Сода. Приготування вапняного молока - Химия курсовая работа

Главная

Химия
Сода. Приготування вапняного молока

Аналіз варіантів одержання продукту. Обґрунтування вибору способу виробництва. Основні і допоміжні стадії прийнятого до розробки способу. Технологічні розрахунки основного реакторного процесу. Фізико-хімічні основи процесу приготування вапняного молока.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Одеський національний політехнічний університет
Кафедра технології неорганічних речовин і екології
1. Одержання карбонатної сировини: видобування, дроблення, сортування та транспортування.
2. Перероблення карбонатної сировини: обпалювання, охолодження та очищення карбон(ІV) оксиду, гасіння вапна з отриманням вапняної суспензії.
3. Очищення розсолу: взаємодія сирого розсолу з реагентами в реакторах і відстоювання розсолу.
4. Абсорбція: відмивання в відмивниках газів, що виділяються на других стадіях, від аміаку, двох стадійне насищення розчину натрію хлориду аміаком і частково карбон(ІV) оксидом, що потрапляють зі стадії дистиляції, охолодження амонізованого розсолу.
5. Карбонізація: відмивання від аміаку газу, що відходить зі стадії карбонізації (супроводжується уловлюванням невеликих кількостей карбон(ІV) оксиду), попередня карбонізація, карбонізація з виділенням натрію гідрокарбонату в осаджуваних колонах, компримінування (перед подачею в карбонізаційні колони) карбон(ІV) оксиду, що потрапляє зі стадій перероблення карбонатної сировини і кальцинації.
6. Фільтрація: відділення натрію гідрокарбонату на фільтрах та відсмоктування повітря вакуум-насосами.
7. Кальцинація: зневоднення і розкладення натрію гідрокарбонату в содових печах, охолодження та очищення карбон(ІV) оксиду після содових печей.
8. Регенерація аміаку (дистиляція): попереднє підігрівання і дисоціація в конденсаторі та теплообміннику дистиляції амонію карбонатів і гідрокарбонатів, що містяться в фільтровій рідині, змішання і взаємодія нагрітої рідини з вапняною суспензією в змішувачі та відгонка аміаку в дистилері.
В аміачному способі кальциновану соду отримують через гідрокарбонат амонію за реакцією:
NH 4 HCO 3 + NaCl - NaHCO 3 + NH 4 Cl
На содових заводах амонію гідрокарбонат отримують NH 4 та СО 2 безпосередньо у водних розчинах NaCl, тобто з хімічної точки зору отримати натрію гідрокарбонат можна за реакцією:
NaCl + NH 3 + CO 2 + H 2 O - NaHCO 3 + NH 4 Cl
Оскільки карбон(ІV) оксид погано розчиняється у воді за відсутності аміаку, то практично спочатку розчин NaCl (розсіл) збагачують аміаком, а потім отриманий амонізований розсіл обробляють CO 2 , тобто процес проводять у дві стадії. Перша стадія поглинання аміаку протікає у відділені абсорбції, а друга - поглинання СО 2 - у відділені карбонізації.
Осад NaHCO 3 , який випав у процесі карбонізації, відфільтровують, а далі він розкладається з отриманням соди за реакцією:
В залежності від конструкції печі температура розкладання NaHCO 3 складає від 100 до 180 єС. Ця операція проходить у відділенні кальцинації. Карбон(ІV) оксид, який при цьому виділяється, використовують у відділенні карбонізації.
Крім основних процесів на содових заводах здійснюється ряд побічних, які не мають безпосереднього відношення до отримання соди. Амонію хлорид (NH 4 Cl), який утворюється за реакцією (2.2), завод може випускати як додатковий головний продукт. Однак зазвичай на содових заводах аміак регенерують із амонію хлориду і повертають назад у виробництво. Із цією метою гідрокарбонатний маточний розчин, який містить NH 4 Cl, обробляють вапняним молоком за реакцією:
2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 > 2NH 3 + 2H 2 O + CaCl 2 .
Аміак, який утворюється, відганяють із розчину і направляють у відокремлення абсорбції.
