Содержание
Введение 5
1. Литературный обзор 7
1.1. История развития процесса 8
1.2. Обоснование мощности и места строительства установки
по получения цеолита NaY 13
1.3. Назначение и актуальность процесса 14
1.4. Сырьё и продукты процесса 15
1.5. Техническая характеристика основных и побочных продуктов производства 19
1.6. Техническая характеристика исходного сырья и вспомогательных материалов 21
1.6.1. Силикат натрия растворимый (ГОСТ 13079–67) 21
1.6.2. Тригидрат алюминия – технический (ЦМТУ –945–41) сорт ГД-0 23
1.6.3. Натр едкий технический (сода каустическая) ГОСТ 2263 –59 24
1.6.4. Селитра аммиачная (нитрат аммиака) 24
1.7. Физико–химические константы и свойства исходных, промежуточных и конечных продуктов. 26
1.8. Типы промышленных катализаторов крекинга 32
1.9. Химизм и механизм процесса 34
1.10. Влияние условий приготовления и обработки катализаторов на их свойства 40
1.10.1. Влияние рН золя на время коагуляции 40
1.10.2. Синерезис гелей 41
1.10.3. Активация гидрогелей 42
1.10.5. Сушка частиц катализатора 45
1.10.6. Прокаливание частиц 47
1.10.7. Влияние концентрации оксида алюминия в алюмосиликате на его активность 48
1.10.8. Влияние концентрации РЗЭY в цеолиталюмосиликатном катализаторе на его активность 49
1.11. Блок-схема приготовления порошкообразного цеолита NaY 50
1.12. Химический состав получаемых и реагирующих веществ в процессе получения катализатора NaY 51
1.13. Способы получения цеолитов 52
1.14. Реакторы для получения цеолитного катализатора NaY 55
1.15. Описание принципиальной технологической схемы производства цеолита NaY 58
1.15.1.Узел приготовления жидкого стекла. 58
1.15.2.Узел приготовления раствора нитрата аммония 61
1.15.3.Узел приготовления суспензии кремнезема 62
1.15.4. Узел приготовления реакционной массы 62
1.15.5. Узел приготовления алюмината натрия 63
1.15.6. Узел кристаллизации и промывки цеолита 65
1.16. Показатели процесса 66
1.16.1.Узел приготовления раствора жидкого стекла 66
1.16. 2. Узел приготовления раствора азотнокислого аммония 67
1.16.4. Узел фильтрации и отмывки лепешки кремнезема 67
1.16.5. Узел приготовления раствора алюмината натрия 68
1.16.6. Узел приготовления реакционной массы 69
1.16. 7. Узел кристаллизации реакционной массы 69
1.16.8. Узел промывки цеолитной пульпы 70
1.16.9. Узел приготовления суспензии цеолита 70
1.17. Перспективы развития процесса синтеза цеолитов 68
2. Расчетно-технологическая часть 72
2.1.Расчет материального баланса процесса приготовления цеолита NaY 73
2.1.1.Узел кристаллизации реакционной массы 73
2.1.5. Узел приготовления реакционной массы 86
2.1.6. Узел осаждения кремнезема из раствора жидкого стекла 89
2.1.7. Узел фильтрации суспензии кремнезема 92
2.1.8. Узел промывки лепешки кремнезема 94
2.1.10. Узел приготовления крепкого раствора жидкого стекла 100
2.1.11. Узел приготовления 25% раствора нитрата аммония 102
2.1.12. Узел приготовления раствора алюмината натрия 104
2. 2. Технологический расчет автоклава для разварки силикат – глыбы. 107
2.2.1. Исходные данные для расчета 107
2.2.2. Технологический баланс разварки силикат-глыбы в автоклаве 108
3. Автоматизация и КИП 110
Введение 111
3.1. Характеристика объекта автоматизации 113
3.2. Выбор контролируемых и регулируемых параметров 114
3.3. Выбор технических средств АСУТП 115
3.3.1. Характеристики контроллера Decont-182 116
3.3.2. Модули ввода/вывода 117
3.3.3. Коммуникационные возможности 118
3.3.4. Встроенное ПО контроллера Decont-182 120
3.4. Спецификация технических средств АСУ ТП 124
4. Безопасность жизнедеятельности 127
4.1. Задачи безопасности жизнедеятельности 128
4.2. Объекты и предметы БЖД 129
4.3. Пожарная безопасность 133
4.4. Огневые работы 134
4.5. Общие требования по технике безопасности 134
4.5. Анализ травматизма на установке получения катализатора NaY 136
Выводы 138
5. Охрана окружающей среды 139
5.1.Природоохранные мероприятия 140
6. Экономическая часть 144
6.1. Капитальные вложения на строительство установки 145
6.2. Основные средства установки 146
6.3. Производственная программа установки 148
6.4. Организация труда на установке 149
6.5. Фонд заработной платы работников установки 150
6.6. Себестоимость продукции 153
6.7. Экономическая эффективность строительства
и эксплуатации установки 154
Выводы 163
Заключение 164
Список использованной литературы 165
Введение
Синтетические цеолиты могут быть отнесены к новому классу синтетических неорганических материалов – классу пористых кристаллов. Интерес к этим материалам начал возрастать особенно быстро с конца 50–х гг. прошлого столетия, когда были выявлены возможности воспроизводимого синтеза цеолитов в сравнительно простых условиях и наметились основные области их практического применения (катализ, осушка газов, адсорбционное разделение смесей, тонкая очистка, хроматография, вакуумная техника).
Мировой уровень современного промышленного производства синтетических цеолитов достигает нескольких сотен тысяч тонн в год и определяется, главным образом, потребностями нефтехимической промышленности, где синтетические цеолиты некоторых структурных типов находят широкое применение в качестве катализаторов.
Несомненно, что именно перспективы широкого практического использования синтетических цеолитов послужили главным стимулом к развитию исследований в области синтеза цеолитов и изучения их свойств. Вместе с тем цеолиты сами по себе являются интересными объектами для научных исследований: они представляют собой пористые тела, характеризующиеся определенной структурой скелета и регулярной геометрией пор (внутрикристаллических полостей и каналов). Важной особенностью цеолитов является возможность варьирования химического состава кристаллов и геометрических параметров (формы и размеров) внутрикристаллических пор, т.е. возможность их структурного и химического модифицирования, что можно осуществлять либо варьируя условия прямого синтеза цеолитов, либо изменяя химический состав кристаллов цеолитов одного и того же структурного типа.
Благодаря сравнительной легкости химического модифицирования цеолитов появляются широкие возможности для осуществления контролируемых изменений структуры и свойств кристаллов. Это обстоятельство делает цеолиты весьма удобными объектами для исследования адсорбционных равновесий, природы адсорбционных взаимодействий, механизма и кинетики каталитических реакций, молекулярно–ситовых эффектов, диффузии молекул в тонких порах контролируемых размеров [1].
