磷酸是一種無機(jī)酸,是極為重要的化工原料,廣泛用于飼料、阻燃劑、食品工業(yè)、水處理行業(yè)、電子工業(yè)、洗滌劑行業(yè)等多個領(lǐng)域。磷酸的主要生產(chǎn)方法有濕法和熱法,以及利用黃磷氧化燃燒的熱能作為磷礦還原所需熱能的窯法磷酸。濕法磷酸比熱法磷酸耗能低,但其產(chǎn)品的純度不高。利用熱法生產(chǎn)出的磷酸純度高,進(jìn)一步加工可以用于液晶、芯片的高純電子級磷酸,食品級、醫(yī)藥級、牙膏級磷酸鹽等,但是生產(chǎn)過程中的耗能高和熱能回收利用率低一直是熱法磷酸生產(chǎn)所要集中解決的問題。 云南省化工研究院開發(fā)的“黃磷燃燒熱能回收與利用裝置及其熱法磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)”專利技術(shù)在行業(yè)得到大力推廣,推動了熱法磷酸生產(chǎn)與節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步。但由于對黃磷燃燒過程中燃磷塔內(nèi)P4010與H20形成的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其生成條件缺乏系統(tǒng)研究,限制了高品位熱能的利用和工程技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。 

利用加熱揮發(fā)的五氧化二磷與氮氣帶入的水進(jìn)行反應(yīng),然后冷凝收集產(chǎn)物的方法來模擬工業(yè)中黃磷燃燒后生成P4010與空氣中帶入的少量水分進(jìn)行反應(yīng)的實際過程，五氧化二磷多少錢一噸,可靠的湖北五氧化二磷廠家推薦高隆磷化工。根據(jù)整個實驗過程的條件要求設(shè)計制作了一臺實驗室小型設(shè)備,利用此設(shè)備通過調(diào)整五氧化二磷與水的比例以及反應(yīng)溫度,獲得了類似工業(yè)生產(chǎn)裝置上的結(jié)膜物。 本文首先對不同晶型的五氧化二磷進(jìn)行加熱與揮發(fā)速率研究實驗,確定六方晶型即h-P2O5為反應(yīng)實驗的原料。
通過對工業(yè)生產(chǎn)中投磷量及反應(yīng)停留時間的計算,設(shè)計制作了一整套實驗小型反應(yīng)器。通過對磷燃燒生成結(jié)膜物的初步探索,選擇了反應(yīng)溫度及H20/P4010質(zhì)量比兩個實驗影響因素進(jìn)行實驗,所選定的范圍分別為450-870℃和1：32-1：2。通過對特定條件下的反應(yīng)生成物進(jìn)行五氧化二磷含量測定及熱重、X-射線衍射等的分析,得出：溫度較低時結(jié)膜物分為白色層和透明層,溫度相對較高時產(chǎn)物分為白色層、半透明層及透明層。

其中白色層主要含量為五氧化二磷,半透明層主要為五氧化二磷以及微量的正磷酸等,透明層主要以新物質(zhì)為主,同時也含有微量的焦磷酸和偏磷酸,在對產(chǎn)物的各層分析中指出了五氧化二磷與水反應(yīng)生成新物質(zhì)的可能。通過時間控制實驗得出產(chǎn)物先生成白色層,然后為透明層,最后在一定條件下白色層與透明層反應(yīng)形成半透明層。通過臨界點實驗發(fā)現(xiàn)：在研究范圍內(nèi)設(shè)備頂蓋上始終都有產(chǎn)物生成,因此無需擔(dān)心設(shè)備頂蓋的腐蝕情況,同時將生產(chǎn)中含水量較大的情況與之對比也得出,生產(chǎn)過程中結(jié)膜物始終會在內(nèi)壁形成從而也會保護(hù)塔壁。 通過以上信息,結(jié)合熱力學(xué)及反應(yīng)結(jié)構(gòu)式初步分析了產(chǎn)物的形成機(jī)理,對實驗室利用五氧化二磷與水的反應(yīng)來模擬黃磷燃燒生成結(jié)膜物的方法提出了進(jìn)一步的意見和建議。

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