Производство сульфата магния

 

 

Поток производства магния сернокислого квалификации чда и ч

 

Раствор  магния  сернокислого после  очистки от примесей железа и марганца из сборника поз.24₂ насосом поз.25 закачивается в выпарной аппарат, который состоит из испарителя поз.26_1-2 и теплообменника поз.28.

Циркуляция  раствора магния сернокислого производится центробежным насосом поз.27₂. В межтрубное пространство теплообменника подается  пар давлением 0,4-0,5 МПа. При этом происходит выпаривание воды из раствора. По окончании выпаривания пар на теплообменник закрывается и раствор насосом  поз.27₂ выкачивается в холодильник поз.29_3-4.

 

 

2.3.6 Очистка раствора магния сернокислого от примесей кальция

 

Сущность процесса очистки  заключается в охлаждении раствора до       57-60 ^оС и его фильтрации. Раствор, поступивший в один из  холодильников поз.29_1-4 с температурой 95-100 ^оС, охлаждается до 57-60 ^оС. В качестве охлаждающей среды используется техническая  вода, которая подается в рубашку холодильника. При охлаждении имеющийся  в растворе сульфат кальция выпадает в осадок и хорошо отфильтровывается. Для этого охлажденный раствор насосом поз.30 подается на  фильтр ЛГ-40 поз.31_1-3 для отделения осадка. Фильтр поз.31_1-3 аналогичен по конструкции и размерам фильтру поз.21.

Твердая фаза  накапливается на внешней стороне рам фильтра  и во время мытья фильтра и салфеток вместе с промводами сбрасывается в сборник шлама поз.32,откуда насосом поз.11 промводы со шламом откачиваются в трехкаскадный отстойник.

Фильтрат с фильтра ЛГ-40 поз.31_1-3 собирается в желоб-коллектор, где аппаратчиком контролируется на прозрачность с каждой рамки, и самотеком стекает в подкислитель поз.33_1-2.. Технологический процесс очистки растворов от примесей кальция на потоке квалификации хч и потоке  квалификации чда и ч полностью одинаков, но осуществляется на разном оборудовании:

для  хч       –  используются холодильники поз.29_1-2, фильтры поз.31_1-2;

для чда , ч – холодильники поз.29_3-4, фильтр поз.31₃.

 

 

2.3.7 Кристаллизация магния сернокислого

 

Для увеличения выхода кристалла  раствор магния сернокислого подкисляется, для чего в подкислитель поз.33₁ для потока производства квалификации хч и подкислитель поз.33₂ потока производства квалификации чда и ч при включенном мешальном устройстве мерной кружкой задается серная кислота реактивная в количестве 3-5 л до массовой концентрации Н₂SО₄ 0,3-0,5 кг/м³.

Из подкислителей  поз.33_1-2 раствор магния сернокислого  насосом поз.34 при включенной  мешалке закачивается в один из кристаллизаторов поз.35_1-12.. Для потока  производства  квалификации хч  предназначены кристаллизаторы поз.35_9-12, квалификации чда и ч – кристаллизаторы 3 поз.5_1-8.

Кристаллизация магния сернокислого семиводного происходит за счет понижения температуры раствора вследствие  передачи тепла охлаждающей среде. В качестве  охлаждающей среды в кристаллизаторах используется  техническая вода. Для снижения  процесса инкрустации на стенках  кристаллизаторов охлаждение необходимо вести в более мягких условиях. Для этого обвязка водопроводом кристаллизаторов выполнена так, чтобы первые     8 часов кристаллизации на охлаждение подавать возвратную  воду с других кристаллизаторов, ранее залитых. На ранее залитые подавать более холодную,

 напрямую поступающую в цех  воду и так чередовать. Температура   воды, поступающей на охлаждение  раствора, зимой не более 8 ^оС, летом не более        25 ^оС.

Для  ускорения  роста кристаллов во время кристаллизации  при  температуре раствора  36-39 ^оС необходимо в  него задать «затравку» – кристалл МgSО₄ ^. 7Н₂О в количестве 4-5  кг на 5 м³ полезного объема кристаллизатора.

      Для улучшения  процесса кристаллизации  нужно не допускать разбивания кристалла в пульпе, для этого перемешивание необходимо вести при  малых оборотах  мешального устройства. Процесс кристаллизации  длится не менее 15 часов до температуры пульпы зимой не более 15 ^оС, летом не более 30 ⁰С, которая постоянно регистрируется прибором  на щите.