Розчин кальцію хлориду (CaCl 2 ) є відходом виробництва. Операція регенерації аміаку протікає відокремлено від дистиляції. На деяких заводах розчин кальцію хлориду використовується для отримання продукційного CaCl 2 .
Для отримання вапняного молока потрібен кальцію оксид (СаО), який на содових заводах отримують шляхом випалювання карбонатної сировини (крейди або вапна) у вапняно-випалювальних печах за температури від 1100 до 1200єС за реакцією:
Карбон(ІV) оксид, який утворюється при цьому, використовують у процесі карбонізації, а вапно (СаО) гасять надлишком води з отриманням вапняного молока за реакцією:
І, нарешті, на всіх содових заводах проводиться попередня очистка водного розчину натрію хлориду (сирого розсолу) від домішок - солей кальцію, магнію за допомогою Na 2 CO 3 і Ca(OH) 2 . У процесі очищення утворюються практично нерозчинні Mg(OH) 2 та CaCO 3 , які випадають в осад:
MgCl 2 + Ca(OH) 2 - Mg(OH) 2 + CaCl 2 ; (2.7)
CaCl 2 + Na 2 CO 3 > CaCO 3 + 2NaCl. (2.8)
Потім осад Mg(OH) 2 та CaCO 3 відокремлюють, а очищений розсіл надходить у виробництво.
Принципова схема виробництва соди аміачним методом наведена в додатку А.
2.3 Технологічні розрахунки основного реакторного процесу
2.3.1 Фізико-хімічні основи процесу
Процес гасіння полягає у взаємодії кальцію оксиду з водою за реакцією:
CaO (тв) + H 2 O (р) - Ca(OH) 2(тв) + 65,4 кДж/моль.
Реакція супроводжується великим екзотермічним ефектом, збільшенням об'єму твердої фази за використанням звичайного вапна і самодиспергyванням вихідного вапна. У табл. 2.3.1 наведена коротка характеристика вихідних речовин і продукту реакції.
Кальцію гідроксид не утворює стійких гідратів. Тому звичайно надлишок води, що міститься в різних зразках гідроксиду (до 1 моль на 1 моль СаО) пов'язаний силами поверхневої адсорбції і залежить від умов протікання реакції гасіння, питомої поверхні і терміну зберігання.
Таблиця 2.1 - Характеристика речовин відділення гасіння
Розчинність кальцію оксиду і гідроксиду обернено пропорційна температурі в інтервалі 0 ? t ? 100 °С і визначається за формулами:
Процеси гідратації вапна класифікують залежно від мольного відношення взаємодіючих реагентів (водовапняне відношення).
Сухою гідратацією або сухим гасінням називають процес, під час якого вода, що надходить на гасіння вапна, повністю витрачається на хімічні реакції і випаровування. Продукт такої гідратації являє собою сухий порошок. Водовапняне відношення за сухої гідратації залежить від фізико-хімічних властивостей вихідного вапна і зазвичай становить близько 2.
Більш поширеним є процес мокрої гідратації, під час якого отримують тістоподібний продукт або вапняну суспензію.
На кінетику процесу гідратації, фізико-хімічні параметри одержуваної вапняної суспензії і вихід готового продукту впливають такі основні фактори:
- вид, структура і хімічний склад карбонатної породи;
- температура і тривалість випалювання;
- наявність домішок у застосовуваному паливі;
- гранулометричний склад вапна, час та умови його зберігання;
- спосіб та інтенсивність перемішування в процесі гідратації;
Видаляють такі основні стадії процесу гідратації вапна, які в практичних умовах можуть накладатися або заміняти одна одну:
1. Абсорбція і капілярне проникнення води в глиб часток вапна.
З. Утворення та дисоціація проміжногоз'єднання.
4. Зародкоутворення і кристалізація Са(ОН).
5. Агломерація твердої фази та структурування суспензії.
В процесі сухої гідратації друга і четверта стадії відсутні. В процесі мокрої гідратації будь-яка з перших чотирьох стадій може виявитися лімітуючою. Так, найбільше впливають на першу і другу стадії процесу гідратації вигляд, структура і хімічний склад вихідної карбонатної сировини, а також умови її обпалювання. Тому для кожної конкретної вапняної сировини встановлюють оптимальну температуру і тривалість випалювання, вид палива коефіцієнт надлишку повітря, розміри шматків гартованого матеріалу і т.д.
Вапно, що отримане за низьких температур мас велику поверхневу активність і внутрішню змочуваність із-за розгалуженого характеру пір; процес гасіння протікає з високою швидкістю і характеризується значним підйомом температури.
Загальне збільшення швидкості гетерогенного процесу неминуче викликає зміну співвідношення швидкостей окремих стадій. З підвищенням ступеня подрібнення і пористості вапна зростає пересичення розчину кальцію гідроксиду. Це призводить до збільшення швидкості процесу утворення зародків і зниження швидкості росту окремих кристалів, шо обумовлює стійкість вапняної суспензії.
Із збільшенням температури швидкість гідратації зростає згідно рівняння:
де - константа швидкості за температури
- константа швидкості за температури .
Це свідчить про лімітування реакції гасіння дифузійними процесами.
В процесі мокрого гасіння інтенсивне перемішування збільшує ступінь диспергування і швидкість гасіння (особливо на кінцевій стадії процесу).
Домішки, що впливають на процес гасіння можна розділити на дві групи: домішки, що потрапляють в зону реакції у твердій (тобто з вапном і паливом) і в рідкій фазах. Домішки, що містяться в сирої карбонатної породі і паливі в основному побічно впливають на процес гасіння, впливаючи на ступінь декарбонізації, структуру та активність вапна.
Деякі твердо фазні домішки безпосередньо впливають на кінетику гідратації і якість вапняної суспензії. Так Fе 2 О 3 , TіО 2, Сr 2 O 3 сповільнюють процес гідратації, а добавка 5 % (мол.) MgO зменшує швидкість реакції на третину. Покриття із СаСО 3 , на поверхні гальмує, але не запобігає гідратації. Добавка кальцію сульфату суттєво уповільнює процес. Домішки Аl 2 О 3 підвищують в'язкість вапняного молока.
Велике значення має проблема впливу розчинних домішок, що містятьсяв рідині, яка подається на гасіння, на процес гасіння вапна, що обумовлено перспективністю використання промислових стоків содових заводів (наприклад, дистилерної рідини) для отримання вапняної суспензії. Ці домішки впливають на кінетику реакції гасіння, її тепловий ефект, фізико-хімічні властивості вапняної суспензії і навіть на кристалічну модифікацію Са(ОН) 2 . Швидкість гідратації збільшується за допомогою добавок рідких лугів, кальцію хлориду, натрію хлориду. Іон не тільки уповільнює процес гасіння, але й сприяє утворенню грубо дисперсної, вапняної суспензії, що швидко освітлюється.
Чим більша швидкість гасіння, тим вищий ступінь дисперсності отримуваного вапняного молока. Так при підвищенні температури води, яка подається на гасіння, зростає не тільки швидкість гасіння, але й ступінь дисперсності отримуваної суспензії. На содових заводах початкова температура води, що подається складає 60…80 °С.
2.3.2 Обґрунтування обраного технологічного режиму
До найбільш важливих регламентованих показників, які характеризують якість вапняного молока і забезпечують нормальну роботу відділення дистиляції, належать концентрація Са(ОН) 2 або вільного СаО і температура вапняного молока. На содових заводах концентрацію вільного СаО у вапняному молоці називають титром молока, оскільки її визначають титруванням молока соляною кислотою у присутності індикатора - фенолфталеїну.
Для виробництва необхідно, щоб вміст Са(ОН) 2 у вапняному молоці був вищим, оскільки при цьому зменшується об'єм дистилятної рідини, а от же підвищується продуктивність відділення дистиляції, знищуються витрати пари та трати вапна й аміаку з рідиною дистиляту. Однак, з іншого боку, за надто високої концентрації Са(ОН) 2 підвищується в'язкість суспензії, ускладняється робота гасителя та інших апаратів. Практика показала, що гранично допустима концентрація Са(ОН) 2 у вапняному молоці (титр) не перевищує 250 н.д. (нормальних ділень) або 35 % (мас).
Температура вапняної суспензії не перевищує 90 °С. Побічно можливість підвищення температури вапняної суспензії обмежена необхідністю зберігати її в порівняно великих буферних ємностях - мішалках, при цьому вапняна суспензія остигає.
