Синтетические цеолиты могут быть отнесены к новому классу синтетических неорганических материалов классу пористых кристаллов. Интерес к этим материалам начал (стр. 3 из 7)

При достижении заданной плотности суспензии, измерение которой осуществляется на потоке автоматически и периодически контролируется весовым методом, подача гидроокиси алюминия в пульпатор прекращаются выключением вибропитателя, а суспензия откачивается из пульпатора в один из реакторов Р-1/1,2.

Одновременно с подачей в реактор суспензии осуществляется подача водяного пара в змеевик реактора при непрерывно работающей мешалке нагрев реакционной смеси до 100-105⁰С. Реакционная смесь выдерживается при этой температуре в течении трех часов, после чего приготовленный раствор алюмината натрия сливают в один из отстойников Е-10/1,2.

После суточного отстоя и охлаждения до температуры 30-50⁰С осветленный раствор алюмината натрия подается насосом Н-9 в мерник М-4, из которого поступает в мешалку М-5/1,4.

1.15.6. Узел кристаллизации и промывки цеолита

Приготовленная реакционная масса из мешалки М-5/1,4 насосом Н-11 подается в кристаллизаторы К-1, где выдерживается при температуре 60⁰С 2-3 часа. По окончанию выдержки при температуре 60⁰С масса нагревается до 95⁰С за счет подачи водяного пара в змеевик кристаллизатора при работающей мешалке. При температуре 92-95⁰С масса выдерживается в покое в течение 10-15 часов.

После кристаллизации масса охлаждается в кристаллизаторах К-1 путем подачи воды в змеевик, и после охлаждения откачивается в емкости Е-17, из которых суспензия цеолита насосом Н-12 подается на ФПАК-М-2/1,2 для отжатия маточного раствора.

Осветленный маточный раствор с содержанием цеолита до 2 г/л собирается в емкости М-1/1,2. Маточный раствор SiO₂ = 100-120 г/л возвращается на осаждение из него кремнезема, в результате чего двуокись кремния используется в процессе на 90% от исходного количества.

После отжатия маточного раствора на фильтр прессе ФПАК-М-2/1,2 для промывки лепешки цеолита подается свежая вода в определенном количестве через счетчик СЧ-1. Эта вода сбрасывается в емкости Е-1/1,2, из которых она расходуется на растворение силикат-глыбы, на разбавление крепкого раствора жидкого стекла. Остальное количество, после нейтрализации, сбрасываются в канализацию.

Промытая на фильтр-прессах лепешка цеолита сбрасываются на транспортер ТР-2, с которого подается в емкости Е-18/1,2 для приготовления суспензии цеолита (200 г/л) разбавлением водой при интенсивном перемешивании.

РАСЧЕТНО–ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1.Расчет материального баланса процесса приготовления цеолита NaY

2.1.1.Узел кристаллизации реакционной массы

Производительность установки– 200000 т/год

Число рабочих дней в году– 330

Производительность в сутки – 606,06 т

Принимаем потери цеолита (промывка, фильтрация, приготовление суспензии)– 10% (60,606 т/сутки)

Итак, в сутки на установке производится 606,06+60,606=666,666 т цеолита.

Состав сухого цеолита:

0,9 Na₂O∙ Al₂O₃ ∙ 4,0 SiO₂

Молекулярный вес: 0,9 ∙62+102+4,0∙60=397,8

Содержание Al₂O₃ в 666,666 т цеолита:

397,8 – 102 кг Al₂O₃

666666 – х кг Al₂O₃

Содержание Na₂O в 666,666 т цеолита:

Содержание SiO₂:

Состав реакционной массы:

3,6 Na₂O∙ Al₂O₃ ∙ 8,2 SiO₂ ∙144 Н₂О

Количество Al₂O₃ одинаково и в реакционной массе и в сухом цеолите.

Количество SiO₂ в реакционной массе:

170,94:102∙ 8,2∙60=824,53 т/ сутки

Количество Na₂O:

170,94:102∙3,6∙62= 374,06 т/ сутки

Количество Н₂О:

170,94: 102 ∙144∙ 18 = 4343,89 т/ сутки

Количество NН₃:

при кристаллизации выделяется ~ 0,5% NН₃ от содержания SiO₂ в реакционной массе, значит в реакционной массе 4,12 т/сутки NН₃.

Количество NaNO₃:

Из практики концентрация водяного раствора NaNO₃, оставшегося в лепешке кремнезема после промывки –26,0 г/л. В реакционной массе NaNO₃ – 83,84 т/сутки.

Итого реакционной массы взято:

170,94+824,53+374,06+4343,89+4,12+83,84=5801,38 т/сутки

Получено:

суспензии цеолита:

5801,38–4,12=5797,26 т/сутки

4,12 т/сутки – потери за счет выделения NН₃;

в том числе:

а) сухого цеолита 666,666 т/сутки;

б) маточного раствора 5797,26–666,666=5130,594 т/сутки

По компонентам:

Na₂O SiO₂ NaNO₃ Al₂O₃ Н₂О NН₃

Суспензия цеолита 374,06 824,53 83,84 170,94 4343,89 —

Сухой цеолит 93,514 402,212 — 170,94 — —

Маточный р–р 280,546 422,318 83,84 — 4343,89 —

Состав маточного раствора:

Удельный вес маточного раствора ~ 1,17 г/см³

Объем маточного раствора:

5130,594:1,17= 4385,1 м³

Удельный вес суспензии цеолита 1,24 г/см³.

