Синтетические цеолиты могут быть отнесены к новому классу синтетических неорганических материалов классу пористых кристаллов. Интерес к этим материалам начал (стр. 6 из 7)
Для приготовления реакционной смеси необходимо 610,5 м3/сутки NaAlO2 (885,225 т/сутки) содержащего:
189,107 т/сутки Na2O
170,94 т/сутки Al2O3
525,178 т/сутки Н2О
При варке алюмината образуется шлама в количестве 0,7% от общего количества, что составляет:
Na2O
189,107:0,993=190,44 т/сутки Na2O
190,44–189,107=1,333 т/сутки Na2O в шламе
Al2O3
170,94:0,993= 172,145 т/сутки
172,145–170,94=1,205 т/сутки Al2O3 в шламе
Для приготовления алюмината натрия NaОН с концентрацией 550 г/л необходимо:
190,44: 62 ∙80: 0,55= 446,78 м3
удельный вес 1,41 г/см3
446,78∙ 1,41= 629,96 т/сутки
Воды в этом растворе:
629,96–190,44=439,59 т/ сутки
Al(ОН)3 необходимо:
2 Al(ОН)3 → Al2O3
78 х 2 102
156т Al(ОН)3 → 102т Al2O3
х → 172,145т Al2O3
т/сутки Al(ОН)3В Al(ОН)3 содержится 1,16% примесей, что составляет
263,28 ∙0,0116= 3,054 т/сутки
Воды в тригидрате алюминия
263,28 –(172,145+3,054) = 263,28 – 175,199= 88,081 т/сутки
Полученный раствор алюмината натрия должен содержать:
NaОН – 400 г/л
Al2O3 – 280 г/л
Для разбавления NaОН с 550 г/л до 400 г/л необходимо воды:
550: 400= 1,375 (375 л Н2О нужно для разбавления 1м3 NaОН)
Для разбавления 446,78 м3 необходимо
446,78 ∙0,375= 167,54 м3/сутки
С учетом воды, содержащейся в тригидрате алюминия воды для разбавления нужно:
167,54–88,091= 79,46 т/сутки
Итого на варку алюмината натрия поступает:
629,96+263,28+79,46=972,7 т/сутки смеси,
содержащей:
190,44 т/сутки Na2O
172,44 т/сутки Al2O3
3,054 т/сутки примесей
607,061 т/сутки Н2О
шлама будет:
1,333т (Na2O)+ 1,205т (Al2O3) + 3,054т (примесей)+ 3,702т (Н2О)=9,294 т/сутки
(воды в шламе: 525,178: 0,993= 528,88 т/сутки, 528,88–525,178=3,702 т/сутки)
Испарившейся воды: 972,7– (885,225+ 9,294)= 78,181 т/сутки.
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.12.
Таблица 2.12. – Приготовление раствора алюмината натрия
| Наименование | м3 сутки | т/сутки | |||||
| Общее кол–во | Na2O | Al2O3 | % не раст. соед–ет. | Н2О | %вес | ||
| Взято: а) раствора едкого натрия 550% б) гидроокиси алюминия в) воды | 446,78 ––– 79,46 | 629,96 263,28 79,46 | 190,44 ––– ––– | ––– 172,145 ––– | ––– 3,054 ––– | 439,59 88,081 79,46 | 64,7 27,1 8,2 |
| Итого: | 972,7 | 190,41 | 172,145 | 3,054 | 607,061 | 100 | |
| Получено: а) раствора алюмината натрия NaОН=400 г/л Al2O3= 280 г/л б) испарившейся воды в) шлама | 610,5 78,181 ––– | 885,225 78,181 9,294 | 189,107 ––– 1,333 | 170,94 ––– 1,205 | ––– ––– 3,054 | 525,178 78,18 3,702 | 91,0 8,0 01,0 |
| Итого | ––– | 972,7 | 190,44 | 172,145 | 3,054 | 607,061 | 100 |
2. 2. Технологический расчет автоклава для разварки силикат – глыбы.
2.2.1. Исходные данные для расчета
Технологический режим растворения силикат-глыбы при объеме автоклава 10м3.
1. Количество силиката натрия на одну загрузку– 11,2-14т.
2. Постоянный остаток силиката натрия на решетке 2-4,8т.
3. Суммарное количество остатка и вновь загружаемой силикат-глыбы –16т.
4. Количество воды, заливаемой в автоклав– 8-11м3
5. Залив воды и разгрузка силиката, мин.– 10
6. Первый нагрев паром– 20 мин.
7. Выдержка под давлением– 45 мин (6 атм)
8. Сброс давления до 4 кг/см3– 10 мин
9. Выгрузка жидкого стекла – 5 мин.
10. Второй залив водой– 10 мин
11. Второй нагрев паром– 15 мин
12. Вторая выдержка под давлением– 90 мин
13. Сброс давления – 10 мин
14. Выгрузка жидкого стекла – 5 мин
15. Резерв времени для осмотра и профилактики – 20 мин
Общая продолжительность разварки 240 мин.
В автоклав загружается 633020 кг.
Принимаем 2 автоклава (один резервный)
Рабочие условия
Давление– 6: 8 атм
Температура 1700С
Размеры аппарата по ГОСТ 9931–69
Dв= 2000 мм h=5500 мм H= 6580 мм
V= 10м3
2.2.2. Технологический баланс разварки силикат-глыбы в автоклаве
1. Расход тепла на нагрев силикат-глыбы.
Q1= G∙C (t2– t1), где
G– суточное количество силикат-глыбы, подлежащее разварки, кг
С– теплоемкость силикат-глыбы, ккал/кг∙град.
t2– конечная температура силикат-глыбы после разварки, 0С
t1– температура, с которой силикат-глыба вносится в автоклав, 0С
Q1= 633020∙ 0,3(170 – 18) = 28865712 ккал
Данный расход тепла взят с некоторым запасом, т.к. не учтено то количество тепла, которое выделяется при разварке силикат-глыбы.
2. Определение потери тепла в окружающую среду.
Q2 = F∙ n∙ q, где
F– изоляционная поверхность аппарата,
n– количество автоклавов
q– теплоотдача 1м3, ккал/м2∙час
F=50 м2, n=1, q=200 ккал/м2∙час
Т.к согласно нормам «Союзнефтехимизоляция» теплопотери с 1 м2 поверхности аппарата, находящегося в помещении составляет 200 ккал/м2∙час
Q2= 50∙1∙200= 10000 ккал∙час или
10000 ∙ 4= 40000 ккал/сутки
3. Определим расход водяного пара, расходуемого на варку 1 т силикат-глыбы.
Общее количество воды, необходимое для разварки силикат-глыбы 1491980 кг. Это количество складывается из холодной технической воды и конденсата водяного пара.
Найдем количество тепла Q3 для подогрева воды:
Q3= (1491980– х) (170– 18)∙1, где
Х– количество водяного пара, кг
С другой стороны
Zх= Q1+ Q2+ Q3,
где Z– скрытая теплота конденсации водяного пара, ккал/кг, при температуре 1700С Q2= 489,5 ккал/кг
(Вуколович В.П, ТРД свойства воды и водяного пара, 1958)
Q3= (1491980– х) (170–18) ∙1
Zх= Q1+ Q2+ Q3
489,5х = 28865712+ 40000+ (1491980–х)∙152
641,5х= 255686672
х= 398576 кг Q3 = 166197408 ккал
на 1т силикат – глыбы
В данном дипломном проекте спроектирована установка получения цеолита NaY. В основу процесса положена технология и схема, разработанная ГрозНИИ.
Из литературного обзора можно сделать следующие выводы:
1. Цеолиты – это кристаллические водные алюмосиликаты каркасной структуры, из которых путем умеренного нагревания вода может быть обратимо удалена без разрушения кремнеалюмокислородного каркаса; при этом в каркасе образуется система регулярных каналов и полостей, доступных для адсорбции молекул малых размеров.
2. В настоящее время насчитывается несколько десятков разновидностей природных и синтетических цеолитов, отличающихся структурой, типом катионов Me, силикатным модулем и числом молекул кристаллизационной воды. Структура цеолитов характеризуется наличием большого числа полостей, соединенных между собой окнами, или микроканалами, размеры которых сравнимы с размерами реагирующих молекул.
3. Механизм процесса синтеза заключается в образовании кристаллов синтетических цеолитов при нагревании водных щелочных алюмосиликатных смесей, т. е. смесей, содержащих в качестве обязательных компонентов воду, щелочь, SiO2 и А12O3.
4. Основными факторами, оказывающими влияние процесс, являются температура, линейная скорость роста кристаллов, состав алюмосиликатных систем и особенно природа щелочного компонента.
Проведенный экономический расчет установки показывает целесообразность строительства данной установки, так как срок окупаемости составляет 1.83 года.
Список использованной литературы
- Жданов С. П., Хвощев С. С., Самулевич Н. Н. Синтетические цеолиты: Кристаллизация, структурно-химическое модифицирование и адсорбционные свойства. – М.: Химия, 1982. – 264 с.
- Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. – Уфа: Гилем, 2002.– 672с.
- Дорогочинский А. З., Мирский Я. В. Цеолиты и цеолитсодержащие катализаторы. – Грозный: ЧИ-книжное изд., 1974.
- Технология катализаторов / Мухленов И. П.. Добкина Е. И., Дерюжкина В. И., Сороко В. Е.; Под ред. проф. И. П. Мухленова. Изд. 2-е, перераб. Л.: Химия, 1979. – 328 с.
- Колесников И. М. Катализ и производство катализаторов. – М.: Техника, 2004. – 400 с.
6. Мирский Я.В., Митрофанов М.Г., Дорогочинский А.3.
Новые адсорбенты — молекулярные сита.– Грозный, 1964.
- Кубасов А. А. Цеолиты в катализе: сегодня и завтра. – М.: Химия, 2000.
- Катализ в кипящем слое. Под ред. Мухленова И. П., Померанцева В. М. – Л.: Химия, 1978.
- Брек Д. Цеолитные молекулярные сита.– М.: Мир, 1976.
- Химия цеолитов и катализ на цеолитах т.1, т. 2. Под ред. Рабо Д. – М.: Мир, 1980.
- Справочник нефтехимика, т.1. гл. 7. Катализаторы процессов нефтехимического синтеза. – Л.: Химия, 1978.
- Научные основы производства катализаторов. СБ. Новосибирск: Наука, 1982.
13. Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М.: Энергия, 1980.-512 с.