Продуктивність гасителя визначається потребою виробництва реакційно здатному кальцію оксиду з урахуванням ступеня диспергування цього компоненту в апаратах відділення гасіння та його виробничих трат у відділенні регенерації аміаку. Витрата рідини, що подається на гасіння , є параметром регулювання, залежним від витрати вапна і регламентованої концентрації вапняної суспензії.
Продуктивність підтримується шляхом регулювання подачі вапна на гасіння і залежить від кількості вапняної суспензії, що витрачається споживачами.
Розрахувати матеріальний баланс процесу гасіння вапна за реакцією:
Розрахунок вести на 1000 кг Ca(OH) 2 , концентрацією 35%, якщо у вихідному СаО міститься 80% СаО, 8% СаСО ? ??а інше домішки. Врахувати ступінь використання СаО - 95%.
Схема матеріальних потоків одержання гашеного вапна наведена на рис. 2.1.
Рис. 2.1 - Схема матеріальних потоків одержання гашеного вапна
- маса вапна, кг. Склад цього потоку:
- маса води, кг. Склад цього потоку:
- маса гашеного вапна. Склад цього потоку:
Розраховуємо масу гашеного вапна за формулою:
Масу вапна, яке прореагувало визначаємо по формулі:
де - маса вапна, яке прореагувало, кг;
- молярна маса кальцію гідроксиду, кг/кмоль;
Масу непрореагованого вапна розраховуємо по формулі:
де - маса непрореагованого вапна, кг;
- ступінь використання прореагованого вапна, %;
- ступінь непрореагованого вапна, %.
Маса першого потоку визначаємо за формулою:
Масу вапняку розраховуємо по формулі:
Масу домішок розраховуємо по формулі:
Розраховуємо масу води, що прореагувала:
де - маса води, що прореагувала, кг;
Розраховуємо масу води, яка не прореагувала:
де - маса води, що не прореагувала, кг;
Результати розрахунків заносимо в табл. 2.2.
Таблиця 2.2 - Матеріальний баланс гасіння вапна.
Технологічна схема відділення гасіння включає дві основні операції: гасіння вапна гарячою водою та очищення вапняного молока від великих шматків необпаленої карбонатної сировини, дрібних зерен недопалу та інших нерозчинних домішок.
Схема приготування вапняного молока наведена в додатку Б.
З робочого бункера 2 вапно подається лотковим живильником 1 до обертаючого барабану-гасителя 3, куди одночасно надходять нагріта вода та вода після промивання побутових домішок вапна (слабке вапняне молоко). В Процесі гасіння в гасителі 3 утворюється вапняне молоко з домішками твердих частинок різного розміру, яке поступає в сортувальний барабан 5, який представляє собою сито з отворами розміром 40 мм. Сортувальний барабан є продовженням гасителя, обертається разом із ним і служить для відокремлення від вапняного молока великих кусків недопалу (розміром більш 40 мм). У кінці барабану 5 ці куски промиваються гарячою водою, поступають на транспортер 6 і передаються вапняних печей для повторного обпалювання. Сортувальний барабан 5 закритий кожухом, обладнаний двома витяжними трубами для виділення водяної пари, яка утворюється в гасителі. Одна труба іде до конденсатора 4, де пар із гасителя підігріває воду, яка витрачається на гасіння, а друга труба виведена в атмосферу на випадок ремонту або чистки конденсатора.
Вапняне молоко разом із твердими частинками розміром менше 40 мм, які проходять через отвори у барабані 5, поступає в сортувальний барабан 7 (перфороване сито, яке обертається з отворами 2Ч10 мм). Тут від вапняного молока відокремлюються частинки розміром більше 2 мм, і воно пройшовши сито, попадає в приймач кожуха, що має форму конуса, в який замкнений сортувальний барабан, і далі піддається остаточному очищенню від домішок у класифікаторі 14.
Шлам, що осідає на дня класифікаторі, вигрібається ритковим механізмом, промивається гарячою водою і поступає у мішалку шламу 13. Концентроване молоко, що звільнене від шламу 3, подається в мішалку вапняного молока15 і далі у відділення дистиляції.