1.15. Описание принципиальной технологической схемы производства цеолита
NaY
В качестве исходного сырья для приготовления порошкообразного цеолита используется силикат-глыба, гидроокись алюминия, едкий натр, в качестве реагента - азотнокислый аммоний.
Промежуточными продуктами для получения цеолита NaY являются растворы жидкого стекла, алюмината натрия, нитрата аммония, мелкодисперсный аморфный кремнезем. Процесс получения порошкообразного цеолита NaY состоит из следующих стадий (рисунок 1.3):
– приготовление раствора жидкого стекла;
– приготовление раствора алюмината натрия;
– приготовление раствора азотнокислого аммония;
– осаждение раствора жидкого стекла раствором азотнокислого аммония;
– фильтрация суспензии кремнезема и ее промывка на фильтр– прессах «ФПАК–М–1»;
– приготовление реакционной массы;
– кристаллизация реакционной массы;
– промывка кристаллов цеолитов от избытка щелочи на фильтр – прессах «ФПАК–М–2»;
– приготовление суспензии цеолита
1.15.1.Узел приготовления жидкого стекла
.
Силикат-глыба поступает на склад в открытых железнодорожных вагонах. Склад представляет собой утепленное хранилище закрытого типа, вмещающее 200 т силикат-глыбы.
Склад оборудован двумя продольными железобетонными закромами, облицованными листовой сталью толщиной 3–4 мм. Бункер должен исключать замачивание силиката грунтовыми водами. Между закромами хранилища предусмотрена прокладка нормальной железнодорожной колеи для подачи вагонов с силикатом внутрь склада для разгрузки.
Вагоны разгружаются вниз, под себя, с открытием нижних люков, что обеспечивает минимальные затраты ручного труда обслуживающего персонала при их разгрузке и зачистке. Для обслуживания вагонов при открытии днища, для выгрузки силиката по обеим сторонам железнодорожного пути на участке примерно 15 м, должны быть смонтированы обслуживающие площадки шириной 0,8 м с ограждениями с двух сторон, не препятствующими выгрузке силиката. Закрытие днища люков вагонов осуществляется вне склада.
Для обеспечения равномерного распределения силиката на площади склада и подачи его на растворение в складе предусмотрено применение мостового магнитно-грейферного крана грузоподъемностью 3,5 т. Грейфер необходим для производства погрузочно-разгрузочных операций с силикатом, и для дробления кусков силиката, слипающихся в большие монолитные глыбы.
В складе должно быть также установлено оборудование для дробления крупных кусков силиката (более 100 мм) и его транспорта в автоклавное отделение.
Помещение склада должно иметь, отопление и оборудованное системой проточно-вытяжной вентиляции. На линии сброса воздуха из помещения должен быть установлен циклон с перепадом давления 150-200 мм вод.ст. для улавливания силикатной пыли.
Силикат-глыба подается со склада в расходный бункер Б-1. По мере необходимости силикат-глыба из бункера Б-1 подается в автоклавы А-1/1,2.
Наклонные течки оборудованы шиберными заслонками с дистанционным и автоматическим управлением.
В аппараты последовательно загружается силикат-глыба, а затем заливается определенное количество возвратной промывной воды из емкости Е-1/1.2. Сюда же подается щелочной конденсат из емкости Е-2. После загрузки аппараты герметизируются. Загруженная силикат-глыба и вода нагреваются водяным паром до 1700
С и выдерживается определенное время при повышенной температуре и давлении.
Разварка силикат-глыбы производится одновременно в обоих автоклавах 6 раз в сутки, третий автоклав резервный. Цикл работы автоклава составляет 4 часа.
Данный технологический режим растворения силикат-глыбы предусматривает возможность быстрого уменьшения давления в автоклаве после варки с 8 до 3 кгс/см2
перед выгрузкой жидкого стекла путем сброса части пара под слой воды в емкость Е-2, где он конденсируется. Конденсат возвращается на приготовление крепкого раствора жидкого стекла в А-1.
Образовавшийся в автоклаве крепкий раствор жидкого стекла передавливают из обоих автоклавов в одну из емкостей Е-3/1-2, где происходит отстой раствора жидкого стекла от шлама. В связи с высокой концентрацией растворов жидкого стекла фильтрация их крайне затруднительна.
Отстой жидкого стекла от шлама в этих емкостях происходит 3 раза в сутки. Крепкий раствор жидкого стекла после очередной разварки силикат-глыбы подается в другую емкость Е-3/1,2.
В емкостях Е-3/1,2 также происходит снижение температуры жидкого стекла со 1300
С до 1020
С за счет испарения части воды из перепускаемого стекла и разбавления крепкого раствора жидкого стекла промывной водой из емкостей Е-3/1,2. Образовавшийся водяной пар поступает в емкость Е-2, где он конденсируется. Из емкости Е-2 конденсат идет в автоклавы А-1/1,2 для приготовления крепкого раствора жидкого стекла.
Осветленный раствор жидкого стекла с определенного уровня насосом Н-1 подается в одну из емкостей М-1/1,2, где происходит смешение стекла с маточным раствором из емкости Е-4/1 и промыв водой из емкости Е-1/1 в таком количестве, чтобы содержание SiO2
в жидком стекле, идущем на осаждение кремнезема, было 150-160 г/л.
Маточный раствор собирается в емкость Е-4 после отжатия лепешки цеолита на фильтр-прессах (ФПАК-М-2/1,2), а затем насосом Н-2 подается в одну из емкостей М-1/1,2 на смешение с крепким раствором жидкого стекла. В этих емкостях происходит дополнительный отстой жидкого стекла от шлама и его охлаждение за счет разбавления. Доведение температуры рабочего раствора жидкого стекла, подаваемого из этих емкостей насосом Н-3 в мерники Е-5/1,2, из которых жидкое стекло расходуется на охлаждение кремнезема, до заданной температуры 300
С, осуществляется в теплообменнике Т-1, стоящем перед мерниками жидкого стекла Е-5/1,2. Охлаждение раствора жидкого стекла в теплообменнике Т-1 осуществляется технической водой. Затем эта вода сбрасывается в канализацию.
1.15.2.Узел приготовления раствора нитрата аммония
Нитрат аммония на склад установки поступает в железнодорожных цистернах концентрированных растворов (с концентрацией 60-85%). Наиболее подходящими для перевозки концентрированных растворов являются стандартные цистерны для перевозки олеума, капролактама.
На азотно-туковых комбинатах в цистерны может быть залит концентрированный раствор нитрата в соответствии с требованиями технических условий. Для обеспечения минимальной коррозии подвижного состава перевозимый концентрированный раствор должен содержать некоторое количество свободного аммиака.
Склад для хранения концентрированного раствора нитрата аммония должен иметь 4 типовых резервуара конструкции «Проект-стальконструкция» из ст.Х18Н10Т емкостью 1000м3
каждый, исходя из месячного запаса раствора на установке. Диаметр резервуара 12330мм, высота цилиндрической части 8860мм резервуары должны быть оборудованы змеевиками для нагрева раствора.
Из резервуаров Е-9 раствор NH4
NO3
перекачивается насосом Н-6 в емкости М-3/1,2, где происходит разбавление раствора нитрата аммония водой до 25-30%.
Рабочий раствор нитрата аммония приготавливается 2 раза в сутки. В одной емкости раствор готовится и отстаивается, а из другой емкости подается насосом Н-7 в мерники раствора нитрата аммония.
1.15.3.Узел приготовления суспензии кремнезема
В смеситель СМ-1 непрерывно самотеком подается раствор нитрата аммония из мерника Е-12/1 через счетчик СЧ-2, тоже из Е-5/1. В смесителе СМ-1 при температуре 300
С происходит смешение раствора жидкого стекла с концентрацией SiO2
– 150-160 г/л с 25-30% раствором нитрата аммония и осаждения кремнезема из этих растворов.
Полученная суспензия кремнезема из смесителя СМ-1 самотеком непрерывно поступает в одну из емкостей М-6/1,2. Из одной емкости суспензия кремнезема подается насосом Н-10 на фильтр-пресса ФПАК-М-1/1,9, а другая емкость заполняется суспензией кремнезема. На фильтр-прессах ФПАК-М-1/1,9 сначала происходит отжим маточного раствора, а затем промывка лепешки кремнезема свежей водой. Маточный раствор собирается в емкости Е-15, откуда поступает на узел утилизации нитрата натрия. Промывные воды поступают в емкость Е-16, откуда они также направляются на узел утилизации. Операция осаждения кремнезема производится непрерывно. Раствор жидкого стекла непрерывно поступает в смеситель СМ-1 из одного из мерников Е-5/1,2, а раствор нитрата аммония из Е-3/1,2.
Суспензия кремнезема из смесителя СМ-1 непрерывно поступает в емкость М-6/1.
Суспензия кремнезема подается в фильтр-прессы ФПАК-М-1/1,9. Каждые 2 фильтр-пресса работают одновременно. Отжатая и промытая на 2-х ФПАК-ах лепешка кремнезема транспортером ТР-1 подается в одну из мешалок М-5/1,4, где происходит приготовление реакционной массы.
1.15.4. Узел приготовления реакционной массы
Перед началом разгрузки с фильтр-прессов, в каждую из емкостей М-5 заливаются 5,34 м3
воды из мерника Е-14 для приготовления 27м3
суспензии кремнезема. Емкости М-5 оборудованы электронтензометрическими датчиками, с помощью которых фиксируется весовое количество воды и лепешки. Подача лепешки в емкости М-5/1,4 производится при непрерывном перемешивании. После приготовления суспензии кремнезема, из мерников М-4 и Е-13 в мешалку М-5 подается 9,36:4 м3
раствора алюмината натрия и 6,714:4 м3
раствора щелочи для приготовления реакционной смеси следующего состава:
SiO2
: M2
O3
=8-10;
Na2
O: SiO2
=0,40 -0,46;
Н2
О: Na2
O =40;
Раствор щелочи в мерник Е-13 подается насосом Н-8 из емкости Е-11. Раствор алюмината натрия подается в мерник М-4 из емкостей Е-10/1,2.
1.15.5. Узел приготовления алюмината натрия
В реакторах Р-1/1,2 2 раза в сутки готовится раствор алюмината натрия с модулем 1,8-2,0 с концентрацией Al2
O3
– 280-290 г/л и NaOH – 400-410 г/л.
Раствор готовится следующим образом:
Из емкости Е-11 насосом Н-8 подается раствор едкого натра в мерник Е-7, из которого 6,82 м3
раствора поступает в емкости Е-8/1,2, в которых происходит разбавление раствора едкого натра до концентрации – 400 г/л NaOH. Затем, необходимое количество раствора едкого натра поступает в пульпаторы М-2/1,2, оборудованные тензометрической системой взвешивания. После приема щелочи включается перемешивающий механизм пульпатора, налаживается циркуляция раствора щелочи по контуру (пульпаторы М-2/1,2 – насосы Н-5/1,2 – пульпаторы М-2/1,2) и обеспечивается подача гидроокиси алюминия в пульпатор вибропитателем со склада.
Тригидрат алюминия поступает в открытых железнодорожных вагонах на склад установки, представляющий собой утепленное помещение с закромом, вмещающим 120 т этого продукта. Закром железобетонный, облицованный листовой сталью, должно исключаться замачивание продукта грунтовыми водами.
В складе должна быть предусмотрена железнодорожная колея для подачи вагонов внутрь помещения для разгрузки. Гидроокись алюминия обладает неудовлетворительной сыпучестью при содержании свободной влаги от 2 до 18%, поэтому для механизации работ по разгрузке вагонов, распределение гидроокиси алюминия по территории помещения и подачи ее в производство, склад должен быть оборудован мостовым краном с грейферным захватом. После разгрузки грейфером вагон необходимо зачистить вручную, предварительно открыв люки его днища вдоль борта со стороны закрома. Закрытие разгружающих люков вагона осуществляется вне склада.
Периодически гидроокись алюминия из закрома подается в приемник вибропитателя пульпатор.
Вибропитатель, оборудованный ситом из просечно-вытяжной стали, одновременно с функциями дозирования обеспечивает грубую очистку гидроокиси алюминия от случайных засорений при транспортировке и складировании.
При достижении заданной плотности суспензии, измерение которой осуществляется на потоке автоматически и периодически контролируется весовым методом, подача гидроокиси алюминия в пульпатор прекращаются выключением вибропитателя, а суспензия откачивается из пульпатора в один из реакторов Р-1/1,2.
Одновременно с подачей в реактор суспензии осуществляется подача водяного пара в змеевик реактора при непрерывно работающей мешалке нагрев реакционной смеси до 100-1050
С. Реакционная смесь выдерживается при этой температуре в течении трех часов, после чего приготовленный раствор алюмината натрия сливают в один из отстойников Е-10/1,2.
После суточного отстоя и охлаждения до температуры 30-500
С осветленный раствор алюмината натрия подается насосом Н-9 в мерник М-4, из которого поступает в мешалку М-5/1,4.
