مقدمه

اسيدفسفريك صنعتي توليد شده بـا روش تـر(Wet- Process) كـه محصـول واكـنش سـنگ معـدنفسفات و اسيدسولفوريك است، به منظور         خالصسازي و بدستآوردن اسيدفسفريك در      درجـههـايخوراكي و  دارويي و… بوسيله سرمايش مستقيم كريستاله شد.   بررسي هاي انجام شده بوسيله آزمايش نشان داد كه كريستاليزاسيون مستقيم به دليـل افـزايش شـديدويسكوزيته در دماهاي پايين تر از C)002-) امكـان پـذير نيسـت. همچنـين آزمايشـات نشـان داد كـهناخالصيهاي موجود در اسيدفسفريك صنعتي مانند كلسيم، منيزيم، آهن و آلومينيوم كه از طريق سنگ معدن فسفات و اسيدفسفريك وارد محصول مـي شـوند، مقاومـت اسـيد را بـراي رسـيدن بـه ناحيـهفوق اشباع و كريستاليزاسيون به شدت افزايش مي دهند و اسد در دماهاي پايين بـه      تـودهاي سـخت ومنجمد تبديل ميشود . براي جلوگيري از اين امر قبل از اينكه پديده    تودهاي شدن اتفاق بيفتد در دمـايC 051- از   دانـههـاياسيدفسفريك (Seeds) استفاده مي كنيم. در اين صورت فوق اشـباعي صـرفاً در جهـت رشـد دانـه هـامصرف مي شود و از هسته زائي اوليه (Primery nucleation) كه عاملي مهم در افـزايش ويسـكوزيتهاست جلوگيري ميشود. براي كاهش ويسكوزيته در حين سـرمايش از محلولهـاي    بـياثـر ماننـد آبمقطر و اسيدسولفوريك استفاده شد.

فهرست مطالب

فصل 1: مقدمه (خصوصيات فيزيكي و شيميايي اسيدفسفريك)

خصوصيات فيزيكي: اسيدفسفريك به صـورت بـدون آب و خـالص4H3PO بـاmp = 42/35 0C و 98= Mw و 3p =1/88 g/cm به فرم كريستالهاي بي رنگ و قابل حل در آب مي باشـد . اسيدفسـفريكآبدار با فرمول H3PO4.1/2H2O نيز شناخته شده است. شـكل1-1 ديـاگرام فـازيH3PO+H2O رانشان ميدهد.اسيدفسفريك به طور نامحدود درآب قابل حل مي باشد. اين ماده در سه غلظت استاندارد در دسترسمي باشد:

   75%   H3PO4   With     54.3%   P2O5   ,   mp=-200C

80%   H3PO4 With     58.0%   P2O5     ,   mp=00C

85% H3PO4   With     61.6%   P2O5     , mp=210C

اسيد 85% (3(p=1.687g/cm شربتي مانند اسـت، داراي ويسـكوزيته بـالايي مـي باشـد و در شـرايط سرماي زياد (super cool) نگهداري ميشود. اسيد بي آب را ميتوان از اسيد 85% با تبخير در دمـاي 08 درجه سانتيگراد بدست آورد  .جداول (1-4) و )5-1( ظرفيت گرمايي اسيدفسفريك را در دماها و غلظتهاي مختلف نشان مي دهند.  ساير خصوصيات فيزيكي اسيدفسفريك نظيـر گرمـاي تشـكيل و ذوب اسيدفسـفريك، فشـار بخـار محلولهاي اسيدفسفريك، نقطه جوش و انجماد و گرماي رقيق سازي در شكلها و جـداول زيـر نشـانداده شده است.   در اين غلظت بدليل داشتن مخلوطي از ارتوفسفريك اسيد و پيروفسفريك اسيد نمي توان نقطه نقطه جـوش دقيقـي ارائـه داد. (2) در 532 فرنهايت فشاربخار 760 ميلي متر جيوه ميباشد. (3) ويسكوزيته محلول بسيار بالا ميباشد و به صورت توده شيشهاي است درجه. اين جداول نشان مي دهند كه دانسيته اسيدفسفريك در محدوده دمايي C0100-52 تقريباً ثابت بـاقي مي ماند. همچنين با استفاده از اين جداول مي ـوان دريافت كه ايـن قـانون بـراي گرمـاي مخصـوص(Specific heat) نيز صحيح است.خصوصيات شيميايي: ارتوفسفريك اسيد به صورت سه ظرفيتي (tribasic) مي باشد. ثوابت تفكيـك به قرار زير مي باشند:با اين پايه و base محلول آبي دي هيدروژن فسفات داراي قدرت اسيدي ضعيف مي باشد و بـه دنبـال آن محلول آبي هيدروژن فسفات و سپس سومين فسفات داراي قـدرت اسـيدي ضـعيفتر و يـا داراي قدرت بيشتري ميباشند.

1-1-2- توليد

از دو روش براي توليد صنعتي اسيدفسـفريك اسـتفاده مـيشـود : روش مرطـوب(Wet process)  و روش حرارتــي (Thermal). در روش اول ســنگ معــدن فســفات بــا اسيدفســفريك و بنــدرت بــا اسيدفسفريك و اسيدكلريدريك شستشوي اسيدي داده مي شـود و اسيدفسـفريك حاصـل مـي شـود . اسيدفسفريك حاصل از اين فرآيند داراي ناخالصيهاي متعددي مي باشـد كـه از طريـق سـنگ معـدن فسفات و اسيدسولفوريك وارد محل ـول مـي شـوند . امـا مزيـت روش تـر ايـن اسـت كـه مـي تـوان اسيدفسفريك و در مقياسهاي وسيعي توليد كرد.   در روش حرارتي براي توليد اسيدفسفريك، عنصر فسفر را از منـابع مختلـف طبيعـي و يـا از سـنگمعدن فسفات استخراج كرده و سپس در كوره هاي الكتريكي بسـيار مقـاوم آنـرا اكسـيد مـي كننـد . از هيدروليز اكسيد فسفر اسيدفسفريك حاصل مي شود. اين فرآيند بسـيار هزينـه بـر اسـت و جوابگـوي مصارف فراوان اسيدفسفريك نمي باشد. اما مزيت اين روش خلوص قابل توجه اسيدفسفريك حاصله مي باشد.

1-1- اسيدفسفريك ——————————————————2

1-1-1- خصوصيات ————————————————–2

1-1-2توليد ——————————————————8

: دياگرام فازي اسيدفسفريك ـ  آب

: دياگرام فازي اسيدفسفريك ـ آب

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

 فصل دوم

2-1- مواد خام براي توليد اسيدفسفريك —————————————13

2-2- اصول شيميايي فرآيند تر   ———————————————14

2-2-1- ناخالصيها —————————————————16

2-2-2- اورانيوم و مواد راديو اكتيو—————————————–17

2-3- فرآيندهاي توليد ————————————————— 17

2-3-1- فرآيند ديهيدرات (DH)   ———–ا——————————18

2-3-2- مراحل فرآيند دي هيدرات   —————————————-18

2-3-3- فرآيند دمي هيدرات (HH) ———–ا—————————–22

2-3-4- فرآيند كريستاليزاسيون مجدد   ————————————–24

2-3-5- فرآيند (HRC)   ———————————ا————–24

2-3-6- فرآيند (HDH) ———————ا————————–25

 2-4- حذف آلاينده ها —————————————————-26

2-5- تثبت و پايدارسازي اسيدفسفريك حاصل از فرآيند تر ————————–28

فصل3: كريستاليزاسيون

كريستاليزاسيون يكي از قديمي ترين و متداولترين عمليات مهندسي شيمي است كه از آن بهره بـرداري اقتصادي فراوان شده است. از جمله كاربردهاي آن مي توان به طور اعم از صنايع داروسازي، بيولوژي و شيمي تجزيه نام برد و بطور اخص در صنايع معدني، توليد شكر، فسفات آمونيـوم، كلـرور سـديم، سولفات آمونيم كاربرد دارد. از ويژگيهاي اين روش توليد مواد خالص و جامد مي باشد. مصـرف كـم انرژي در اين روش اقبال محققين و صنايع را به استفاده و جـايگزيني كريستاليزاسـيون يـا بعضـي از پروسه هاي ديگر جداسـازي افـزايش داده اسـت. عـلاوه بـر ايـن روش كريستاليزاسـيون بخصـوص كريستاليزاسيون واكنشي استفاده گسترده اي در تصفيه و حـذف ناخالصـي و مـواد زائـد از پسـابهاي صنعتي شده است.

3-2- تئوري كريستاليزاسيون

قبل از وارد شدن به بحث علمي كريستاليزاسيون نياز به تعريف يك سـري مفـاهيم مـي باشـد كـه در پايين آمده است.

3-2-1- حلاليت

هرگاه در دماي ثابت از جسمي به يك حلال بيفزائيم غلظت آن جسم در محلول بـه تـدريج افـزايش مي يابد، اين افزايش اغلب تا ميزان خاصي ادامه مي يابـد و پـس از آن افـزايش بيشـتر جسـم اول در غلظت محلول تغييري ايجاد نمي كند، بلكه اين جسم تشكيل فاز دومي را خواهد داد. ميزان مـاكزيمم غلظت به عواملي چون دما، فشار و ناخالصيهاي موجود در محيط بستگي دارد. در انحلال مواد جامد ١. Solubility در مايعات خالص تأثير فشار معمولاً ناچيز است و بنابراين ميزان ماكزيمم غلظت كه بـه آن حلاليـت نيز گفته ميشود به دما بستگي خواهد داشت.

