118
2-СЕКЦИЯ. УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ ХИМИЧЕСКОЙ И
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ: ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ
ТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРОХИМИЯ, БИОТЕХНОЛОГИИ И АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ
ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
ЭКСТРАКЦИЯ ЛАНТАНОИДОВ СРЕДНЕ-ТЯЖЁЛОЙ ГРУППЫ ЭКСТРАГЕНТОМ
НА ОСНОВЕ CYANEX 272 И P507
Якименко И. А.
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический
университет
),
ilya_yakimenko_2000@mail.ru
Научно-технический прогресс, достигнутый за последние годы в народном хозяйстве
во многом обязан успешному применению материалов, в основе которых лежат редкие
элементы и редкоземельные элементы (РЗЭ). Современное использование РЗЭ связано в
основном с такими областями их применения, как катализаторы, магниты и материалы
автомобильной промышленности. Одним из наиболее широко используемых методов
разделения РЗЭ является жидкостная экстракция. [1]
Цель работы: определить коэффициент распределения РЗЭ в экстракционной схеме на
основе Cyanex 272 и Р507.
Методы
исследования:
потенциометрическое
неводное
титрование;
комплексонометрическое титрование, атомно-эмиссионный метод с возбуждением проб в
индуктивно-связанной плазме на оптико-эмиссионном спектрометре фирмы PlasmaQuant
9100.
Экспериментальная часть: проведена экстракция РЗЭ из хлоридных растворов,
содержащих сумму РЗЭ смесью экстрагентов: P507 + Cyanex 272 + 15% изооктанол в изопар-
л с массовой концентрацией P507 и Cyanex 272 – 10, 20, 30, 40 масс. %. Концентрации
суммы РЗЭ варьировалась от 0,05 до 0,90 моль/дм3.
В качестве экстрагента использовалась смесь веществ Р507 (КНР, Luoyang Zhongda
Chemical Co)) и Cyanex 272 (Канада, Cytec Solvay Group) (в мольном соотношении 1:1), в
виде растворов в углеводородном растворителе изопар Л (фракция С11–С13) с добавлением
15 об. % изооктанола.
Исходный раствор хлоридов РЗЭ был получен путем растворения в 300 см3 10 М
хлороводородной кислоты карбонатов среднетяжелой группы (СТГ) РЗЭ АО «Апатит».
Растворы были получены из концентрата карбонатов РЗЭ состава: Ce – 1,79 %, Sm – 15,23 %,
Eu – 5,13%, Gd – 18,4 %, Tb – 2,38 %, Dy – 8,78 %, Y – 44,13 %, La – 0,77 %, Nd – 3,17 %, Pr
–0,15 %.
Для
определения
степени
омыления
экстрагента
использовали
метод
потенциометрического неводного титрования. Операция омыления заключается в щелочной
обработке экстрагента растворами аммиака, щелочи или оксида кальция и частичным или
полным его переводом в форму катиона щелочного металла или аммония.
Данная подготовительная операция позволяет насыщать экстрагент по РЗМ до больших
величин и увеличить коэффициенты распределения, по сравнению с экстрагентом в кислой
форме. Чтобы избежать перенасыщения растворов по РЗЭ степень омыления экстрагента не
должна превышать 40%
Определены коэффициенты распределения индивидуальных РЗЭ при их совместном
присутствии и значения факторов разделения Ce и Ln, Nd и Pr, Eu и Sm, Tb и Gd, Tb и Dy, Ho
и Dy, Tm и Er, Lu и Yb, а также Y и суммы редкоземельных элементов.
Оптимальная концентрация экстрагента 30% масс. При более низких значениях
коэффициенты распределения недостаточно высоки, а при более высоких возможно
выпадение осадков, что является недопустимым.
119
После проведения экстракции, полученные данные были сведены в таблицу и на их
основе построены графические зависимости фактора разделения пар лантаноидов в
экстракте от исходной концентрации РЗЭ в растворе.
Таблица - Факторы разделения РЗЭ при концентрации экстрагента 30%
Сисх, мо
ль/л
Факторы разделения, β
Nd/Pr
Eu/Sm
Tb/Gd
Dy/Tb
Ho/Dy
Tm/Er
Lu/Yb
TRE/Y
Sm/Nd
0.05
0.18
2.54
6.30
2.60
-
-
-
-
7.43
0.09
0.04
3.38
4.87
3.03
1.80
2.07
-
0.22
1.02
0.13
0.02
-
4.39
2.99
1.67
2.73
-
0.39
0.77
0.18
0.03
-
4.31
3.05
1.75
2.85
0.64
0.45
0.64
0.27
-
-
3.48
3.42
1.66
3.41
0.75
0.53
-
0.37
-
-
3.92
2.49
1.55
2.93
0.94
0.58
-
0.45
0.04
-
3.43
2.37
1.47
2.90
1.00
0.58
0.63
0.53
0.03
-
2.97
2.38
1.50
2.91
1.08
0.62
1.26
0.81
0.04
1.32
2.85
1.77
1.27
2.38
1.19
0.65
1.44
Ниже представлена графическая зависимости фактора разделения пар лантаноидов в
экстракте от исходной концентрации РЗЭ в растворе.