Объем суспензии цеолита:

5797,26: 1,24= 4675,2 м³

Результаты расчета сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Кристаллизация реакционной массы

Наимено-вание	м³/сут.	т/сутки
Наимено-вание	м³/сут.	Общее кол-во	Na₂O	SiO₂	Al₂O₃	NaNO₃	NН₃	Н₂О	% вес
Взято: а)реакци-онной массы	4689,88	5801,38	374,06	824,53	170,94	83,84	4,12	4343,89	100
Итого	4689,88	5801,38	374,06	824,53	170,94	83,84	4,12	4343,89	100
Получено: а) суспен-зия цеолита в т.ч 1) сухого цеолита 2)маточ-ного р-ра б) потери за счет выделения аммиака	4675,2 –– 4385,1 ––	5797,26 666,666 5130,594 4,12	374,06 93,514 280,546 ––	824,53 402,212 422,318 ––	170,94 170,94 –– ––	83,84 –– 83,84 ––	–– –– –– 4,12	4343,89 –– 4343,89 ––	99,93 –– –– 0,07
Итого	––	5801,38	374,06	824,53	170,94	83,84	4,12	4343,89	100

2.1.2. Узел фильтрации суспензии цеолита

Взято суспензии цеолита – 5797,26 т/сутки

Принято при фильтрации потери цеолита

1% от 666,666 т, что составляет:

Na₂O– 1,037 т/сутки

Al₂O₃– 1,183 т/сутки

SiO₂– 4,447 т/сутки

Всего потери цеолита при фильтрации составляют:

1,037+1,183+4,447=6,666 т/сутки

В не отмытой лепешке цеолита содержится сухого цеолита:

666,666–6,666=660 т/сутки

Содержание сухого вещества в не отмытой лепешке цеолита 50%, значит воды в лепешке цеолита 660 т/сутки, а в маточном растворе:

4343,89–660=3683,89 т/сутки.

Содержание Na₂O в маточном растворе без учета сухого вещества:

0,0646∙ 3683,89 = 273,979 т/сутки

Содержание SiO₂ в маточном растворе без учета сухого вещества:

0,0972∙ 3683,89= 358,074 т/сутки

Содержание NaNO₃ в маточном растворе без учета сухого вещества:

0,0193∙ 3683,89 =71,099 т/сутки

С учетом сухого вещества:

Na₂O: 273,979+1,037=275,016 т/сутки

SiO₂: 358,074+4,447=362,521 т/сутки

NaNO₃: 71,099 т/сутки

Al₂O₃: 1,183 т/сутки

Итак, получено:

а) маточного раствора

275,016+1,183+362,521+71,099+3683,89=4393,709 т/сутки

б) не отмытой лепешки цеолита

5795,26–4393,709=1403,551 т/сутки

Состав лепешки:

Na₂O:

374,06–275,016=99,044т/сутки Al₂O₃:

170,94–1,183=169,757 т/сутки

SiO₂:

824,53–362,521=462,009 т/сутки

NaNO₃:

83,84–71,099=12,741 т/сутки

Н₂О:

4343,89–3683,89=660 т/сутки

В лепешке 660 т/сутки сухого вещества

Состав сухого вещества:

Na₂O:

93,514–1,037=92,477 т/сутки

Al₂O₃:

170,94–1,183=169,757 т/сутки

SiO₂:

402,212–4,447=397,765 т/сутки

Результаты расчета сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2–Фильтрация суспензии цеолита

Наименование	м³/сутки	т/сутки
Наименование	м³/сутки	Общее кол–во	Na₂O	Al₂O₃	SiO₂	NaNO₃	Н₂О	% вес
Взято: а) суспензия цеолита в т.ч сухого цеолита	4675,2 ––	5797,26 666,66	374,06 93,514	170,94 170,94	824,53 402,212	83,84 ––	4343,89 ––	100
Итого:	4675,2	5797,26	374,06	170,94	824,53	83,84	4343,89	100
Получено: а) неотмытой лепешки цеолита в т.ч сухого цеолита б) маточного раствора в т.ч сухого цеолита	–– –– 4385,1 ––	1403,551 660 4393,709 6,666	99,044 92,477 275,016 1,037	169,757 169,757 1,183 1,183	462,009 397,765 362,521 4,447	12,,741 –– 71,099 ––	660 –– 3683,89 ––	24,2 –– 75,8 ––
Итого	4675,2	5797,26	5,76	2,62	12,62	1,28	66,48	100

2.1.3.Узел промывки лепешки цеолита

Взято:

а) неотмытой лепешки цеолита – 1403,551 т/сутки.

б) воды – 6600 т/сутки ( в 10–кратном отношении к количеству цеолита в лепешке).

Итого:

1403,551+6600=8003,551 т/сутки,

в том числе воды:

6600+660=7260 т/сутки.

Потери цеолита с промывной водой приняты 0,4 % от 660 т/сутки, что составляет: