Практическая работа № 8

Тема: «Материальный расчет процесса выпарки»

Цель работы: Ознакомиться с процессом выпарки, понять технологический процесс, научиться самостоятельно производить расчет процесса выпарки.

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование:

Выпаркой называют процесс концентрирования жидких растворов путем частичного или полного удаления растворителя испарением при кипении жидкости.

Основное назначение выпарки маточных растворов - вывод избыточной воды и достижение баланса между водой, содой и органическими примесями.

В производстве глинозема вода вводится с влагой боксита, на промывку красного шлама, гидрата алюминия, оборотной соды, а также в виде неорганизованной («дикой») воды. Частично она выводится с отвальным шламом, с паром самоиспарения автоклавной пульпы, с продукционным гидратом алюминия при его прокалке. Большая часть воды выводится при выпаривании маточного раствора. С увеличением концентрации щелочи в растворе Na₂OК кристаллизуется и выделяется в осадок сода, содосульфатные соединения и органические примеси.

Одновременно при выпарке происходит очистка раствора от соды, сульфатов, органических веществ и других примесей

Для упаривания растворов обычно используют тепло водяного пара, который называют первичным или «острым» паром. Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называют вторичным или паром самоиспарения.

Известны разные способы ведения процесса упаривания – при атмосферном давлении, при давлении большим атмосферного и под вакуумом. В первом случае происходит обычное вскипание жидкости. Этот способ прост в аппаратурном исполнении, но неэкономичен из-за значительного расхода греющего пара. Второй способ применяют в основном в лабораторных условиях. Выпаривание под вакуумом широко применяют для концентрирования высококипящих щелочных растворов с использованием пара низких параметров.

Выпарка растворов под вакуумом имеет определенные преимущества:

- снижается температура кипящего раствора, что увеличивает полезную разность температур и количество тепла, идущего от греющего пара к раствору;

- вторичный пар из аппарата с повышенным давлением можно использовать как греющий в аппаратах с низким давлением и в результате уменьшить расход свежего пара;

- возможность уменьшить поверхность нагрева раствора и таким образом применять более компактные и дешевые выпарные аппараты.

Порядок выполнения работы:

1. Расчет производство на 1т глинозема:

а) Рассчитать вес раствора: ;

В том числе: ;

б) Рассчитать вес промводы: .

В том числе :

2. Состав слабого раствора на выпарку:

а) Общий вес:

В том числе: ;

3. Содержание в слабом растворе, в %;

4. Концентрация в оборотном растворе, в %;

5. Количество выпарной воды на 1 т :

,

где S₀ - Общее количество слабого раствора;

b₀ - Начальная концентрация маточного раствора, в весовых %;

b_k – Конечная концентрация, в весовых %;

6. Состав упаренного раствора.

Общий вес: ,

В том числе:

7. Определяем количество моногидрата соды ( ) , уходящего в осадок;

8. Вес осадка: P_ос;

9. Количество влаги, уходящее с осадком – 25% P_вл.;

10. Объем жидкой части с осадком: .

В том числе:

11. Состав оборотного раствора

а) Общий вес .

В том числе:

12. Составление материального баланса в виде таблицы.

Пример расчета:

1. Исходные данные:

1. Маточный раствор:

,

,

.

2. Промвода от отмывки гидрата:

,

,

,

.

3. Оборотный раствор:

,

,

,

.

4. Расход маточного раствора на 1 т глинозема – 15 м³;

5. Количество воды на промывку – 1 м³/т глинозема;

6. Количество конденсата на промывку соды – 0,5 м³/т глинозема;

7. Количество неорганизованной воды на промывку оборудования и трубопроводов – 0,25 м³/т глинозема;

8. Количество , переходящее в соду от содержащегося в слабом растворе составляет – 45%.

Влажность осадка после фильтрации – 25%.

2. Расчет производства на 1т глинозема.

1. На 1 т поступает 15 м³ маточного раствора.

Вес раствора: .

В том числе:

,

,

.

,

.

2. Промвода на промывку - 1 /т глинозема.

Вес промводы: .

В том числе:

,

,

,

,

.

3. Также на выпарку поступает 0,5 (500 кг) конденсата после промывки соды и 0,25 (250 кг) неорганизованной воды от промывки трубопроводов и оборудования.

4. Состав слабого раствора на выпарку.

Общий вес:

.

В том числе:

,

,

,

,

.

5. Содержание в слабом растворе, в %

.

6. Концентрация в оборотном растворе, в %

,

,

.

7. Количество выпарной воды на 1 т :

,

где - Общее количество слабого раствора;

- Начальная концентрация маточного раствора, в весовых %;

– Конечная концентрация, в весовых %;

.

8. Состав упаренного раствора.

Общий вес:

.

В том числе:

,

,

,

,

.

9. Определяем количество моногидрата соды , уходящее в осадок:

,

,

.

Итого, вес осадка:

( твердая часть осадка).

10. Количество влаги, уходящее с осадком – 25%

.

11. Объем жидкой части с осадком:

.

В том числе:

,

,

,

,

.

12. Состав оборотного раствора

Общий вес: .

В том числе:

,

,

,

,

.

13. Материальный баланс

Таблица

Приход	Вес, кг	Расход	Вес, кг
Маточный раствор:	18600	Упаренная вода	9768,96
		Содовая пульпа после фильтрации:
		а) твердая часть:	271,97
	1002
Промвода гидрата
		б) жидкая часть:	90,65
Конденсат на промывку соды- 500кг
Неорганизованная вода от промывки трубопроводов и оборудования – 250кг		Оборотный раствор:	10220,42
Итого:	20352,00	Итого:	20352,00

Контрольные вопросы:

1. Назвать определение выпарки.

2. Основное назначение выпарки.

3. Как рассчитать количество выпарной воды?