1.15.6. Узел кристаллизации и промывки цеолита
Приготовленная реакционная масса из мешалки М-5/1,4 насосом Н-11 подается в кристаллизаторы К-1, где выдерживается при температуре 600
С 2-3 часа. По окончанию выдержки при температуре 600
С масса нагревается до 950
С за счет подачи водяного пара в змеевик кристаллизатора при работающей мешалке. При температуре 92-950
С масса выдерживается в покое в течение 10-15 часов.
После кристаллизации масса охлаждается в кристаллизаторах К-1 путем подачи воды в змеевик, и после охлаждения откачивается в емкости Е-17, из которых суспензия цеолита насосом Н-12 подается на ФПАК-М-2/1,2 для отжатия маточного раствора.
Осветленный маточный раствор с содержанием цеолита до 2 г/л собирается в емкости М-1/1,2. Маточный раствор SiO2
= 100-120 г/л возвращается на осаждение из него кремнезема, в результате чего двуокись кремния используется в процессе на 90% от исходного количества.
После отжатия маточного раствора на фильтр прессе ФПАК-М-2/1,2 для промывки лепешки цеолита подается свежая вода в определенном количестве через счетчик СЧ-1. Эта вода сбрасывается в емкости Е-1/1,2, из которых она расходуется на растворение силикат-глыбы, на разбавление крепкого раствора жидкого стекла. Остальное количество, после нейтрализации, сбрасываются в канализацию.
Промытая на фильтр-прессах лепешка цеолита сбрасываются на транспортер ТР-2, с которого подается в емкости Е-18/1,2 для приготовления суспензии цеолита (200 г/л) разбавлением водой при интенсивном перемешивании.
РАСЧЕТНО–ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1.Расчет материального баланса процесса приготовления цеолита
NaY
2.1.1.Узел кристаллизации реакционной массы
Производительность установки– 200000 т/год
Число рабочих дней в году– 330
Производительность в сутки – 606,06 т
Принимаем потери цеолита (промывка, фильтрация, приготовление суспензии)– 10% (60,606 т/сутки)
Итак, в сутки на установке производится 606,06+60,606=666,666 т цеолита.
Состав сухого цеолита:
0,9
Na
2
O
∙
Al
2
O
3
∙ 4,0
SiO
2
Молекулярный вес: 0,9 ∙62+102+4,0∙60=397,8
Содержание Al2
O3
в 666,666 т цеолита:
397,8 – 102 кг Al2
O3
666666 – х кг Al2
O3
Содержание Na2
O в 666,666 т цеолита:
Содержание SiO2
:
Состав реакционной массы:
3,6
Na
2
O
∙
Al
2
O
3
∙ 8,2
SiO
2
∙144 Н2
О
Количество Al2
O3
одинаково и в реакционной массе и в сухом цеолите.
Количество SiO2
в реакционной массе:
170,94:102∙ 8,2∙60=824,53 т/ сутки
Количество Na2
O:
170,94:102∙3,6∙62= 374,06 т/ сутки
Количество Н2
О:
170,94: 102 ∙144∙ 18 = 4343,89 т/ сутки
Количество NН3
:
при кристаллизации выделяется ~ 0,5% NН3
от содержания SiO2
в реакционной массе, значит в реакционной массе 4,12 т/сутки NН3
.
Количество NaNO3
:
Из практики концентрация водяного раствора NaNO3
, оставшегося в лепешке кремнезема после промывки –26,0 г/л. В реакционной массе NaNO3
– 83,84 т/сутки.
Итого реакционной массы взято:
170,94+824,53+374,06+4343,89+4,12+83,84=5801,38 т/сутки
Получено:
суспензии цеолита:
5801,38–4,12=5797,26 т/сутки
4,12 т/сутки – потери за счет выделения NН3
;
в том числе:
а) сухого цеолита 666,666 т/сутки;
б) маточного раствора 5797,26–666,666=5130,594 т/сутки
По компонентам:
Na2
O SiO2
NaNO3
Al2
O3
Н2
О NН3
Суспензия цеолита 374,06 824,53 83,84 170,94 4343,89 —
Сухой цеолит 93,514 402,212 — 170,94 — —
Маточный р–р 280,546 422,318 83,84 — 4343,89 —
Состав маточного раствора:
Удельный вес маточного раствора ~ 1,17 г/см3
Объем маточного раствора:
5130,594:1,17= 4385,1 м3
Удельный вес суспензии цеолита 1,24 г/см3
.
Объем суспензии цеолита:
5797,26: 1,24= 4675,2 м3
Результаты расчета сводим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Кристаллизация реакционной массы
| Наимено-вание |
м3
|
т/сутки |
|||||||
| Общее кол-во |
Na2
|
SiO2
|
Al2
|
NaNO3
|
NН3
|
Н2
|
% вес |
||
| Взято: а)реакци-онной массы |
4689,88 |
5801,38 |
374,06 |
824,53 |
170,94 |
83,84 |
4,12 |
4343,89 |
100 |
| Итого |
4689,88 |
5801,38 |
374,06 |
824,53 |
170,94 |
83,84 |
4,12 |
4343,89 |
100 |
| Получено: а) суспен-зия цеолита в т.ч 1) сухого цеолита 2)маточ-ного р-ра б) потери за счет выделения аммиака |
4675,2 –– 4385,1 –– |
5797,26 666,666 5130,594 4,12 |
374,06 93,514 280,546 –– |
824,53 402,212 422,318 –– |
170,94 170,94 –– –– |
83,84 –– 83,84 –– |
–– –– –– 4,12 |
4343,89 –– 4343,89 –– |
99,93 –– –– 0,07 |
| Итого |
–– |
5801,38 |
374,06 |
824,53 |
170,94 |
83,84 |
4,12 |
4343,89 |
100 |
2.1.2.
Узел фильтрации суспензии цеолита
Взято суспензии цеолита – 5797,26 т/сутки
Принято при фильтрации потери цеолита
1% от 666,666 т, что составляет:
Na2
O– 1,037 т/сутки
Al2
O3
– 1,183 т/сутки
SiO2
– 4,447 т/сутки
Всего потери цеолита при фильтрации составляют:
1,037+1,183+4,447=6,666 т/сутки
В не отмытой лепешке цеолита содержится сухого цеолита:
666,666–6,666=660 т/сутки
Содержание сухого вещества в не отмытой лепешке цеолита 50%, значит воды в лепешке цеолита 660 т/сутки, а в маточном растворе:
4343,89–660=3683,89 т/сутки.
Содержание Na2
O в маточном растворе без учета сухого вещества:
0,0646∙ 3683,89 = 273,979 т/сутки
Содержание SiO2
в маточном растворе без учета сухого вещества:
0,0972∙ 3683,89= 358,074 т/сутки
Содержание NaNO3
в маточном растворе без учета сухого вещества:
0,0193∙ 3683,89 =71,099 т/сутки
С учетом сухого вещества:
Na2
O: 273,979+1,037=275,016 т/сутки
SiO2
: 358,074+4,447=362,521 т/сутки
NaNO3
: 71,099 т/сутки
Al2
O3
: 1,183 т/сутки
Итак, получено:
а) маточного раствора
275,016+1,183+362,521+71,099+3683,89=4393,709 т/сутки
б) не отмытой лепешки цеолита
5795,26–4393,709=1403,551 т/сутки
Состав лепешки:
Na2
O:
374,06–275,016=99,044т/сутки Al2
O3
:
170,94–1,183=169,757 т/сутки
SiO2
:
824,53–362,521=462,009 т/сутки
NaNO3
:
83,84–71,099=12,741 т/сутки
Н2
О:
4343,89–3683,89=660 т/сутки
В лепешке 660 т/сутки сухого вещества
Состав сухого вещества:
Na2
O:
93,514–1,037=92,477 т/сутки
Al2
O3
:
170,94–1,183=169,757 т/сутки
SiO2
:
402,212–4,447=397,765 т/сутки
Результаты расчета сводим в таблицу 2.2.
Таблица 2.2–Фильтрация суспензии цеолита
| Наименование |
м3
|
т/сутки |
||||||
| Общее кол–во |
Na2
|
Al2
|
SiO2
|
NaNO3
|
Н2
|
% вес |
||
| Взято: а) суспензия цеолита в т.ч сухого цеолита |
4675,2 –– |
5797,26 666,66 |
374,06 93,514 |
170,94 170,94 |
824,53 402,212 |
83,84 –– |
4343,89 –– |
100 |
| Итого: |
4675,2 |
5797,26 |
374,06 |
170,94 |
824,53 |
83,84 |
4343,89 |
100 |
| Получено: а) неотмытой лепешки цеолита в т.ч сухого цеолита б) маточного раствора в т.ч сухого цеолита |
–– –– 4385,1 –– |
1403,551 660 4393,709 6,666 |
99,044 92,477 275,016 1,037 |
169,757 169,757 1,183 1,183 |
462,009 397,765 362,521 4,447 |
12,,741 –– 71,099 –– |
660 –– 3683,89 –– |
24,2 –– 75,8 –– |
| Итого |
4675,2 |
5797,26 |
5,76 |
2,62 |
12,62 |
1,28 |
66,48 |
100 |
2.1.3.Узел промывки лепешки цеолита
Взято:
а) неотмытой лепешки цеолита – 1403,551 т/сутки.
б) воды – 6600 т/сутки ( в 10–кратном отношении к количеству цеолита в лепешке).
Итого:
1403,551+6600=8003,551 т/сутки,
в том числе воды:
6600+660=7260 т/сутки.
Потери цеолита с промывной водой приняты 0,4 % от 660 т/сутки, что составляет:
Na2
O – 0.396 т/сутки
Al2
O3
– 0,66 т/сутки
SiO2
– 1,584 т/сутки
Итого: потери цеолита с промывной водой
0,396+0,66+1,584=2,64 т/сутки
Т.о. в отмытой лепешке цеолита – 657,36 т/сутки по компонентам:
Na2
O:
92,447–0,396=92,051 т/сутки
Al2
O3
:
169,757–0,66=169,097 т/сутки
SiO2
:
397,765–1,584=396,181 т/сутки
В отмытой лепешке цеолита 50 % сухого вещества, значит воды – 657,36 т/сутки.
Получено:
а) промывной воды:
7260–657,36=6602,64 т/сутки
В промывную воду уходит Na2
O:
г/л
0,000908×6602,64=5,995 т/сутки
Al2
O3
не переходит.
SiO2
:
г/л
0,0085×6602,64=58,4 т/сутки
NaNO3
:
г/л
0,00175×6602,64=11,55 т/сутки
Итого в промывной воде:
Na2
O: 5,995+0,396=6,391 т/сутки
SiO2
: 58,4+1,584=59,984 т/сутки
Al2
O3
: 0,66 т/сутки
NaNO3
: 11,55 т/сутки
Н2
О: 6602,64 т/сутки
Всего промывной воды:
6,391+0,66+59,984+11,55+6602,64=6681,225 т/сутки
Отмытой лепешки цеолита:
8003,551–6681,225=1322,326 т/сутки
В отмытой лепешке цеолита остается:
Na2
O: 99,044–6,391=92,653 т/сутки
Al2
O3
: 169,757–0,66=169,097 т/сутки
SiO2
: 462,009–59,984=402,025 т/сутки
NaNO3
: 12,741–11,55=1,191 т/сутки
Н2
О: 7260–6602,64=657,36 т/сутки
Удельный вес промывной воды – 1,03 г/см3
. Объем промывной воды:
6681,225:1,03=6486,63 м3
.
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Промывка лепешки цеолита
| Наименование |
м3
|
т/сутки |
||||||
| Общее кол–во |
Na2
|
Al2
|
SiO2
|
NaNO3
|
Н2
|
% вес |
||
| Взято: а) неотмытой лепешки цеолита в т.ч сухого цеолита б) воды |
–– –– 6600 |
1403,551 660 6600 |
99,044 92,477 –– |
169,757 169,757 –– |
462,009 397,765 –– |
12,741 –– –– |
660 –– 6600 |
17,5 –– 82,5 |
| Итого |
–– |
8003,551 |
99,044 |
169,757 |
462,009 |
12,741 |
7260 |
100 |
| Получено: а) отмытой лепешки, в т.ч сухого цеолита б) промывной воды в т.ч сухого цеолита |
–– –– 6486,63 –– |
1322,326 657,36 6681,225 2,64 |
92,653 92,051 6,391 0,396 |
169,097 169,097 0,66 0,66 |
402,025 396,181 59,984 1,584 |
1,191 –– 11,55 –– |
657,36 –– 6602,64 –– |
16,5 –– 83,5 –– |
| Итого |
–– |
8003,551 |
99,044 |
169,757 |
462,009 |
12,741 |
7260 |
100 |
2.1.4. Узел приготовления суспензии кремнезема
После промывки содержание воды в лепешке кремнезема 77%, всего лепешки кремнезема будет 824,53: 0,23= 3584,91 т/сутки
В лепешке содержится
SiO2
– 824,53 т/сутки
NaNO3
– 83,84 т/сутки
Н2
О– 2661,12 т/сутки
NН3
– 15,42 т/сутки
Воды для разбавления лепешки кремнезема
4315,287–3584,91=730,377 т/сутки
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.4.