3-2-2- فوق اشباع

گرچه نمي توان با افزايش جسمي به يك حلال هرگز به غلظتي بيش از ميزان حلاليـت دسـت يافـت ليكن ممكن است در بعضي شرايط محلولي با غلظت بـيش از ميـزان اشـباع را ايجـاد نمـود. چنـين محلولي را فوق اشباع مي گويند. محلول فوق اشباع طبعاً پايدار نيست و تمايل دارد كه غلظت خود را با خارج نمودن ميزان اضافي از جسم حل شده به ميزان اشباع (حلاليت) تقليل دهد.

شكل 2-1 تقسيم دو منطقة زير اشباع و فوق اشباع را توسط منحني حلاليت نشان مي دهد. مثال زيـر توليد محلول فوق اشباع را توسط سرد نمودن (تبريد) تشريح مي كند. اگر محلـول اشـباعي را كـه در وضعيت 1 قرار دارد (شكل 2-1) با سرد كردن ناگهاني به وضعيت 2 برسانيم محلول تمايـل خواهـد داشت با خارج نمودن جسم حل شده (بصورت كريستال) و كاهش غلظت به وضعيت 3 برسد.  

 3-2-4- هسته زائي3

به هم پيوستن مولكولهاي فاز محلول تحت تأثير جاذبههاي بين مولكولي را هستهزايي ميگويند. ايـن پديده ممكن است در حضور كريستالهايي از جنس هسته رخ دهد كه در آنصـورت هسـتهزايـي را از نوع ثانويه نامگذاري ميكنند و در غير اينصورت هستهزايي از نوع اوليه خواهد بود.   هسته زايي اوليه خود به دو دسته هموژن و هتروژن تقسـيم مـي شـود . در هسـته زايـي اوليـه هتـروژن مولكوها با استفاده از ذرات معلق خارج در فاز محلول يا در ديواره كريستاليزور مجتمع گشته ايجـاد هسته مي نمايند.

 3-2-5- رشد كريستالها

رسوب مولكولهاي ماده فوق اشباع بر روي كريستالهايي از آن ماده كه در محيط وجود دارد منجر بـه بزرگ شدن آن كريستالها يا پديده رشد ميشود .

3-2-6- تقسيم بندي ناحيه فوق اشباع

ناحيه فوق اشباع توسط منحني فوق اشباع به دو ناحيـه شـبه پايـدار(Metastable Zone) و ناپايـدار(Labile Zone) تقسيم ميشود. در ناحيه شبه پايدار ميـزان فـوق اشـباع اجـازه هسـته زايـي اوليـه را نمي دهد و خروج مولكولهاي ماده فوق اشباع تنها بصورت رشد (رسوب بر روي كريستالهايي كـه در محيط وجود دارند) يا با مكانيسم هستهزايي ثانويه امكانپذير است. در ناحيه ناپايدار امكان هستهزايي اوليه نيز وجود دارد. برخلاف منحني اشباع كه نمودار يـك تابعيـت ترمودينـاميكي مـي باشـد محـل منحنـي فـوق اشـباع حساسيت زيادي به شرايط هيدروديناميكي كريستاليزور دارد همچنين وجود ذراتي از اجسام خارجي در سيستم كه امكان هسته زايي اوليه هتروژن را (كه معمولاً نياز بـه فـوق اشـباع كمتـري دارد) پـيش  مي آورد در نزديك نمودن منحني هاي فوق اشباع و اشباع نقش بسـزايي دارد از آنجـا كـه در صـنعت معمولاً سعي مـي شـود كـه از توليـد كريسـتالهاي ريـز (زيـر 100 ميكـرون ) اجتنـاب شـود هـدايت كريستاليزاسيون در ناحيه شبه پايدار از اهميت ويژهاي برخوردار خواهد شد.

3-1- اهميت كريستاليزاسون ———————————————–32

3-2- تئوري كريستاليزاسون   ———————————————–32

3-2-1- حلاليت —————————————————–32

3-2-2- فوق اشباع —————————————————34

3-2-3- بيان رياضي ميزان فوق اشباع —————————————34

3-2-4- هسته زايي —————————————————34

3-2-5- رشد كريستال ها   ———————————————–35

3-2-6- تقسيم بندي ناحيه فوق اشباع —————————————35

3-2-7- بيان رياضي شدت رشد و هسته زايي ———————————-36

3-3- هندسه ذره ——————————————————-36

3-3-1- تعيين   دانهبندي ذرات با استفاده از دستگاه Coulter Counter ——–ا———37

3-3-2- تعيين دان هبندي ذرات با استفاده از ستون الكها —————————38

3-4- دانسيته جمعيتي   —————————————————39

     3-5- ممنتم    دانهبندي   —————————————————-40

3-6- معادله بيلان جمعيتي در حالت كلي ————————————–42

3-7- مكانيزم كريستاليزاسيون ———————————————–43

3-8- تعيين اثر هيدروديناميك با استفاده از تئوري كلموگوروف   ———————–45

3-9- تعيين اثر هيدروديناميك با استفاده از تئوري سرعت حدي ———————–46

3-01- روش تجربي تعيين ضريب انتقال جرم در ظروف داراي همزن ——————-48

  3-11- محاسبه ضريب انتقال جرم از طريق      دادههاي تجربي —————————52

3-21- تعيين دانه بندي محصولات يك كريستاليزور ——————————–53

     3-21-1- تعيين دانه بندي محصول يك كريستاليزور با استفاده از بيلان جرمMcCabe LLaw -ا——–54

3-21-2- تعيين دانه بندي محصول كريستاليزور ناپيوسته به روش S-Plaine analysis   —ا———-55

نمايش شماتيك نواحي پايدار، ناپايدار و شبه پايدار

نمايش شماتيك نواحي پايدار، ناپايدار و شبه پايدار

فهرست جداول

1-1- تغييرات ويسكوزيته سيستماتيك اسيد فسفريك در غلظتها و دماهاي مختلف ———–3

1-2- تغييرات دانسيته اسيد فسفريك در غلظتهاي كمتر از 06% ———-ا————–4

1-3- تغييرات دانسيته اسيد فسفريك در غلظتهاي بالاتر از 06% —————ا———4

1-4- تغييرات ظرفيت گرمايي اسيد فسفريك در دماهاي پايين تر از 100درجه سانتگيراد ——–5

1-5- تغييرات ظرفيت گرمايي اسيد فسفريك در دماهاي پايين تر از 100درجه سانتگيراد ——–5

1-6- گرماي تشكيل و ذوب اسيد فسفريك   ————————————6

1-7- گرماي تشكيل و ذوب اسيد فسفريك   ————————————-6

1-8- محلولهاي فشار بخار اسيد فسفريك   ————————————–6

1-9- نقاط جوش و انجماد اسيد فسفريك ————————————–7

1-01- چند نمونه از كاربرد اسيد فسفريك ————————————–11

2-1- آناليز شيميايي سنگ فسفاتهاي مختلف ————————————41

2-2- توزيع فلوئور در فرآيندهاي دي هيدرات و هيهيدرات ————————–72

3-1- مقادير F،fv،fs براي اشكال هندسي مختلف ———————————73

فهرست اشكال

1-1- دياگرام فازي اسيد فسفريك- آب—————————————-1

1-2- تغييرات ويسكوزيته اسيد فسفريك در غلظتها و دماي مختلف ———————2

1-3- دانسيته محلولهاي اسيد فسفريك —————————————–7

1-4- شماي كلي توليد اسيد فسفريك به روش فرآيند تر —————————–01

2-1- وابستگي كريستاليزاسيون سولفات كلسيم هيدرات به دما و غلظت ——————51

2-2- وابستگي تعالي سولفات كلسيم به غلظت اسيد فسفريك ————————-61

2-3- فرآيند دي هيدرات ————————————————–02

2-4- تغليظ اسيد فسفريك همراه با سيستم چرخش خورآن —————————12

2-5- فرآيند همي- دي هيدرات ———————————————52

2-6- فرآيند دي- همي هيدرات ———————————————62

3-1- منحني شماتيك حلاليت ———————————————-33

3-2- بيان ميزان فوق اشباع با منحني غلظت ————————————-43

3-3- نمايش شماتيك نواحي پايدار، ناپايدار و شبه پايدار —————————-53

 3-5- منحني توزيع وزني ذرات———————————————-04

3-6- منحني شماتيك دانسيته جمعيتي ذرات ————————————-04

3-7- نمودار يك كريستاليزور ———————————————–24

3-8- مكانيزم رشد كريستال و مراحل اتصال جرم ———————————44

3-9- منحني تعيين مقدار تا ————————————————84

3-01- اثر سرعت همزن بر ضريب انتقال جرم————————————05

3-11- منحني تغييرات عدد تواني با عدد رينولدز ———————————-15


 


مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

فایل pdf همراه با فایل word

قیمت35000تومان