Рисунок – График зависимостей фактора разделения пар лантаноидов от исходной
концентрации РЗЭ в растворе при концентрации экстрагента 30%.
В широком диапазоне исходных концентраций хлоридов РЗЭ коэффициент
распределения иттрия превышает коэффициент распределения диспрозия в 2-4 раза, в
зависимости от равновесной концентрации в водной фазе. Фактор разделения
диспрозий/тербий достигает величины 4.
Анализ факторов разделения РЗЭ показывает, что из концентрата среднетяжелой
группы можно извлечь два товарных продукта: на первом каскаде отделить иттрий, на втором
- получить концентрат диспрозия и тербия.
Экспериментальные данные могут использоваться при математическом моделировании
и оптимизации экстракционных каскадов для получения индивидуальных редкоземельных
элементов экстрагентом на основе Cyanex 272 – Р507.
120
Список использованной литературы
1.
Копырин А.А. и др. Жидкостная экстракция редкоземельных элементов: Учебное
пособие. – СПб.: СПбГТИ(ТУ). 2007. 87 с.
2.
Успехи в химии и технологии редкоземельных элементов; Под ред. Л. Айринга. –
Москва: Металлургия. 1970. 488 с.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОДОГРЕВА НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНОЙ
СМЕСИ ПАРАМИ ЛЕГКОЙ НАФТЫ В ТЕПЛООБМЕННОМ АППАРАТЕ 10Е04
1
Рахимжанова Ш.С.,
2
Маназарова Х.И., Нодирхонова С.И.
1
Преподаватель Ташкентского химико-технологического института, Ташкент, Узбекистан.
E-mail: shaku.76@mail.ru. Тел.: +998909401863.
2
Магистр 2 курса Ташкентского химико-технологического института, Ташкент, Узбекистан.
E-mail: manazarovahursida@gmail.com Тел.: +998978757567.
3
Преподаватель Ташкентского
химико-технологического института, Ташкент, Узбекистан. E-
mail:nodirhonovasaida@gmail.ru . Тел.: +998903499330.
Для подогрева сырья в нефтеперегонной установке используются горячие
технологические потоки, выходящие из ректификационной колонны - дистилляты топливных
фракций и мазута [1-4]. Для подогрева углеводородного сырья на НПЗ в основном
применяют трубчатые теплообменные аппараты [2;4;5;6].
В научной работе предложена методика оптимального расчёта и проектирования
процесса подогрева местного углеводородного сырья (нефти, газового конденсата и их
смесей
)
парами светлых фракций в трубчатых теплообменных аппаратах НПЗ, учитывающая
температурные изменения показателей свойств сырья и углеводородного теплоносителя.
Такое уточнение параметров процесса способствует разработке энергетически оптимальных
конструкций теплообменных аппаратов, существенному снижению технологической
себестоимости подогреваемого сырья за счет сокращения расхода тепла и электроэнергии
сокращению теплообменной поверхности на процесс, а также синтезу рациональных схем
блока состоящего из 8 теплообменных аппаратов (10Е-01 10Е08) для подогрева сырья
нефтеперегонной установки Бухарского НПЗ.
Подогреваемое углеводородное сырье представляет собой рабочую смесь нефти (30%) и
газового конденсата (70%). По регламенту нефтеперегонной установки НПЗ определены пока
зания значений технологических режимов процесса подогрева нефтегазоконденсатной с
меси с помощью промышленного трубчатого теплообменника-конденсатора 10Е-04 (конц
ентрация смеси, расход
смеси и греющего теплоносителя - нафты, температура конденс
ации паров
t
кн
, исходной
t
вх
и подогретой
t
вых
смеси в аппарате), предельные значения п
о к а з а т е л е й о с н о в н ы х свойств смеси и теплоносителя (плотность, вязкость).
Технологические ограничения к расчетам определялись требованиями стандартов
предприятия на вырабатываемые
нефтеперегонной установкой дистилляты топливных
фракций общей нафты, прямогонного керосина и прямогонного дизельного топлива.
На основе анализа нагревания углеводородного сырья в теплообменных трубках
аппаратов получена математическая модель статики данного процесса, которая включает в
себя уравнения изменений температуры сырья
t
по длине горизонтальных труб
l
(1) и
показателей его свойств - теплоемкости (2) и плотности (3) [7,8]:
G
о
d
(
сt
)/
dl
=
2
d
вн
n
(
t
ст
-
t
),
(1)
)
20
(
1000
]
68
.
0
(
1200
[
)
20
(
58
,
0
1000
20
4
20
4
20
4
4
t
t
t
t
;
(2)