Таблица 2.4. – Приготовление суспензии кремнезема
| Наименова-ние |
м3
|
т/сутки |
|||||
| Общее кол–во |
SiO2
|
NaNO3
|
NН3
|
Н2
|
% вес |
||
| Взято: а) лепешки кремнезема б) воды |
–– 730,377 |
3584,91 730,377 |
824,53 –– |
83,84 –– |
15,42 –– |
2661,1 730,3 |
83,1 16,9 |
| Итого |
–– |
4315,28 |
824,53 |
83,84 |
15,42 |
3391,4 |
100 |
| Получено: а) суспензии кремнезема в т.ч сухого кремнезема |
1664,0 –– |
4315,28 923,79 |
824,53 824,53 |
83,84 83,84 |
15,42 15,42 |
3391,4 3391,4 |
100 |
| Итого |
1664,0 |
4315,28 |
824,53 |
83,84 |
15,42 |
3391,4 |
100 |
2.1.5. Узел приготовления реакционной массы
Реакционная масса готовится смешиванием суспензии кремнезема, раствором амомината натрия с каустическим модулем 1,82, концентрацией 280 г/л и раствора NaOH с концентрацией 550г/л
Взято:
а) раствора амомината натрия
170940:280=610,5 м3
/сутки
Удельный вес раствора – 1,45т/м3
610,5∙1,45=885,225 т/сутки
Содержание Na2
O в растворе амомината натрия
170940:102∙1,82∙62=189107 кг/сутки =189,107 т/сутки
Содержание H2
O в растворе амомината натрия
885,225–(170,94+189,107)=52
б) раствор NaOH
Количество Na2
O в растворе едкого натрия
374,06–189,107=184,953 т/сутки
концентрация раствора NaOH
в пересчете на Na2
O: 550:80∙62=426 г/литр
Итак, раствор NaOH взято:
184953:426=434,162 м3
/сутки или
434,162×1,41=612,168 т/сутки
1,41 т/м3
– удельный вес раствора NaOH
Количество H2
O в растворе NaOH
612,168–184,953=427,215 = 6,62т/сутки
Количество H2
O в суспензии кремнезема
4343,89 – (427,215+525,178) = 3391,497 т/сутки
В процесс приготовления реакционной массы потери NH3
–1,37% от содержания SiO2,
что составляет 11,3 т/сутки
Реакционной массы получено: 5801,38 т/сутки
Na2
O – 374,06 т/сутки
Al2
O3
– 170,94 т/сутки
SiO2
– 824,53 т/сутки
NaNO3
–83,84 т/сутки
NH3
– 4,12 т/сутки
H2
O – 4343,89 т/сутки
Суспензии кремнезем взято 4315,287 т/сутки
SiO2
– 824,53 т/сутки
NaNO3
–83,84 т/сутки
NH3
–4,12 т/сутки + 11,3 т/сутки = 15,42 т/сутки
H2
O – 3391,497 т/сутки
В т.ч. сухого вещества 4315,287–3391,497=923,79 т/сутки
SiO2
– 824,53 т/сутки
NaNO3
– 83,84 т/сутки
NH3
– 15,42 т/сутки
Итак, для получения реакций массы взято:
4315,287+885,225+612,168=5812,68 т/сутки
получено:
5812,68–11,3=5801,38 т/сутки
11,3 т/сутки – потерял за счет выделения аммиака.
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.5.
Таблица 2.5. – Приготовление реакционной массы для кристаллизации
| Наименование |
м3
|
т/сутки |
|||||||
| Общее кол–во |
Na2
|
Al2
|
SiO2
|
NaNO3
|
NН3
|
Н2
|
% вес |
||
| Взято: а) суспензия кремнезе-ма в т.ч сухого вещества б) раствора алюмината натрия в) раствор едкого натра |
1664,0 –– 611,04 122,51 |
4315,287 923,79 885,225 612,168 |
–– –– 189,107 184,953 |
–– –– 170,94 –– |
824,53 824,53 –– –– |
83,84 83,84 –– –– |
15,42 15,42 –– –– |
3391,497 –– 525,178 427,215 |
74,2 –– 15,2 10,6 |
| Итого |
2397,55 |
5812,68 |
374,06 |
170,94 |
824,53 |
83,84 |
15,42 |
4343,89 |
100 |
| Получено: а) реакцион-ной массы б) потери за счет выделения аммиака |
1686,1 ––– |
5801,38 11,3 |
374,06 –– |
170,94 ––– |
824,53 –– |
83,84 –– |
4,12 11,3 |
4343,89 –– |
99,8 0,2 |
| Итого |
5812,68 |
374,06 |
170,94 |
824,53 |
83,84 |
15,42 |
4343,89 |
100 |
|
2.1.6.
Узел осаждения кремнезема из раствора жидкого стекла
Осаждение идет по реакции:
Na2
O + 2,06SiO2
+2 Na4
NO3
= 2 Na4
NO3
+2,06SiO2
+ 2 NH3
+ H2
O
62 123,6 160 170 123,6 34 18
После осаждения получается:
824,53: 0,992= 831,18 т/сутки SiO2
(принято, что при фильтрации и промывки кремнезема потери SiO2
– 0,8%)
На осаждение взято:
а) Na4
NO3
: т/сутки
Раствора с концентрацией 250 г/л
1075,96: 0,25= 4303,84 м3
ρ= 1,076 г/см3
4303,84 ∙1,076= 4630,93 т/сутки
из них 4630,93–1075,96=3554,97 т/сутки воды
б) раствор жидкого стекла с концентрацией SiO2
– 157 г/л
831,18: 0,157= 5294,14 м3
ρ = 1,22 г/л, 5294,14 ∙ 1,22= 6458,85 т/сутки
Из них:
1) силиката натрия т/сутки
1248,11–831,18=416,93 т/сутки Na2
O;
2) воды: 6458,85– (1248,11+ 71,099)= 5139,641 т/сутки,
где 71,099 т/сутки – содержание NaNO3
в маточном растворе идущем на приготовление жидкого стекла.
Итого взято: 11089,78 т/сутки
Получено:
а) NaNO3
: т/сутки
б) NH3
: т/сутки
Потери NH3
– 7,25% от количества SiO2
, что составляет 60,26 т/сутки
Таким образом, в суспензии кремнезема NH3
– 228,64–60,26=168,38 т/сутки
в) H2
O
11089,78–60,26=11029,52 т/сутки
11029,52–(831,18+1214,3+168,38)=8815,66 г/л
Воды в полученной суспензии кремнезема на
8815,66–(3554,97+5139,641)=121,049 т/сутки больше за счет выделения воды при реакции Na4
NO3
с жидким стеклом.
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.6.
