Виробництво кальцинованої соди (стр. 1 из 3)
Зміст
Вступ
1. Завдання
2. Виконання завдання
2.1 Виробництво кальцинованої соди
2.2 Матеріальний розрахунок стадії очищення розсолу
2.3 Матеріальний баланс стадії очищення розсолу (на 1000 кг)
Список використаної літератури
Вступ
Тема контрольної роботи "Виробництво кальцинованої соди" з дисципліни "Основи екології у технології неорганічних речовин".
Сьогодні реконструкція існуючих технологій виробництв у багатьох випадках пов’язана з підвищенням їх екологічної безпеки. При створенні нових технологій однією з основних задач є також підвищення екологічної безпеки. Тому знання принципів створення безвідходних і маловідходних технологій, а також основних методів утилізації відходів є необхідним для інженерно-технічного персоналу підприємств, раціоналізаторів та адміністративно-управлінського персоналу. Необхідні ці знання студентам також для більш досконалого виконання курсових і дипломних проектів.
Дана дисципліна базується на знаннях, отриманих при вивченні курсів загальної та неорганічно хімії, органічної хімії, фізики, хімічної технології неорганічних речовин, теоретичних основ ТНР, основ екології, загальної хімічної технології, процесів і апаратів хімічної технології.
Задачею курсу є вивчення принципів і методів створення нових безвідходних і маловідходних виробництв, а також підвищення екологічної безпеки існуючих виробництв, найбільш розповсюджених методів утилізації відходів. Основна увага приділяється питанням класифікації відходів, джерелам їх утворення, методам утилізації, підбору основного типового устаткування.
При виконані завдання треба:
1. Привести принципову схему процесу.
2. Розрахувати матеріальний баланс процесу 1 т речовини (першої в рівнянні хімічної реакції) при відомих умовах. Визначити коефіцієнти витрати сировини, кількісний та якісний склади відходів.
3. Використовуючи навчальну і науково-технічну літературу, запропонувати методи зниження кількості відходів, що утворюються, або методи їх утилізації. Привести технологічну схему найбільш раціонального варіанта процесу утилізації відходів з описом, або схему основного виробництва з новими режимно-технологічними або апаратурно-конструктивними рішеннями, спрямованими на зниження кількості відходів, що утворюються. При виконанні завдання необхідно враховувати основний принцип екологізацїї техніки і технології – системний підхід. Він передбачає удосконалювання існуючих і розроблювальних природно-технічних систем на всіх рівнях ієрархії, починаючи з видобутку сировини і закінчуючи споживанням продукції з урахуванням взаємодії і взаємного впливу всіх складових. Саме системний підхід дозволяє забезпечити створення технічних систем з високими техніко-економічними характеристиками на кожнім окремо узятому ієрархічному рівні. В основу системної екологізації покладено наступні основні стратегічні принципи:
1. Економічні, технологічні та екологічні задачи необхідно вирішувати одночасно, підпорядковуючись єдиній стратегії екологізації економіки.
2. Екологізація економіки сьогодні звертає основну увагу та засоби не стільки на сферу споживання, скільки на удосконалення об’єктів, що являються фактичними або потенційними джерелами забруднення довкілля.
3. Успіх екологізації економіки здебільшого визначається наявністю достатньо підготовлених в області теорії та практики екологізації й екологічного менеджменту кадрів.
4. Створення цивілізованого екологічного ринку на регіональному рівні та у масштабах країни є необхідною умовою екологізації економіки.
Тактика реалізації цих стратегічних принципів базується на сполученні спеціальних підходів і організації технологічних процесів незалежно від галузі, до якої вони належать, з конкретними режимно-технологічними та апаратурно-конструктивними прийомами. Вивчення дисципліни "Основи екології у технології неорганічних речовин" та виконання контрольної роботи дозволяє реалізувати принцип "екологізація освіти".
1. Завдання
Технологічний процес, стадія | Умови проведення |
| Виробництво кальцинованої соди, стадія очищення розсолу 1) MgCl2+Ca(OH)2®CaCl2+Mg(OH)2 2) CaCl2+Na2CO3®CaCO3+2NaCl 3) CaSO4+Na2CO3®Na2SO4+CaCO3 4) Ca(OH)2+Na2CO3®CaCO3+2NaOH | Склад розсолу (% мас.): NaCl – 20; MgCl2 – 0,6; CaSO4 – 6,7; CaCl2 – 0,3. Вміст Ca(OH)2 у вапняному молоці – 50% мас. Надлишок Na2CO3 – 5% від стехіометрично необхідної кількості. Надлишок Ca(OH)2 – 10% від стехіометрично необхідної кількості. Розрахунок вести на 1т розсолу. |
2. Виконання завдання
2.1 Виробництво кальцинованої соди
На рис.1 [1] приведена технологічна схема очищення розсолу вапняно-содовим способом. У бак 1 подають содовий розчин, для готування якого використовуються кальцинована сода й очищений розсіл. З гасильного відділення цеху вапняних печей у бак 2 надходить вапняна суспензія. Для регулювання титру вапняної суспензії в мішалку-резервуар 2 підводять очищений розсіл. Далі реагенти надходять у змішувач 3. Процес очищення розсолу здійснюється безупинно. Сирий розсіл надходить з розсолопромислу в резервуари – сховища сирого розсолу 9. Основний потік сирого розсолу відцентровим насосом 10 через розширник 4 направляється по трубопроводу в реактор. У разі потреби частину сирого розсолу нагрівають за рахунок охолодження газу содових печей, після чого змішують з основним потоком у розширнику. Труба, що підводить рідину в реактор, має U-образну форму. Реактор не має мішалки. Необхідне перемішування досягається за рахунок великої швидкості надходження рідини з U-образних труб реактора.
Рис.1. Схема відділення очищення розсолу: 1 – бак содового розчину; 2 – бак вапняного молока; 3 – змішувач; 4 – розширник; 5 – реактор; 6 – відстійник; 7 – резервуар очищеного розсолу; 8 – збірник шламу; 9 – збірник неочищеного розсолу; 10 - насоси
розсол кальцинований сода утилізація меліорант
Для здійснення нормального перебігу процесу в реакторі температуру пульпи бажано підтримувати в межах 17±3ос. Реактор з'єднаний трубопроводом з відстійником 6. Суспензія надходить зверху у відстійник і по центральній трубі, що не доходить до дна, опускається вниз. Потім розсіл піднімається нагору, відокремлюючись від твердої фази. Прояснений розчин видаляється з відстійника через переливний жолоб, розташований по периферії. Шлам з нижньої частини відстійника через спеціальні труби періодично спускається в збірник (шламову мішалку) 8; сюди ж надходить шлам з реактора 5. Прояснений розсіл з відстійника 6 направляється в збірник 7 і далі насосом 10 – на абсорбцію. У мішалці 8 шлам розбавляється водою і насосом 10 перекачується в шламопроводи дистилерної рідини.
2.2 Матеріальний розрахунок стадії очищення розсолу
У 1000 кг розсолу міститься:
NaCl: 1000×0,2=200 кг;
MgCl2: 1000×0,006=6 кг;
CaSO4: 1000×0,067=67 кг;
CaCl2: 1000×0,003=3 кг;
інше вода: 1000-(200+6+67+3)=724 кг.
Витрата Ca(OH)2 100%-ого по реакції (1): 
кг;
при 10%-му надлишку Ca(OH)2 100%-ого: 4,66×1,1=5,13 кг;
розчину Ca(OH)2: 5,13/0,5=10,26, у ньому води: 10,26-5,13=5,13 кг.
Витрата Na2CO3:
по реакції (1) утворилося СаCl2:
кг;по реакції (2) витрачається соди:
кг;по реакції (2) витрачається соди на вихідну кількість СаCl2:
кг;по реакції (3) витрачається соди:
кг;по реакції (4) витрачається соди на надлишкову кількість Сa(OH)2:
кг;Разом витрачається соди: 6,68+2,56+52,22+0,67=62,43 кг;
с урахуванням 5%-го надлишку: 62,43×1,05=65,55 кг.
По реакції (1) утворюється Mg(OH)2:
кг.CaCO3 утворюється по реакції (2) із СaCl2 реакції (1):
кг,по реакції (2) з вихідного СaCl2:
кг,по реакції (3):
кг,по реакції (4) з надлишкового Ca(OH)2:
кг.Разом утворюється CaCO3: 6,31+2,70+49,30+0,63=58,94 кг.
NaCl утворюється
по реакції (2) із СaCl2 реакції (1):
кг,по реакції (2) з вихідного СaCl2:
кг.Разом утворюється NaCl: 7,37+3,16=10,53 кг.
Na2SO4 утворюється по реакції (3):
кг.NaOH утворюється по реакції (4):
кг.2.3 Матеріальний баланс стадії очищення розсолу (на 1000 кг)
ПРИХІД | ВИТРАТА | ||||
| сировина | кг | % | продукт | кг | % |
| 1) розсіл, у т.ч.: NaCl | 1000 200 | 92,95 20 | NaCl | 210,53 | 19,57 |
| MgCl2 | 6 | 0,6 | Mg(OH)2 | 3,67 | 0,34 |
| CaSO4 | 67 | 6,7 | CaCO3 | 58,94 | 5,48 |
| CaCl2 | 3 | 0,3 | Na2SO4 | 69,96 | 6,5 |
| вода | 724 | 72,4 | NaOH | 0,51 | 0,05 |
| 2)вапняне молоко, у т.ч.: Са(ОН)2 | 10,26 5,13 | 0,95 50 | |||
| вода | 5,13 | 50 | вода | 729,13 | 67,77 |
| 3)Na2CO3 | 65,55 | 6,1 | Na2CO3 | 3,12 | 0,29 |
| УСЬОГО | 1075,81 | 100 | УСЬОГО | 1075,86 | 100 |
Розчин хлориду натрію (розсіл) – вихідну сировину для виробництва кальцинованої соди – одержують шляхом підземного вилужування кам'яної солі в свердловинах методом гідроврубу; розчиненням кам'яної солі, добутої в шахтах, а також шляхом осадження солі в спеціальних басейнах або в природних озерах з одержанням розсолу необхідної концентрації.