Тверді частинки розміром більше 2 мм, які залишаються в сортувальному барабані 7, під час обертання барабану поступово перемішуються у вздовж нього і вивантажуються в шнек 8 за допомогою якого вони передаються в шаровий млин мокрого помелу 9. У млині одночасно за розміром відбувається гасіння вапна, яке прискорюється в наслідок розмелу кусків. Слабе вапняне молоко, яке утворюється у млині, разом із домішками перетікає в мішалку 10, і далі для очищення від шламу відточується відцентровим насосом (в/ц) у віброгрохот 11. Шлам із віброгрохоту поступає в мішалку не придатного шламу 13, а очищене слабке вапняне молоко направляється в мішалку 12, звідки насосом подається в гаситель.
Шлам із класифікатора і віброгрохоту розбавляється в мішалці 13 відкидною рідиною дистилеру і за допомогою (в/ц) насоса передається у покидьок (накопичувач побутової рідини так зване «біле море»).
Гаситель вапна. Він представляє собою стальний зварений барабан діаметром 1,75…2,5 м і довжиною 12…15 м, який опирається бандажами на дві пари роликів і обертається з частотою 3…6 об/хв. Корпус гасителя зроблено із листової сталі товщиною 12…15 мм і захищений у середині стальною сорочкою (товщина 10 мм) від механічного впливу твердих частинок вапняного молока.
Барабан встановлюють із нахилом 0,5° у сторону виходу вапняного молока. Для прискорення переміщення вапна і кращого його перемішування в середині барабана приварені 6 смуг на відстані 60° одна від одної по окружності.
З обох сторін гаситель закритий кришками, які мають центральні отвори, через які з однієї сторони з бункера 2 за допомогою лоткового живильника 1 подається вапно,вода і слабке вапняне молоко, а з другої - вивантажується концентровані та великі тверді потупи. Останні видаляються з гасителя спеціальними вивантажуючими ковшами, в які в процесі вивертання барабана попадають в нерозкладені куски недопалу. Ці куски вивантажують в сортувальний барабан крупного недопалу 10, який служить продовженням гасителя.
У теперішній час випробується гаситель із проти точним рухом вапна та води.
Сортувальний барабан для крупного недопалу. Представляє собою циліндричний грохот, який прикріплений до торцевої частини гасителя, що обертається разом із ним навколо спільної осі.
Барабан грохоту зварено зі стальних листів товщиною 10…12 мм, яких просвердллено отвори діаметром 40 мм. До внутрішньої поверхні барабану приварено спрямовуючі кутники. Нерозкладені куски розміром більше 40 мм представляють собою недопал, із сортувального барабану їх направляють на повторне випалювання. Сортувальний барабан закритий кожухом 9, обладнано двома витяжними трубами для виділення в гасителі пару, який утворюється.
Усе інше обладнання у відділенні гасіння вапна (змішувачі, грохот, шнек, транспортер, в/ц насоси) є стандартними.
Сода має важливе значення в людській діяльності. Необхідно нарощувати потужності содових заводів, удосконалюючи технологічні процеси виробництва соди, знижуючи енергетичні витрати та собівартість соди. Для майбутніх фахівців у галузі виробництва соди необхідно:
l. Глибоке вивчення фізико-хімічних основ технологічних процесів у виробництві соди.
2. Удосконалення обладнання содових заводів, при зниженні їх енерговитрати і підвищенні продуктивності.
3. Розроблення та впровадження нових типів апаратів у содовому виробництві.
4. Удосконалення методів контролю та управління технологічними процесами за рахунок використання нових систем управління.
1. Кожухар В.Я. Сода. Навчальний посібник / В.Я. Кожухар., В.Г. Рябих, В.В. Брем, Л.В. Іванченко. - Одеса: Сімекс-прінт, 2012 - 208 с.
2. Дыбина П.В. Расчеты по технологии неорганических веществ / П.В. Дыбина - М.: Высшая школа, 1967. - 522 с.
3. Загальна хімічна технологія: [підруч. для студентів вищих навч. закл.] / В.Т. Яворський, Т.В. Перекупко, З.О. Знак, Л.В. Савчук. - Львів: Національний університет «Львівська політехніка», 2005. - 552 с.