Таблица 2.6. – Материальный баланс по суспензии кремнезема
| Наименование продуктов |
м3
|
т/сутки |
|||||
| Общее кол–во |
SiO2
|
NaNO3
|
NН3
|
Н2
|
% вес |
||
| Взято: а) суспензия кремнезема |
1550,19 |
11029,52 |
831,18 |
1214,3 |
2,616 |
8815,66 |
100 |
| Итого |
1550,19 |
11029,52 |
831,18 |
1214,3 |
2,616 |
8815,66 |
100 |
| Получено: а) неотмытой лепешки кремнезема б) фильтрата |
––– 6709,36 |
3850,5 7179,02 |
827,86 3,32 |
4,84 13,944 |
36,21 132,17 |
2711,43 6104,23 |
34,9 65,1 |
| Итого |
––– |
11029,52 |
831,18 |
18,784 |
2,616 |
8815,66 |
100 |
2.1.7.
Узел фильтрации суспензии кремнезема
Потери SiO2
с фильтратом – 0,4%
Таким образом, в фильтрате содержится 3,32 т/сутки SiO2
, а в лепешке SiO2
831,18–3,32=827,86 т/сутки
П.П. К. неотмытой лепешке кремнезема –78,5%. Количество неотмытой лепешки кремнезема:
827,86:0,215=3850,5 т/сутки
Фильтрата, сливаемого в канализацию
1102,52–3850,5=7179,02 т/сутки
с удельным весом 1,07 г/см3
7179,02: 1,07 = 6709,36 м3
/сутки.
В нем содержится
NaNO3
: 6709,36∙ 0,140=939,3 т/сутки
SiO2
: 3,32 т/сутки
NH3
: 6709,36∙ 0,0197= 132,17 т/сутки,
где 140 г/л, 19,7 г/л– концентрации соответственно NaNO3
, NH3
в маточном растворе (данные заводские)
В лепешке кремнезема останется:
NaNO3
: 1214,3–939,3=275 т/сутки
NH3
: 168,38–132,17=36,21 т/сутки
SiO2
: 827,86 т/сутки
H2
O: 3850,5– (827,86+275+36,21)=2711,43 т/сутки
Воды в фильтрате:
8815,66–2711,43=6104,23 т/сутки
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.7.
Таблица 2.7. – Фильтрация суспензии кремнезема
| Наименование продуктов |
м3
|
т/сутки |
|||||
| Общее кол–во |
SiO2
|
NaNO3
|
NН3
|
Н2
|
% вес |
||
| Взято: а) суспензия кремнезема |
1550,19 |
11029,52 |
831,18 |
1214,3 |
2,616 |
8815,66 |
100 |
| Итого |
1550,19 |
11029,52 |
831,18 |
1214,3 |
2,616 |
8815,66 |
100 |
| Получено: а) неотмытой лепешки кремнезема б) фильтрата |
––– 6709,36 |
3850,5 7179,02 |
827,86 3,32 |
4,84 13,944 |
36,21 132,17 |
2711,43 6104,23 |
34,9 65,1 |
| Итого |
––– |
11029,52 |
831,18 |
18,784 |
2,616 |
8815,66 |
100 |
2.1.8. Узел промывки лепешки кремнезема
Взято:
а) не отмытой лепешки кремнезема общее количество 3850,5 т/сутки
SiO2
– 827,86 т/сутки
NaNO3
– 275 т/сутки
NH3
– 36,21 т/сутки
H2
O– 2711,43 т/сутки
Отношение подаваемой воды к содержащемуся SiO2
в лепешке 1 : 4,9
б) воды 827,86×4,9=4056,5 т/сутки (4057,8 м3
/сутки)
Итого: 2850,5+4056,5=7907 т/сутки
Получено:
а) лепешки кремнезема (отмытой) SiO2
в отмытой лепешке
827,86–3,31=824,55 т/сутки (потери – 0,4%)
П.П.К. отмытой лепешке кремнезема 77% лепешке будет:
824,55 : 0,23= 3584,96 т/сутки
б) промывной воды
7907–3584,96=4322,04 т/сутки или
4322,04: 1,03= 4196,16 м3
, где
1,03 г/см3
– удельный вес промывной воды.
С промывной водой уходят SiO2
, NaNO3
и NH3
.
Концентрация NaNO3
и NH3
в промывной воде соответственно 55 г/л и 6,6 г/л.
В 64,4 м3
промывной воды содержится:
SiO2
– 3,31 т/сутки
NaNO3
– 4196,16∙0,055= 191,16 т/сутки
NH3
– 4196,16 ∙0,0066 = 20,79 т/сутки
В отмытой лепешке кремнезема остается:
NaNO3
: 275–191,16=83,84 т/сутки
SiO2
: 824,53 т/сутки
NH3
: 36,21–20,79=15,42
H2
O: (2711,43+4057)–4106,78=2661,65 т/сутки,
где 4106,78– вода в промытой воде:
4322,04–(3,31+191,16+20,79)=4106,78 т/сутки.
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.8.
Таблица 2.8. – Промывка лепешки кремнезема
| Наименование |
м3
|
т/сутки |
|||||
| Общее кол–во |
SiO2
|
NaNO3
|
NН3
|
Н2
|
% вес |
||
| Взято: а) неотмытой лепешки кремнезема б) воды |
–– 4057 |
3850,5 4056,5 |
827,86 –– |
275 –– |
36,21 –– |
2711,43 4056,5 |
48,7 51,3 |
| Итого |
–– |
7907 |
827,86 |
275 |
36,21 |
6767,93 |
100 |
| Получено: а) неотмытой лепешки кремнезема б) промытой воды |
–– 4196,04 |
3584,96 4322,04 |
824,54 3,31 |
83,84 191,16 |
15,42 20,79 |
2661,65 4106,78 |
45,4 54,6 |
| Итого |
–– |
7907 |
827,86 |
275 |
36,21 |
6767,93 |
100 |
2.1.9.
Узел приготовления рабочего раствора жидкого стекла
Необходимо 5294,14 м3
/сутки (6458,85 т/сутки) раствора жидкого стекла, содержащего
Na2
O – 416,93 т/сутки
SiO2
– 831,18 т/сутки
NaNO3
– 71,099 т/сутки
H2
O – 5139,641 т/сутки
При приготовлении раствора отстаивается шлам в количестве 0,7% от общего количества.
Итого раствора жидкого стекла надо приготовить:
6458,85: 0,993= 6504,38 т /сутки.
