Лекция №23. Процессы окисления — КиберПедия 

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Лекция №23. Процессы окисления



 

План лекции:

1. Термодинамическая вероятность окисления TiCl4 кислородом.

2. Практика получения TiO2 окислением TiCl2 кислородом.

 

Путем окисления хлоридов металлов в низкотемпе­ратурной кислородной плазме можно получать окислы с очень благоприятной структурой. Технология сжига­ния хлоридов в низкотемпературной плазме создает предпосылки и для достижения благоприятных эконо­мических показателей; образующийся хлор поддается регенерации, поэтому его можно повторно использо­вать в процессе.

В качестве примера промышленного процесса окис­ления в кислородной плазме можно привести процесс получения ТiO2 из ТіCl. Оценка термодинамических параметров процесса в системе TiCl4-O2 показала, что равновесие смеще­но в сторону требуемого продукта уже при 500°C (рисунок 63).

 

Рисунок 63. Влияние температуры на количественное распределение

веществ в системе TiCl4(г) - О2 при 0,1 МПа

 

Однако скорость реакции при температурах 1000—1500 К резко возрастает и она заканчивается через 10-2-10-3 с.

На основе экспериментальных данных Б. А. Сахаров и Ю. А. Лукьянычев определили факторы, влияющие на размер образующихся частиц ТiО2. К ним относятся: температура протекания реакции; длительность пребывания ТiO2 в реакционной области; длина реакционной области; избыток кислорода; количест­во инертного газа; характер и скорость замораживания продукта.

Наибольшее влияние на размеры образующихся ча­стиц оказывает длительность пребывания в реакцион­ной области. Уменьшение этой длительности в результате увеличения скорости прохождения частиц через реакционную область приводит к уменьшению размера частиц. Для получения порошкообразной ТiO2, в кото­рой доля частиц размером менее 1 мкм превышает 96%, длительность пребывания частиц в реакционной области, где температура достигает 3000 К, должна быть не более 7∙10-3 с. При более низкой температуре длительность пребывания может быть несколько боль­ше. Повышение максимальной температуры реакции приводит к резкому увеличению размера частиц. Из­менение температуры предварительного нагрева ТіСl в пределах 300-520°С не оказывает влияния на дис­персность двуокиси титана.

Замораживание продуктов реакции холодным газом дает возможность регулировать дисперсность ТiO2. За­мораживание продуктов реакции со скоростью 1000 К/с достаточно для получения частиц размером менее 1 мкм. Избыток кислорода ускоряет образование частиц приводит к уменьшению ее дисперсно­сти. Это явление можно объяснить влиянием кислоро­да на повышение энтальпии системы в реакционной области.



Микроскопическое исследование показало, что при плазмохимических процессах получают ТiO2, отличаю­щуюся мелкокристаллической структурой и правильной формой кристаллитов. Двуокись титана, называемая титановыми белилами, при получении ее плазмохимическим способом обладает весьма благоприятными для производства красок параметрами. Производство осу­ществляется при высоких температурах согласно реакции:

 

TiCl4 + O2 = TiO2 + Cl2 (129)

 

Фирма Electrotherm разработала две плазменные уста­новки для производства титановых белил. Характери­стика этих установок приведена ниже.

 

Плазменная установка типа 1

Расход плазмообразующего аргона на плазматрон, дм3/мин.................... 30

Расход кислорода на реакцию, дм3/ч........................................................... 65

Расход газообразной ТіCl4, кг/ч ................................................................ 350

Подводимая мощность на панели управления, кВА................................ 400

Достигаемые температуры, °С:

по оси.................................................................................................. 1720

на расстоянии 30 мм от оси............................................................... 1750

на расстоянии 60 мм от оси............................................................... 1680

у стенки на расстоянии 80 мм от оси.................................................. 900

Производительность по ТiO2, кг/ч.............................................................. 165

Затраты на нагрев, отнесенные к 1971 г., бельг. фр./т ТiO2...................... 900

Плазменная установка типа 2

Расход плазмообразующего газа (66% азота, 33% ар­гона), дм3/мин........ 18

Расход газов на реакцию:

кислорода, м3/ч.................................................................................... 100

ТіCl4,кг/ч............................................................................................... 550

Подводимая мощность на панели управления, кВА ................................ 400

Достигаемые температуры, °С:

по оси.................................................................................................. 2000

на расстоянии 30 мм от оси............................................................... 1900



на расстоянии 60 мм от оси............................................................... 1650

у стенки на расстоянии 80 мм от оси................................................ 1100

Производительность по ТiO2, кг/ч.............................................................. 260

Затраты на нагрев, отнесенные к 1971 г., бельг. фр./т -ТiO2..................... 500

 

Применение азота в случае установки типа 2 спо­собствует повышению ее общей мощности. Затраты на нагрев свидетельствуют о том, что при производитель­ности установки по ТiO2 250 кг/ч способ может конку­рировать с другими способами производства.

 

Контрольные вопросы

1. Каким образом можно определить возможность получения оксида из хлоридов при окислении его кислородом?

2. Опишите влияние температуры на равновесное взаимодействие TiCl4 c O2.

3. Практическая реализация получения TiO2 окислением TiCl4 кислородом.

Литература

1. В.Дембовский. Плазменная металлургия. Москва. «Металлургия» 1981г.

2. Чередниченко В.С. Плазменные электротехнологические установки: учебник для вузов / В.С. Чередниченко, А.С. Аньшаков, М.Г. Кузьмин. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. – 602 с.

 






Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...



© cyberpedia.su 2017 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав

0.015 с.