Анотація до роботи:

Корчуганова О.М. Нітратно-карбамідний спосіб одержання активного оксиду алюмінію. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.17.01 – Технологія неорганічних речовин. Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпропетровськ, 2004

Дисертація присвячена розробці ресурсозберігаючої технології отримання високоякісного активного оксиду алюмінію – сировини для каталізаторів. В основу способу покладено метод гомогенного осадження гідроксиду алюмінію карбамідом з розчину нітрату алюмінію, що постійно випарюється. Запропоновано продукти осадження прокалювати без попередньої відмивки від водорозчинних залишків маточного розчину, в результаті прожарювання отримують термостабільний активний оксид алюмінію з високою питомою поверхнею до 360м²/г. Визначено склад газової фази прожарювання, запропоновано використовувати ці гази, що складаються в основному з двооксиду азоту для одержання розчину нітрату алюмінію. Досліджено кінетику терморозкладання складових продуктів осадження – нітрату алюмінію, нітрату амонію, гідроксиду алюмінію, карбаміду. Виведено математичну модель процесу прожарювання. Досліджено кінетику суміщеного процесу хемосорбції оксидів азоту – розчинення технічного гідроксиду алюмінію. Виведено експериментально-статистичну залежність ступеня очищення газу від оксидів азоту від технологічних факторів.

Запропонована технологія дозволяє скоротити прямі матеріальні витрати на отримання активного оксиду алюмінію у порівнянні з діючою технологією на 24%.

Аналіз відомих методів одержання АОА- сировини для каталізаторів показав перспективність розробки ресурсозберігаючої технології одержання активного оксиду алюмінію з високою питомою поверхнею.

У дисертації теоретично обґрунтовано і запропоновано новий спосіб одержання АОА, що базується на осадженні гідроксиду алюмінію карбамідом з розчину нітрату алюмінію, який постійно випарюється. Отримані продукти осадження, які містять гідроксид алюмінію, нітрат алюмінію, нітрат амонію і залишки карбаміду, пропонується прожарювати без попереднього водного відмивання, одержуючи активний оксид алюмінію і гази, що складаються в основному з оксидів азоту, які повертають у технологічний цикл на стадію розчинення технічного гідроксиду алюмінію.

У зв'язку з цим були виконані такі задачі досліджень:

1. Проведено дослідження процесу осадження гідроксиду алюмінію карбамідом з розчину, що постійно концентрується, в результаті яких встановлено:

максимальний ступінь осадження досягався при 30% надлишку карбаміду і складав 80%. Введення затравки технічного гідроксиду алюмінію значно підвищує ступінь осадження, причому навіть в умовах 50% недоліку карбаміду він складає ~90% від теоретично можливого;

визначено склад отриманих продуктів осадження. З'ясовано, що вони включають гідроксид алюмінію кристалічної модифікації беміт, залишки маточного розчину - нітрат амонію і нітрат алюмінію, а також гідроксид алюмінію кристалічної модифікації гідраргіліт у продуктах осадження, отриманих із затравкою ТГА.

1. Проведено дослідження прожарювання продуктів осадження. В результаті визначені константи швидкості терморозкладання сполук, що складають продукт осадження, а саме - нітрату алюмінію (К_о=49,09хв^-2,2; Е_а=23,73кДж/моль), нітрату амонію (К_о=88181хв^-3,8; Еа=64,73кДж/моль), гідроксиду алюмінію (К_о=2149хв^-0,5; Е_а=40,13кДж/моль), карбаміду (К_о=714972хв^-0,4; Е_а=70,57кДж/моль). Створено математичну модель процесу прожарювання продуктів гомогенного осадження, яка відображає процес прокалки з 10% точністю.

2. Уперше проведені експериментальні дослідження суміщеного процесу хемосорбції оксидів азоту – розчинення технічного гідроксиду алюмінію з його водної суспензії. Встановлено константи швидкості процесу і залежність швидкості розчинення гідроксиду алюмінію від температури (E_a=4кДж/моль, К_о=0,003л/(моль*хв)).

3. На підставі експериментальних даних виведена залежність ступеня очищення нітрозного газу від концентрації розчинів поглинання, тривалості контакту газу із суспензією і концентрації твердої фази у водній суспензії.

4. Визначено якісні показники одержуваного активного оксиду алюмінію. Установлено, що АОА, одержуваний за нітратно-карбамидною технологією за основними якісними показниками – питомою поверхнею та пористістю не уступає промисловим зразкам.

5. За результатами досліджень розроблена технологічна схема одержання АОА. Визначено оптимальні технологічні параметри: концентрацію нітрату алюмінію в процесі осадження 450 г/л, недолік карбаміду за реакцією (1) 50%, кількість затравки ТГА 0,5 частин/1 частину осадженого гідроксиду алюмінію, температура прокалки 723К (450С). Для хемосорбції розчинення об'ємна швидкість газів прожарювання 500 м³/год, кількість апаратів у каскаді 3.

6. Запропоноване технологічне рішення на 95% знижує утворення рідких відходів, за рахунок використання технологічного циклу на 37% знижується матеріалоємкість процесу, на 24% прямі матеріальні витрати на виробництво АОА. При потужності виробництва 100т/рік екологічний ефект складе 874 грн.

Публікації автора:

1. Корчуганова Е.Н., Суворин В.А., Мельников Б.И., Суворин А.В. Кинетика прокалки продуктов гомогенного осаждения в процессе получения активного оксида алюминия. // Вопросы химии и химической технологии. – 2004.- № 1. - С. 76-81.

Здобувачем проведені експериментальні дослідження процесів прожарювання продуктів гомогенного осадження та їх складових, проведено математичну обробку результатів.

2. Корчуганова О.М., Суворін В.О., Свєтіков О.О. Дослідження процесу осадження гідроксиду алюмінію карбамідом з розчину нітрату алюмінію // Хімічна промисловість України. – 2002.- № 1. - С. 16-20.

Здобувачем проведені експериментальні дослідження процесів осадження гідроксиду алюмінію, проведено обробку результатів.

3. Корчуганова Е.Н., Суворин В.А Равновесная и фактическая концентрация NO₂ в системе Al(OH)₃-H₂O-Al(NO₃)₃-HNO₃-NO₂ //ПЛАЗМОТЕХНОЛОГИЯ-93. – Запорожье: Сб. науч. труд. Запорожский машиностроительный институт, 1993. – с. 30- 35.

Здобувачем проведено термодінамічні розрахунки та експериментальні дослідження процесу хемосорбції оксидів азоту, виконано математичну обробку даних, складено експериментально-статистичне рівняння.

4. Суворин В.А., Кудюкова Г.П., Киричук Е.Д., Курса Н.Е., Корчуганова Е.Н. Импеллерные хемосорберы-экстракторы для переработки катализаторного сырья и оксидов азота /Доклады Всесоюзной конференции "Химреактор-II", 1992, Харьков, с. 479-483.

Здобувач приймав участь у виконанні лабораторних досліджень.

5. Суворин В.А., Корчуганова Е.Н., Курса Н.Е. Получение активного оксида алюминия/ Тезисы докладов XV Всесоюзной конференции по технологии неорганических веществ, Казань, 1991 г, с. 221.

Здобувачем виконано кінетичні дослідження прокалювання осадів.

6. Корчуганова Е.Н., Суворин В.А. Получение активного оксида алюминия /Тезисы докладов I украинской научно-технической конференции по катализу, г. Северодонецк, 1997 г., с. 77-78.

Здобувачем виконано експериментальні дослідження проведено математичну обробку результатів.

7. Корчуганова Е.Н, Суворин А.В. Получение нитрата алюминия с использованием оксидов азота/ Тези доповідей науково-технічної конференції "Науково-технічні аспекти використання відходів кольорової металургії, в тому числі алюмінієвої промисловості і суміжних з нею виробництв" (10-13 січня, 2002 р., с. Жобрин, м. Рівне), с. 32-34.

Здобувачем запропоновано технологічну схему одержання нітрату алюмінію з гідроксиду алюмінію та оксидів азоту.

8. А.с. 1837589 СССР, МКИ СО1F 7/34. Способ получения -окиси алюминия / Корчуганова Е.Н., Суворин В.А.и др., Заявлено 14.08.90. Не публікується.

Здобувачем виконано експериментальні дослідження, складено текст заявки на винахід.