Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Декабря 2013 в 21:21, курсовая работа
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;
m(MgO) = 7,69 + 1,31 + 1,47 + 7,64 + 5,40 +3,44 +3,27 = 30,22 кг
m(MgSО4 ·7Н2О) = кг
Суммарный расход с учётом потерь:
m(MgO) = 229,07 + 30,22= 259,29 кг
m(H2SO4) = 557,36 + 73,53 = 630,89 кг
m(H2O) = 614,07 + 80,97 = 695,04 кг
Суммарный расход раствора серной кислоты технической 92,5% H2SO4 с учётом потерь:
Содержание воды в растворе серной кислоты технической:
Суммарное количество воды в приходе:
m(H2O)прих = 695,04 + 1,52 = 696,56 кг
Суммарное количество воды в расходе:
m(H2O)расх = 51,15 + 1,96 +2,98 = 56,09 кг
Таблица 3.1 – Материальный баланс производства сульфата магния
сернокислого семиводного MgSО4 ·7Н2О
Приход |
Расход | ||||
Состав |
кг |
% |
Состав |
кг |
% |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1.Порошок магнезитовый каустический ПМК - 87 |
298,04 |
17,78 |
1.Сульфат магния сернокислый семиводный MgSО4 ·7Н2О |
1400,56 |
83,71 |
в том числе |
2. Сульфат кальция CaSO4·2H2O |
14,55 |
0,87 | ||
MgO |
259,29 |
15,47 |
3.Сульфат железа Fe2(SO4)3 |
12,32 |
0,75 |
CaO |
4,74 |
0,28 |
4. Вода техническая H2O |
56,09 |
3,35 |
Продолжение таблицы 3.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
SiO2 |
4,74 |
0,28 |
5.Оксид кремния SiO2 |
4,74 |
0,28 |
Fe2O3 |
5,79 |
0,35 |
6.Потери MgSО4 ·7Н2О |
184,77 |
11,04 |
H2O |
2,63 |
0,16 |
|||
2.Раствор серной кислоты технической 92,5% H2SO4 |
682,04 |
40,68 |
|||
в том числе |
|||||
H2O |
51,15 |
3,06 |
|||
H2SO4 |
630,89 |
37,62 |
|||
3.Вода техническая H2O |
696,56 |
41,54 |
|||
Итого |
1676,64 |
100 |
1673,03 |
100 |
3.2 Тепловой расчёт процесса
Таблица 3.2 - Справочные данные термодинамических величин
Компонент |
|||
|
MgO |
37,41 |
0,93 |
-601,24 |
CaO |
42,80 |
0,76 |
-635,1 |
SiO2 |
44,48 |
0,74 |
|
Fe2O3 |
103,7 |
0,65 |
-821,32 |
H2O |
75,31 |
4,18 |
-285,84 |
H2SO4 |
137,57 |
1,40 |
-811,3 |
MgSО4 ·7Н2О |
348,34 |
1,42 |
-3390,97 |
CaSO4·2H2O |
186,15 |
1,08 |
-2023,98 |
Fe2(SO4)3 |
271,93 |
0,68 |
-2584,72 |
где m - количество компонента, кг; Ср- теплоемкость компонента, Дж/кг·К; tн ,tк – начальная и конечная температура, К.
Приход:
Теплота поступающая с порошком магнезитовым каустическим ПМК-87
Q (MgO) = 259,29 · 0,93 · (298-273) = 6028,49 кДж
Q (CaO) = 4,74 · 0,76 · (298-273) = 90,06 кДж
Q (SiO2) = 4,74 · 0,74 · (298-273) = 87,69 кДж
Q (Fe2O3) = 5,79 · 0,65 · (298-273) = 94,09 кДж
Q (H2O) = 2,63 · 4,18 · (298-273) = 274,84 кДж
Q (ПМК – 87) = Q (MgO) + Q (CaO) + Q (SiO2) + Q (Fe2O3) + Q (H2O) (3.6)
Q (ПМК – 87) = 575,17 кДж
Теплота поступающая с раствором серной кислоты технической 92,5% H2SO4
Q (H2O) = 51,15 · 4,18 · (298-273) = 5345,18 кДж
Q (H2SO4) = 630,89 · 1,40 · (298-273) = 22081,15 кДж
Q (H2SO4р-р) = 682,04 · 1,40 · (298-273) = 23871,4 кДж
Теплота поступающая с водой технической H2O
Q (H2O) = 696,56 · 4,18 · (298-273) = 72631,68 кДж
Суммарное количество теплоты поступающее с сырьём
Q = 6575,17 + 23871,4 + 72631,68 = 103078,25 кДж
Количество теплоты
- основной реакции (3.2)
- побочных реакции (3.3) и (3.4)
Суммарное количество теплоты образующееся в результате химических реакции
Q = 1694229,55 + 24658,48 + 6789,92 = 1725668,95 кДж
Qприх = 103078,25 +1725668,95 = 1828747,2 кДж
Расход:
Q (MgSО4 ·7Н2О) = 1400,56 · 1,42 · (353-273) = 159103,62 кДж
Q (CaSO4·2H2O) = 14,55 · 1,08 · (353-273) = 1257,12 кДж
Q (Fe2(SO4)3) = 12,32 · 0,68 · (353-273) = 670,21 кДж
Q (SiO2) = 4,74 · 0,74 · (353-273) = 280,608 кДж
Q (H2O) = 56,09 · 4,18 · (353-273)= 18756,50 кДж