4. Методи розрахунків у технології неорганічних виробництв: підруч. для студентів вищих навч. закл. /[Лобойко О.Я., Товажнянський Л.Л., Слабун І.О. та ін.]. за ред. проф. О.Я. Лобойка і проф. Л.Л. Товажнянського. - Х.: НТУ «ХПІ», 2001. - 512 с.
Технологічні принципи синтезу аміаку. Циркуляційна система синтезу аміаку. Метод глибокого охолодження коксового газу. Сировинна база і основні стадії технології. Киснева конверсія природного газу. Технологічні розрахунки основного реакторного процесу. курсовая работа [713,9 K], добавлен 07.07.2013
Основи електролізу водних розчинів хлориду натрію діафрагмовим методом. Фізико-хімічні основи технологічного процесу виробництва каустичної соди. Електроліз водних розчинів хлориду натрію мембранним методом з твердим катодом. Проблемні стадії виробництва. курсовая работа [2,1 M], добавлен 17.02.2015
Хімічний склад, фізико-хімічні властивості та значення кислотності молока. Визначення титрованої кислотності незбираного молока. Залежність між активною та титрованою кислотністю продукту. Методика та послідовність визначення кислотності молока. курсовая работа [35,4 K], добавлен 13.12.2015
Обґрунтування вибору методу виробництва сірчаної кислоти. Вивчення фізико-хімічних закономірностей проведення окремих технологічних стадій та методів керування їх ефективністю. Розрахунок матеріального та теплового балансу процесу окисного випалу сірки. контрольная работа [126,2 K], добавлен 28.04.2011
Двухступенева каталітична конверсія метану з водяною парою під тиском, близьким до атмосферного. Характеристика продукції, що випускається, фізико-хімічні основи процесу. Розробка, опис технологічної схеми виробництва, основного, допоміжного обладнання. дипломная работа [714,2 K], добавлен 09.05.2014
Розгляд одержання сульфатної кислоти контактним і нітрозним способами. Розрахунок та порівняння питомої матеріалоємності процесу одержання ацетилену з карбіду кальцію різного складу. Вибір найбільш вигідних варіантів проведення технологічного процесу. контрольная работа [114,4 K], добавлен 27.05.2012
Фізико-хімічні основи процесу вловлювання бензольних вуглеводнів. Матеріальний та конструктивний розрахунки бензольного скруберу. Розрахунок насосної установки для подання поглинаючого мастила. Якість уловлювання бензольних вуглеводнів з коксового газу. курсовая работа [606,4 K], добавлен 04.12.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Сода. Приготування вапняного молока курсовая работа. Химия.
Реферат На Тему Положение Сша В Мировой Экономике. Динамика Экономического Развития И Факторы, Её Определяющие
Реферат: Введение в проблему экономики. Скачать бесплатно и без регистрации
Встроенные Функции Excel Практическая Работа
Реферат: The Right To Keep And Bear Arms
Курсовая Работа На Тему Энергоаудит На Гидроэлектростанции
Курсовая работа по теме Проблемы развития малого бизнеса в Республике Беларусь
Реферат: Политика в области чтения в странах Запада
Реферат: Структура законодательства о защите прав потребителей
Контрольная Работа На Тему Политическое Развитие Современного Казахстана
Курсовая работа: Игра крестики–нолики
Дипломная работа по теме Сравнительная характеристика потребительских свойств сотовых телефонов
Реферат: Анализ образования в России и Германии
Реферат На Белорусском Языке
Кто Умнее Мальчики Или Девочки Сочинение
Физика 10 Класс Контрольная Работа Номер 1
Контрольная Работа Гражданин И Государство 9
Дипломная работа по теме Восстановление рельефа местности по серии изображений методом факторизации матриц
Контрольная Работа На Тему Административно-Правовое Регулирование
Структура Профессиональных Моральных Кодексов Реферат
Мутаз Эсса Баршим Рост
История изучения брожения - Химия реферат
Анализ финансового состояния деятельности ОАО "Оренбургнефть" - Финансы, деньги и налоги курсовая работа
Патофизиология инфекционного процесса - Медицина презентация