 12,25%
11 80 2,25 4,75 7,5 10,25 13,0 15,75 18,5 18,5%
12 100 3,0 6,5 13,5 14,75 20,0 25,75 31,9 31,9%
13 60 283 1,25 2,5 3,75 6,0 8,5 11,25 14 14%
14 70 2,75 4,0 6,5 8,5 13,0 17,25 21,75 21,755
15 80 2,0 4,25 7,25 11,0 15,25 20,5 25,25 25,25%
16 100 5,5 10,5 16,0 21,5 26,5 31,5 37,5 37,5%
17 60 150 1,75 4,0 6,75 10 13,25 16,75 20,5 20,5
18 70 3,0 6,5 10,25 14,75 19,5 24,5 30 30
19 80 4,5 9,25 14,5 20 26 32,5 39,75 39,75
20 10 9,0 16,5 31,25 42,25 49,25 54,25 56,75 56,75
Полученные результаты показали, что с повышением соотношения ПМР:NH4NO3 и степени упарки до 25 и 35% выход твёрдой фазы увеличивается от 2,01 и 7,69 до 3,31 и 9,05%, т.е. с повышением
степени упарки на 10% выход твёрдой фазы увеличивается в 3,83 и 2,73 раза, соответственно при соотношениях ПМР:МН4Шз =4,12:1 и 2,21:1.
Таблица 2.
Исследование влияния количества добавки - нитрата калия на кинетику процесса упарки
первичного фильтрата
№ Температура, оС Остаточное давление, мм.рт.ст Добав ка NШNOз, г Количество добавки,в %
продолжительность процесса, мин.
5 5 5 5 5 5 5 5
1 60 150 10 0,95 2,1 3,3 5,2 7,6 10,2 13 13
2 70 1,4 3,3 5,7 8,5 11,9 15,9 20 20
3 80 2,4 5,5 8,8 13 17,6 22,4 27,6 27,6
4 100 4,7 10,7 15,7 21,9 28 34,3 39,5 39,5
5 60 150 20 1,1 2,3 3,6 5,5 8,2 10,9 14,1 14,1
6 70 1,6 3,2 5,5 8,2 12,5 17,2 22,6 22,6
7 80 2,9 6,3 10,7 15,5 20 24,1 28,6 28,6
8 100 6,8 15 20,5 25,5 30,1 37,5 43,8 43,8
9 60 150 25 1,1 2,6 4,9 7,7 10,6 13,8 17,6 17,6
10 70 2,7 5,7 8,5 12,2% 15,7% 19,5% 23,4% 23,4%
11 80 3,3 7,3 12,2 16,2 20,9 25,8 30,8 30,8
12 100 6,7 13,8 24,9 34 39,6 43,6 46,7 46,7
13 60 150 30
14 70 1,9 4,1 6,9 10,4 14,3 19,1 23,7 23,7
15 80 3,5 7,1 11,1 15,2 19,4 23,5 32,4 32,4
16 100 6,9 13,8 24,8 33,9 39,6 43,5 47,4 47.4
17 60 150 42,28
18 70
19 80 3,9 8,6 13,3 18,2 23,1 28,7 34,1 34,1%
20 100 7,4 15,7 26 35,5 41,52 45,2% 47,7% 47,7%
При этом влажность осадка хлорида аммония составляет 13,04-22,85% и поэтому в продуктах имеются в достаточном количестве ионы калия (2,65-3,99%) и нитратов (9,39-16,04%). Поэтому процесс промывки осадков производится насыщенным раствором хлорида аммония.
При промывке осадка насыщенным раствором хлорида аммония [НРХА] в соотношении НРХА: осадок=2,77:1 скорость фильтрации составляет 161,2-493,6 и 1021,1-1703,2 кг/м2*ч, соответственно со снижением степени упарки до 25 и 35%.
Таблица 3.
Влияние технологических параметров на процесс упарки маточных растворов с добавками нитрата аммония (продолжительность кристаллизации-30 мин)
Соотношение маточ ный раствор: Степень упарки, % Скорость фильтрации по твёрдой фазе, кг/м2.ч Содержание компонентов в твёрдой фазе, мас.% Ж:Т Влажность твёр дой фазы, % Выход твёр-дой фазы относительно мас-сы исходного раствора, %
С1- К+ N0-
4,12 1 25 161,2 53,16 3,99 9,39 29,98 37,64:1 20,63 2,01
2,77 1 354,8 52,94 2,65 12,04 29,86 24,91:1 20,19 3,05
2,21 1 493,6 52,98 2,66 14,65 29,89 22,86:1 22,85 3,31
4,12 1 35 1021,1 52,67 3,29 14,36 29,71 7,98:1 16,23 7,69
2,77 1 1412,6 52,86 3,31 16,04 29,82 7,35:1 13,04 8,81
2,21 1 1703,2 52,94 3,31 15,91 29,86 7,08:1 14,88 9,05
Заключение. Проведенными исследованиями установлена последовательность кристаллизации солей, причем при степени упарки более 30-35 % происходит совместная кристаллизация трех солей: хлорида калия и аммония и нитрата калия. Для кристаллизации только нитрата калия показана необходимость добавки определенного количества нитрата аммония в состав первичного маточного раствора.
Полученные результаты исследований могут быть рекомендованы при разработке технологической схемы и аппаратурном оформлении отделения упарки производства КЫ03 обменным разложением компонентов местных сырьевых материалов.
Список литературы:
1. Erkayev A.U., Kucharov B.X., Toirov Z.K., Normamatov F., Dormeshkin O.B., Dadakhodgaev A.T. Study of the influence of technological parameters on the quality of potassium nitrate. International Journal of Aquatic Science. 2021. Vol.12, Issue. 2, Р.4947-4962. Web of Sciece (1).
2. Нормаматов Ф.Х.,Кучаров Б.Х.,Тоиров З.К.,Эркаев А.У. Исследование основных стадий получения нитрата калия конверсионным способом. Узбекский химический журнал. 2021. №1. С.9-15. (02.00.00. №6).
3. Нормаматов Ф.Х.,Кучаров Б.Х.,Тоиров З.К.,Эркаев А.У Изучение процесса упарки маточных растворов при получении нитрата калия. Композицион материаллар журнал. 2022г. №1. 6-10с. . (02.00.00; №4).
4. Нормаматов Ф.Х., Эркаев А.У., Дадаходжаев А.Т., Тоиров З.К., Кучаров Б.Х. Исследование процесса получения нитрата калия. «ип^егеит:технические науки». Москва. 2019. Выпуск: 9(66). 71-77с. (02.00.00; №1).
5. А.с. 1572997,МПК С0Ю9/08.Способ получения нитрата калия. - Опубл. 23.06.90 // Бюл. № 23, 19907.
6. Узаков О.А,, Дехканов З.К., Мадаминов О.А., Базаров А,А. Получение нитрата калия методом конверсии. // Universum: Технические науки.-2022. - № 2(92).
7. Патент BY7470, C1 2005. 12.30. Дормешкин Олег Борисович; Воробьев Николай Иванович; Новик Дмитрий Михайлович; Лисай Николай Константинович. Способ получения нитрата калия и способ получения жидкого комплексного удобрения.
8. Коган В.Г., Огородников С.К., Кофаров В.В. Справочник по растворимости. Книга третья. -М: Наука,1969.-1171 с.
9. Соколов И.Д., Сафрыгин Ю.С.. и др. А.с. 1120000, МПК С 01D 9/08. Способ получения азотно-калийного удобрения. - Опубл. 10.06.1975 // 0публ.23.10.1984.
10. Островский С.В., Данилов Н.Ф., Казанцев А.Л. Исследование производственных процессов конверсии и кристаллизации при получении калиевой селитры конверсионным методом // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. - 2013. - № 2. - С.-27-38.
