Производство сульфата магния

Введение

        Основной целью данного проекта является спроектировать наиболее экономически выгодное и экологически безопасное производство магния сернокислого семиводного.

Магний сернокислый семиводный применяется:

-  в текстильной промышленности  в качестве утяжелителя шелка и хлопка и как протрава при крашении;

- в бумажной промышленности как  наполнитель бумаги;

- в кожевенной промышленности  для отделки кож;

• в медицине как слабительное средство (горькая соль), а также после соответствующей переработки (фильтрации, стерилизации) используется как противосудорожное средство, снижающее внутричерепное и общее кровяное давление (для внутримышечных и внутривенных инъекций);
• в лабораторной практике;
• в сельском хозяйстве как удобрение для подкормки растений.

 

        Магний сернокислый семиводный имеет довольно широкий спектр применения в разных областях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      1 Основные проектные решения

 

     1.1 Выбор и обоснование метода производства

 

      Известны четыре основных способа получения сульфата магния:

 

1) из простых минералов:  кизерита, сакиита и эпсомита.

2) из морской воды

3) из сложных минералов:  лангбейнита, леонита, щенита, астрахонита, полиголита и каинита.

4) из карбонатных пород, таких как магнезит и доломит.

 

       В первых трех способах получения содержание основного вещества составляет не более 98%, что для производства реактивов не пригодно. Следовательно, выбираем способ получения из карбонатных пород в частности из магнезита так как магнезит является достаточно дешевым сырьем.

 

 

      1.2 Проектные предложения

      

       В  данном проекте предлагается  пар, поступающий в змеевик  последовательно подавать в рубашку аппаратов. Так же пар из рубашек пустить на отопление первого этажа цеха. Вода не сбрасывать в условно чистые стоки, а подавать далее в котельную и в другие цеха. Использовать более чистое сырьё. Повышение производительности за счет более полного выщелачивания шлама.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       2 Технологическая часть

 

       2.1 Теоретические основы процесса

 

Магний  сернокислый  семиводный реактив выпускается предприятием в соответствии с требованиями ГОСТ 4523-77.  

       Магний сернокислый семиводный по внешнему виду представляет собой белый кристаллический порошок, растворимый в воде. На воздухе выветривается.

Плотность – 1,68 г/см³.Насыпная масса – 0,9 г/см³.

Магний  сернокислый образует кристаллогидраты с 1,2,3,4,5,6,7 и 12 молекулами воды. При комнатной температуре из водных растворов кристаллизуется МgSО₄ ^. 7Н₂О – эпсомит.

При температуре более 48 ^оС кристаллизуется МgSО₄ ^. 6Н₂О – сакиит,  который при температуре 87-92 ⁰С плавится с образованием метастабильных МgSО₄ ^. 5Н₂О и МgSО₄ ^. 4Н₂О. Твердый МgSО₄ ^. 4Н₂О при температуре 106 ^оС переходит  в МgSО₄ ^. 3Н₂О, который при температуре 122-124 ^оС превращается в МgSО₄ ^. 2Н₂О . 2-водный магний  сернокислый  при температуре 161-169 ^оС переходит в МgSО₄ ^. Н₂О – кизерит.

Из  водных растворов стабильный моногидрат кристаллизуется при температуре более  67,5 ^оС. При температуре 320-330 ^оС наблюдается полное обезвоживание кизерита.

Безводный МgSО₄ при  температуре 1100-1200 ^оС разлагается с заметной скоростью на МgО, SО₂ и О₂. В присутствии восстановителей С, S, Н₂, СО, СН₄ температура термического разложения МgSО₄ снижается до 650 ^оС. Восстановление МgSО₄ углем ведут практически в интервале 700-900 ^оС.

Основной  реакцией является:

 

                     2МgSО₄ + С = 2 МgО  + 2SО₂ + СО₂                                   (2.1)

 

Восстановление МgSО₄ природным газом идет по реакции:

 

                    4МgSО₄ + СН₄ = 4МgО + 4SО₂ + СО₂ + 2Н₂О                (2.2)

 

Магний  сернокислый семиводный не электропроводный, но его водный раствор в любых соотношениях становится проводником. Диэлектрическая постоянная МgSО₄   при 20 ^оС  ε = 82.

Растворимость МgSО₄ в воде с повышением температуры увеличивается:

 

Таблица 2.1 – Зависимость растворимости МgSО₄ с повышением температуры

Темпера-тура , оС	-3,9	1,8	10	20	25	30	40	48	50	58	68	80	99,4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14

 Продолжение таблицы 2.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Раст-вори-мость в г на  100г р-ра	19,0	21,0	23,0	26,2	26,8	30,0	31,3	33,0	33,0	34,3	37,0	38,6	40,6

 

Температура  кипения  раствора в зависимости от концентрации МgSО₄ в растворе отражена в таблице:

 

Таблица 2.2 – Зависимость температуры кипения раствора в зависимости от концентрации МgSО₄ в растворе   

Температура, оС	101	102	103	104	105	106
Содержание МgSО4 в растворе, %	14,3	22,3	28,3	32,3	35,8	42,8

 

 

2. Характеристика сырья и готовой продукции

 

По химическим показателям магний сернокислый семиводный должен соответствовать  требованиям  ГОСТ 4523-77, указанным  в таблице:

       Таблица 2.3 – Характеристики готовой продукции

Наименование показателя	Норма
	химически чистый (хч)	Чистый для анализа (чда)	чистый (ч)
1	2	3	4
1.Массовая доля 7-водного  сернокислого магния (МgSО4 . 7Н2О), %, не менее	99,5	99,5	99,0
2.Массовая доля нерастворимых    в воде веществ, %, не более	0,002	0,002	0,002
3.Кислотность (Н2SО4), %, не более	0,002	0,002	0,002
4.Щелочность (МgО), %, не более	0,001	0,001	0,001
5.Массовая доля  нитратов (NО3), %, не более	0,001	0,002	не норм.
6.Массовая доля фосфатов (РО4),    %, не более	0,0005	0,0005	0,0005
7.Массовая доля хлоридов (СI),   %, не более	0,0005	0,0020	0,0030
8.Массовая доля аммонийных    солей (NН4), %, не более	0,001	0,002	не норм.
9.Массовая доля железа (Fе), %,   не более	0,0002	0,0003	0,0005

 

1	2	3	4
10.Массовая доля кальция (Са),    %,  не более	0,01	0,02	0,02
11.Массовая доля марганца (Мn), %, не более	0,0005	0,0010	не норм.
12.Массовая доля мышьяка  (Аs),      %, не более	0,00004	0,00004	0,00004
13.Массовая доля тяжелых металлов (Рв), %, не более	0,0001	0,0001	0,0001
14.Массовая доля цинка  (Ζn),     %, не более	0,001	0,005	не норм.

Продолжение таблицы 2.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          Таблица 2.4 – Характеристики сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов

Наименование сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсов	Государственный или  отраслевой  стандарт , СТП, технические  условия , регламент или методика на подготовку сырья	Показатели по стандарту, обязательные для проверки	Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями
1	2	3	4
Порошок магнезитовый      каустический	ГОСТ 1216-87 марка ПМК-87,           ПМК-83,          ПМК-75	Массовая доля (на абсолютно  сухое вещество), %	ПМК-87	ПМК-83		ПМК-75
		МgО, не менее	87	83		75
		СаО, не более	1,8	2,5		4,5
		SiО2, не более	1,8	2,5		3,5
		Fе2О3 + АI2О3, не более	2,2	-		-
		Изменение массы при  прокаливании, не более	6	8		18
		Массовая доля влаги, не более	1	1,3		1,5
Кислота серная контактная      техническая	ГОСТ 2184-77 сорт I, II		I сорт		II сорт
			Массовая доля моногидрата (Н2SО4), %, не менее	92,5		92,5
			Массовая доля железа (Fе), %, не более	0,02		0,1
			Массовая доля остатка  после прокаливания, %, не более	0,05		не нормир.
Кислота серная реактивная	ГОСТ 4204-77 марка «ч»	Внешний вид	Прозрачная бесцветная жидкость
		Массовая  доля серной кислоты (Н2SО4),	93,6-95,6

 

Продолжение таблицы 2.4

1	2	3	4
		Массовая доля остатка  после прокаливания, %, не более	0,005
		Массовая доля хлоридов (СI), %, не более	0,00010
		Массовая доля нитратов (NО3), %, не более	0,00050
		Массовая доля аммонийных солей (NН4), %, не более	0,0005
		Массовая доля тяжелых  металлов (Рв), %, не более	0,0005
		Массовая доля железа (Fе), %, не  более	0,00030
		Массовая доля мышьяка (Аs), %, не более	0,000010
		Массовая доля веществ  восстанавливающих  КМnО4 (в пересчете на SО2), %, не более	0,0004
Алюминия сульфат технический очищенный	ГОСТ 12966-85 сорт I, II	Массовая доля  оксида алюминия (АI2О3), %, не менее
Фильтродиагональ- хлопчатобумажная	ГОСТ 332-91 артикул 2074 ширина  112 см	Внешний вид
Бельтинг хлопчато- бумажный  фильтро-	ГОСТ 332-91 артикул 2030	Внешний вид

Продолжение таблицы 2.4

1	2	3	4
вальный БФ-БД	ширина  110 см
7. Марля медицинская	ГОСТ 9412-77 артикул 6448, ширина 89 см	Внешний вид
8. Ткань для сит  из     шелковых и  синтети-     ческих нитей	ТУ 17 РСФСР 62-11086-86 или ГОСТ 4403-91 артикул 2074	Внешний вид
9.Мешки бумажные	ГОСТ 2226-88	Внешний вид	Целостность  слоев  бумаги
10.Мешки полипро-      пиленовые	ТУ 2297-001-46141496-97	Внешний вид	Отсутствие разрывов нитей, непрошитых швов
11.Мешки-вкладыши      пленочные                                                полиэтиленовые	ГОСТ 19360-74 или СТП 00206457-11-95	Толщина пленки, не менее Внешний вид	0,08 мм Отсутствие непроваренных  швов, разрывов, отверстий
12.Пакеты полиэтиле-     новые 0,5 кг	СТП 00206457-11-95	Внешний вид	Отсутствие непроваренных  швов
13.Нитки швейные      особо прочные  0,00      армированные	ГОСТ 6309-93 ТУ 17 РСФСР 63-10811-84	Внешний вид	Отсутствие узлов, разрывов нитей
14.Шпагат	ГОСТ 1738-88	Внешний вид	Отсутствие разрывов
15.Пленка полиэти-      леновая	ГОСТ 10354-82 толщина 0,060 мм	Внешний вид	Отсутствие трещин, складок, разрывов
16.Этикетка,  бумага писчая для   этикеток	ГОСТ 6656-76 артикул С-17р
17.Пар на  входе в  цех		Давление	0,4 -0,5 МПа
18.Электроэнергия	ГОСТ 13109-87	Трехфазный переменный ток, напряжение	380 19  В