Q (MgSО4 ·7Н2Опотери) = 184,77· 1,42 · (353-273) = 20989,87 кДж
Qобщ = 201057,92 кДж
В реакторах потери 10% от общего количества тепла Qобщ
Qрасх = 201057,92 · 1,1 = 221163,71 кДж
Qприх ≠ Qрасх т.к. не учитывается испарение воды в выпарных аппаратах и сушка готового продукта в сушильных барабанах
Qисп = Qприх – Qрасх =1828747,2 + 221163,71 = 1607583,49 кДж
Таблица 3.3– Тепловой баланс производства сульфата магния сернокислого
семиводного MgSО4 ·7Н2О
Приход |
Расход | ||||
Состав |
кДж |
% |
Состав |
кДж |
% |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1.Порошок магнезитовый каустический ПМК – 87 |
6575,17 |
0,36 |
1.Сульфат магния сернокислый семиводный MgSО4 ·7Н2О |
159103,62 |
8,70 |
в том числе |
2. Сульфат кальция CaSO4·2H2O |
1257,12 |
0,07 | ||
MgO |
6028,49 |
0,33 |
3.Сульфат железа Fe2(SO4)3 |
670,21 |
0,04 |
CaO |
90,06 |
0,005 |
4. Вода техническая H2O |
18756,50 |
1,03 |
SiO2 |
87,69 |
0,005 |
5.Оксид кремния SiO2 |
280,608 |
0,02 |
Fe2O3 |
5,79 |
0 |
6.Потери MgSО4 ·7Н2О |
20989,87 |
1,15 |
H2O |
274,84 |
0,02 |
7.Потери в реакторах |
20105,79 |
1.10 |
2.Раствор серной кислоты технической 92,5% H2SO4 |
23871,4 |
1,31 |
8.Испарение воды H2O |
1607583,49 |
87,91 |
в том числе |
|||||
H2O |
5345,18 |
0,29 |
|||
Продолжение таблицы 3.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
H2SO4 |
22081,15 |
1,02 |
|||
3.Вода техническая H2O |
72631,68 |
3,97 |
|||
4. В ходе реакции |
1725668,95 |
94,36 |
|||
Итого |
1828747,2 |
100 |
1828747,2 |
100 |
3.3 Выбор и расчёт основного оборудования
Таблица 3.4 – Спецификация основного технологического оборудования
Обозначение |
Наименование |
Количество единиц |
Материал рабочей зоны, способ защиты |
Техническая характеристика |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
8 |
Реактор |
7 |
Сталь 12Х18Н10Т футерован |
V=6.3м3. Подача порошка магнезитового через загрузочный люк. Откачивание раствора насосом ОАО «Химзавод им.Л.Я.Карпова» |
14 |
Фильтр-пресс |
3 |
Сталь 12Х18Н10Т |
ФМП 2214-630/25 Fфил =25м2.ПО «Прогресс» г.Бердичев. Фильтровальная ткань-бельтинг |
19 |
Осадитель |
3 |
Сталь 12Х18Н10Т |
V=10м3. Заполнение насосом и освобождение самотеком. Ремонтно-механический завод г.Н.Раздол |
21 |
Фильтр листовой |
2 |
Сталь 12Х18Н10Т |
Тип ЛГ, Fфил =20м2.Заполнение и слив самотеком. ОАО «Химзавод им.Л.Я.Карпова» |
26 |
Выпарной аппарат |
3 |
Сталь 12Х18Н10Т |
Поверхность теплообмена 40м2 V=16 м3.Заполнение и слив самотеком. ОАО «Химзавод им.Л.Я.Карпова» |
Продолжение таблицы 3.4
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
29 |
Реактор-холодильник |
3 |
Сталь 3,эмаль |
СЭрн-6,3-2-12-02,V=10 м3.Заполнение самотеком, откачивание насосом. Фастовский машиностроительный завод |
31 |
Фильтр листовой |
3 |
Сталь 12Х18Н10Т |
Тип ЛГ, Fфил =20м2.Заполнение насосом и слив самотеком. ОАО «Химзавод им.Л.Я.Карпова» Фильтровальная ткань - фильтродиагональ |
33 |
Подкислитель |
2 |
Сталь 12Х18Н10Т |
V = 6,3 м3. Заполнение и слив самотеком. Рузаевский завод химического машиностроения. |
35 |
Кристаллизатор |
12 |
Сталь 12Х18Н10Т |
V=10м3. Заполнение и слив самотеком. Рузаевский завод химического машиностроения. |
39 |
Центрифуга |
4 |
Сталь 12Х18Н10Т |
ФМД-1253К-02. Заполнение самотеком, выгрузка вакуумом. Курганский завод химического машиностроения. |
43 |
Сушилка барабанная |
2 |
Сталь 12Х18Н9Т |
ТИБ БН 1-5 НК, Fфил=7,85м2. Д-1000 мм, L=5000 мм. Загрузка и выгрузка самотеком. Завод «Химмаш» г.Глазов |
69 |
Фильтр-пресс |
1 |
Сталь 12Х18Н10Т |
Тип КМП-25 Fфил,= 25 м2. Заполнение насосом и слив самотеком. ОАО «Химзавод им.Л.Я.Карпова» |