Содержимое кристаллизаторов с  помощью вакуума, создаваемого вакуум-насосом  поз.37_1-3 подается в сборник-классификатор поз.38_1-2. Слив кристаллизаторов можно также производить центробежным  насосом  41 через нижние  штуцеры.

Для  потока  квалификации хч предназначен классификатор поз.38₁ , для потока квалификации чда и ч – классификатор поз.38₂.

 

 

2.3.8 Центрифугирование магния сернокислого

 

В классификаторах  поз.38_1-2 происходит отделение кристалла от маточного  раствора -  кристалл  оседает в конусной  части и самотеком по гофрированному шлангу  поступает в центрифуги поз.39_1-4, на которых под действием центробежных сил осуществляется  процесс отделения кристалла магния сернокислого семиводного от маточного  раствора.

Маточный раствор  в центрифуге под действием  центробежных сил  через фильтровальную сетку и  отверстия  в стенках ротора удаляется  в сборники маточного раствора поз.40_1-2, представляющий собой прямоугольную емкость из нержавеющей  стали, вместимостью 2 м³, откуда центробежным насосом поз.поз.41 возвращается в осадители 19_1-2.

Кристалл магния сернокислого семиводного, отжатый от маточного раствора, промывается от хлоридов  дистиллированной водой. Дистиллированная вода получается путем конденсации пара, подаваемого в кожухотрубный теплообменник поз.49 Пар, охлажденный водой, конденсируется и дистиллят стекает в сборник конденсата поз.50 – прямоугольную емкость из нержавеющей стали и имеющую внутри змеевик для дополнительного охлаждения дистиллированной воды, в который   подается техническая вода.

Из  сборника конденсата поз.50 дистиллированная вода  самотеком стекает в мерный бак поз.51_1-4, вместимостью  0,5 м³, изготовленный из нержавеющей стали. Из мерного бака дистиллированная вода дозируется   на промывку кристалла в центрифугу. Расход конденсата на одну операцию промывки составляет 60-120 л. Загрузка кристалла в центрифуги ФМБ 1253-01К, ФМД 1253-02К не более 400 кг, центрифугу – ТВ-1200 не более 250 кг.

На  потоке производства квалификации хч используются центрифуги                                ФМБ 1253-01К поз.39_3-4, на потоке  производства  квалификации чда и ч – центрифуги  ФМД 1253-02К 39₂ и ТВ-1200 поз.39₁.

 

 

2.3.9 Сушка магния сернокислого

 

Из центрифуг поз.39_1-4 кристалл магния сернокислого с помощью вакуума,  создаваемого вакуум-насосоми поз.37_1,2 транспортируется в бункер для кристалла поз.42_1-2. В днище бункер имеет открывающийся клапан и снабжен электрическим вибратором.

Из  бункера поз.42_1-2 кристалл ссыпается в барабанную сушилку поз.42_1-2. Воздух вентилятором поз.47_1-2 нагнетается в калорифер поз.48_1-2, где подогревается паром до температуры 70-80 ⁰С, и по воздуховоду подается в сушилку поз.43_1-2. По мере продвижения по длине сушилки происходит подсушка магния сернокислого  до массовой доли магния сернокислого МgSО₄ ^. 7Н₂О для квалификации:

хч   - не менее 99,5 %

чда – не менее 99,5 %

ч    - не менее  99,0 %.

На  потоке производства квалификации хч используется  барабанная сушилка  поз.43₁, на потоке производства чда и ч – барабанная  сушилка поз.43₂ с соответствующими бункерами,  вентиляторами и калориферами.

 

 

2.3.10 Фасовка и  упаковка готового продукта

 

Высушенный магний сернокислый  из барабанной сушилки поз.43_1,2 через бункер-течку поз.44_1-2. На  весы-дозатор закрепляется  полипропиленовый мешок  ТУ 2297-001-46141496-97 или бумажный мешок ГОСТ 2226-88 с вложенным в них полиэтиленовым   вкладышем  ГОСТ 19360-74 или СТП 00206457-11-95, в который происходит отвешивание готового продукта по  (35 0,088) кг. Масса продукта контролируется на  технологических весах типа РП-150 ЦВТ. Полиэтиленовые  мешки-вкладыши   заваривают   или завязывают   двойным узлом. Полипропиленовый или бумажный мешок прошивают на мешкозашивочной машине 33-ЕМ поз.46 вместе с этикеткой, вложенной в полиэтиленовый пакет по СТП 00206457-11-95.

Транспортная маркировка производится в соответствии с ГОСТ  14192-77 со следующими надписями:

• наименование предприятия-изготовителя, его товарный знак;
• наименование продукта, код ОКП;
• сокращенное обозначение квалификации;
• масса нетто;
• масса брутто;
• обозначение нормативно-технической документации;
• номер партии;
• дата изготовления;
• гарантийный срок хранения;
• наименование пункта отправления с указанием железнодорожной станции отправления и сокращенного наименования дороги отправления.

Для каждой квалификации на этикетку наносится  цветная полоса:

красная – для хч;

синяя    – для чда;

зеленая – для ч.

После прошивки мешки подаются по ленточному конвейеру мешкозашивочной  машины  и складируются на поддоны по  30 шт., а затем автопогрузчиком вывозятся в  склад готовой  продукции, где формируются в партии по 300 мешков – 10,5 т для каждой квалификации, предъявляются ОКК  и хранятся до отгрузки потребителю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        3 Расчёты технологического процесса

 

        3.1 Материальный расчёт процесса

 

Сырьё:

1. Порошок магнезитовый каустический  ПМК-87

Содержание порошка магнезитового  каустического в массовых долях:

 MgO – 87%; CaO – 1,8%; SiO₂  – 1,8%; Fe₂O₃ – 2,2%; H₂O - 1%.

2. Раствор серной кислоты технической  92,5% H₂SO₄

Производительность по сульфату магния сернокислому семиводному MgSО₄ ·7Н₂О 8000 т/год

 

        Переведем производительность в систему СИ:

 

                                        

                                        (3.1)

где П_год  - годовая производительность производства, т/год; - эффективный фонд рабочего времени, дни.

 

 кг/ч

        Дальнейшие расчёты ведем на  единицу времени.

 

 

 

Приход:

1. По основной реакции:

 

                           MgO + H₂SО₄ + 6H₂О = MgSО₄ ·7Н₂О                 (3.2) 
40,31    98,08     6·18,02          246,46

 

 кг

 кг

 кг

 кг

                                       кг

                                       кг

                                      кг

                                      кг

 

 

2. По побочным реакциям:

 

                          CaO + H₂SO₄ + H₂O = CaSO₄ · 2H₂O                    (3.3)      

                                     56,08   98,08    18,02         172,18

 

                                       кг                               

                                        кг                                 

 кг

 

                                Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O                      (3.4)

159,68  3 ·98,08      339,87     3·18,02

 

 кг

 кг

                                          кг                                

 

Потери MgO:

1) Со шламом после чистки осадителей:

а) в виде в MgSО₄ ·7Н₂О пересчете на MgO:

 

                                        m(MgO) = кг                         

 

где 60  - количество шлама на 1 т продукта, кг;

        5  - массовая доля MgSО₄ ·7Н₂О в шламе, %

 

б) в виде MgO:

 

                                             m(MgO) = кг                                   

 

где 12   - массовая доля MgO в шламе, %

 

Всего: 0,49 + 7,2 = 7,69 кг

2)Со шламом с фильтра ЛГ-40 после холодильников в виде MgSО₄ ·7Н₂О в

пересчете на MgO:

 

m(MgO) =

кг

 

где   40  - количество шлама на 1 т продукта, кг;

          20 -массовая доля MgSО₄ ·7Н₂О в шламе, %;

         3.Со шламом при чистке выпаных  в виде MgSО₄ ·7Н₂О в пересчете на MgO:

 

                                    m(MgO) = кг                          

 

где  60  - количество шлама на 1 т продукта, кг;

       15   - массовая доля MgSО₄ ·7Н₂О в шламе, %.

        4)Со шламом   с фильтра КМП-25

        а) в виде MgSО₄ ·7Н₂О в пересчете на MgO:

 

                                           m(MgO) = кг                   

 

где  100  - количество шлама на 1 т продукта, кг;

        10 - массовая доля в MgSО₄ ·7Н₂О  шламе, %.

         6) в виде MgO:

 

                                          m(MgO) = кг                                    

 

где 6 - массовая доля MgO в шламе, %;

Всего: 1,64 + 6 = 7,64 кг

        5) Со слабым маточным раствором в пересчете на MgO, откачиваемым в трехкаскадный отстойник:

 

m(MgO) =

кг

 

где  20 - массовая концентрация  MgSО₄ ·7Н₂О,  кг/м³;

        1,65 - объем маточного раствора, м³.

       6)При транспортировке и растворении порошка магнезитового - 1,5 %

 

m(MgO) = 229,07 ·0,015 = 3,44 кг

 

         7)При транспортировке и упаковке готового продукта - 2 %, что в пересчете на MgO составит: