Практическое занятие № 6

Тема: Получение соды.

Цель: Выполнение расчетов, связанных с процессом получения соды.

Задание: Составить материальный и тепловой балансы, связанные с процессом контактного окисления аммиака. Составить принципиальную схему получения соды аммиачным способом.

Данные для расчета.

Таблица №1-данные

Данные	№ варианта
	2
Мощность цеха, т/год	970000
Содержание CaSO4	6,6
Содержание MgCl2	0,61
Содержание CaCl2	0,34
Температура, 0С	19

Расчет.

1. Определяем часовую производительность цеха:

т/час

где -мощность цеха, т/ч

Т_эф-эффективное время работы аппарата, ч

2. Рассчитываем число паровых кальцинаторов в цехе:

Принимает к установке паровой кальцинатор производительностью т/сутки.

, шт

где -часовая производительность , т/ч

шт

Округлим полученное значение до ближайшего целого, это будет число аппаратов n в отделении, и один резервный.

n= 10+1=11 шт

3. Рассчитываем фактическую производительность аппарата:

, т/ч

т/ч

где g-часовая производительность цеха, т/ч

n-число аппаратов в отделении, шт

4. Определяем расход соды и гидроокиси кальция для очистки 1м³рассола.

При известково-содовой очистке рассола протекают следующие реакции:

MgCl₂+Ca(OH)₂CaCl₂+Mg(OH)₂

CaCl₂+Na₂CO₃CaCO₃+2NaCl

CaSO₄+ Na₂CO₃Na₂SO₄+ CaCO₃

Ca(OH)₂+ Na₂CO₃ CaCO₃+2NaOH

Расход Ca(OH)₂, необходимый для осаждения гидроокиси магния (по I реакции)

(0,61*74)/95,2=0,47 кг

где 74 и 95,2-молярные массы MgCl₂ и Ca(OH)₂

При 10%-ном избытке расхода Ca(OH)₂:

0,47*1,1=0,52 кг

Расход соды, кг

Для перехода в CaCO₃ хлорида кальция, полученного по I реакции (считая по содержанию в рассоле хлорида магния)

(0,61*106)/95,2=0,68 кг

где: 106-молярная масса Na₂CO₃

Для перехода в CaCO₃ хлорида кальция, содержащегося в исходном рассоле

(0,34*106)/111=0,33 кг

где: 111-молярная масса CaCl₂

Для перехода в CaCO₃, содержащегося в рассоле сульфата кальция

(6,6*106)/136=5,14 кг

где: 136-молярная масса CaSO₄

Для связывания избыточного Ca(OH)₂, введенного для осаждения гидроокиси магния

кг

Общий расход соды:

0,68+0,33+5,14+0,072=6,22 кг

В пересчете на стандартную 95% соду расход для очистки 1м³ рассола составит:

(6,22*100)/95=6,55 кг

5. Определяем производительность отстойника для очистки рассола d=18м. Отстаивание происходит при температуре 19⁰С.

Производительность отстойника (м³/с) можно рассчитать по формуле:

где -производительность отстойника по очищенному рассолу (приблизительно равна производительности по сырому рассолу), м³/с;

F-площадь отстойника, м²;

-концентрация твердых частиц в неочищенном рассоле и сгущенной суспензии;

-скорость осаждения твердой фазы, м/с.

Значение можно принебречь по причине его малости по сравнению с . В этом случае формула примет вид: /1,33

где V-производительность отстойника по очищенному рассолу, м³/с

Выражая площадь отстойника через его диаметр D, получим расчетную формулу:

V=0,785D² /1,33=0,59 D²

Из диаграммы находим, что скорость осаждения шлама при 15-17⁰С равна

(3,5-4,7)*10^-4 м/с.

Принимая скорость осаждения шлама в отстойнике равной 3,5*10^-4 м/с (по нижнему пределу), рассчитываем его производительность:

V=0,59*1,8 ² *3,5*10^-4 =0,0668 м/с или 0,0668*3600=241 м³/ч

6. Рассчитываем производительность барабанного вакуум-фильтра БС5,6-1,8/1,0 для фильтрации бикарбоната. Диаметр барабанного фильтра D=1,8м, длина барабана=1м, ширина слоя бикарбоната на фильтре L=0,98м, скорость вращения барабана фильтра 1мин^-1 , толщина слоя осадка толщиной =5мм. Коэффициент выхода соды из бикарбоната 0,52, плотность осадка 1320 кг/м³.

Производительность вакуум-фильтра (G в т/ч в пересчете на соду) определяем по формуле:

где F-площадь фильтрующей поверхности, м² ;

-толщина слоя осадка бикарбоната на фильтре, м;

-плотность осадка на фильтре, кг/м³;

-коэффициент снимаемости;

-коэффициент выхода соды из бикарбоната;

-коэффициент перевода на стандартную соду (0,992)

n-скорость вращения барабана, мин^-1

За один оборот барабана осадок снимает с площади, равной:

F= DL=3,14*1,8*0,98=5,55м²

Коэффициент снимаемости осадка рассчитываем, исходя из общей толщины слоя осадка и толщины слоя его, остающегося на ткани после срезания:

=0,875

Производительность фильтра по продукту:

т/ч