Его состав:
SiO2
: 831,18: 0,993=837,04 т/сутки
NaNO3
: 71,099 т/сутки
Н2
О: 5139,641:0,993=5175,87 т/сутки
Na2
O: 416,93: 0,993= 419,87 т/ сутки
Шлам получается: 6504,38-6458,85=45,53 т/сутки в нем содержится:
SiO2
: 837,04-831,18=5,86 т/сутки
Na2
O: 419,87-416,93=2,94 т/сутки
Н2
О: 5175,87-5139,641=36,229 т/сутки
Для приготовления рабочего раствора жидкого стекла используется маточный раствор после фильтрации суспензии цеолита и крепкий раствор жидкого стекла. Маточного раствора после фильтрации 3793,21 м3
(4387,042 т/сутки)(см. табл. 11), содержащего:
Na2
O: 273,979 т/сутки
SiO2
: 358,074 т/сутки
NaNO3
: 71,099 т/сутки
Н2
О: 3683,89 т/сутки
Крепкого раствора жидкого стекла необходимо:
6504,38т/с – 4387,042т/с = 2117,338 т/сутки, содержащего:
Na2
O 419,87-273,979=146,796 т/сутки
SiO2
837,04-358,074=478,966 т/сутки
Н2
О 5175,87-3683,89=1491,98 т/сутки
Удельный вес его 1,35 г/см3
Объем крепкого раствора жидкого стекла
2117,338: 1,35 = 1568,4 м3
/сутки
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.9.
Таблица 2.9. – Приготовление рабочего раствора жидкого стекла
| Наименование |
м3
|
т/сутки |
|||||
| Общее кол–во |
Na2
|
SiO2
|
NaNO3
|
Н2
|
% вес |
||
| Взято: а) крепкого раствора жидкого стекла б) маточного раствора после кристаллиза-ции цеолита γ=1,17 г/см3
|
1568,4 3793,21 |
2117,338 4387,042 |
146,796 273,979 |
478,966 358,074 |
–– 71,099 |
1491,98 3683,89 |
32,6 67,4 |
| Итого |
5361,61 |
6504,38 |
420,775 |
837,04 |
71,099 |
5175,87 |
100 |
| Получено: а) рабочего раствора жидкого стекла б) шлама |
5294,14 –––– |
6458,85 45,53 |
416,93 2,94 |
831,18 5,86 |
71,099 –––– |
5139,641 36,229 |
99,3 0,7 |
| Итого |
––––– |
6504,38 |
420,775 |
837,04 |
71,099 |
5175,87 |
100 |
2.1.10.
Узел приготовления крепкого раствора жидкого стекла
Крепкого раствора жидкого стекла необходимо 1568,4 м3
/ сутки (2117,338 т/сутки), содержащего:
146,796 т/сутки Na2
O
478,966 т/сутки SiO2
1491,98 т/сутки Н2
О
Силикат– глыбы необходимо:
146,796 Na2
O +478,966 SiO2
= 625,762 т/сутки или
Na2
O∙ 2,8SiO2
62 + 168
(62+168)т – 168т SiO2
х т – 478,966 SiO2
т/сутки силикат-глыбы
Содержание примесей в силикат-глыбе – 1,16%, что составляет:
625,762∙ 0,0116= 7,26 т/сутки
Итого силикат-глыбы необходимо:
625,762+7,258=633,02 т/сутки,
а крепкого раствора жидкого стекла с учетом примесей
2117,338+7,258=2124,596 т/сутки
На одну тонну силикат– глыбы при разварке расходуется 480 кг пара, а на 633,02 т/сутки
633,02∙ 0,480 = 303,85 т/сутки
Горячей воды необходимо:
2124,596-(633,02+303,85)=1187,726 т/сутки
При отстое крепкого раствора жидкого стекла примеси переходят в шлам. На разбавлении жидкого стекла идет без примесей.
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.10.
Таблица 2. 10 – Приготовление крепкого раствора жидкого стекла
| Наименова-ние |
м3
|
т/сутки |
|||||
| Общее кол–во |
Na2
|
Н2
|
SiO2
|
При-месей |
|||
| Взято: а) силикат– глыбы б) горячей воды в) пара |
––– 1187,726 303,85 |
633,02 1187,726 303,85 |
146,796 ––– ––– |
––– 1187,726 303,85 |
478,966 ––– ––– |
7,258 ––– ––– |
29,8 55,9 14,3 |
| Итого |
––– |
2124,596 |
146,796 |
1491,98 |
478,966 |
7,258 |
100 |
| Получено: а) крепкого раствора жидкого стекла |
1568,4 |
2124,596 |
146,796 |
1491,98 |
478,966 |
7,258 |
100 |
| Итого |
1568,4 |
2124,596 |
146,796 |
1491,98 |
478,966 |
7,258 |
100 |
2.1.11. Узел приготовления 25% раствора нитрата аммония
Для осаждения жидкого стекла необходимо 25%-го раствора Na4
NO3
4303,84м3
/сутки (4630,93 т/сутки), содержащего:
1075,96 т/сутки кристаллического Na4
NO3
и 3554,97 т/сутки Н2
О.
При приготовлении раствора образуется 0,09% шлама, что составляет:
1075,96: 0,991= 1085,73 т/сутки
1085,73-1075,96=9,77 т/сутки (уходит в шлам Na4
NO3
)
воды 3554,97: 0,991= 3587,26 т/сутки в шлам уходят
3587,26-3554,97=32,29 т/сутки
всего шлама: 9,77+32,29=42,06 т/сутки
Итого раствора Na4
NO3
надо приготовить
4630,93+42,06=4672,99 т/сутки
Для приготовления 25%-го раствора Na4
NO3
используют 67%-й раствор Na4
NO3.
67%-го раствора Na4
NO3
необходимо:
1085,76:0,67=1620,49 т/сутки
воды в нем 1620,49-1085,73=534,76 т/сутки
Воды для разбавления 67% Na4
NO3
3587,26-534,76=3052,5 т/сутки
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.11.
Таблица 2.11. – Приготовление 25%–го раствора нитрата аммония
| Наименование |
м3
|
т/сутки |
|||
| Общее кол–во |
Na4
|
Н2
|
%вес |
||
| Взято: а) 67%–го раствора нитрата аммония б) воды |
––– 3052,5 |
1620,49 3052,5 |
1085,73 ––– |
534,76 3052,5 |
34,7 65,3 |
| Итого: |
––– |
4672,99 |
1085,73 |
3587,26 |
100 |
| Получено: а) 25%–го раствора нитрата аммония, γ=1,07 г/см3
б) шлама |
4303,84 ––– |
4630,93 42,06 |
1075,96 9,77 |
3554,97 32,29 |
99,1 0,9 |
| Итого |
––– |
4672,99 |
1085,73 |
3587,26 |
100 |
2.1.12.
Узел приготовления раствора алюмината натрия с каустическим модулем 1,82.
Для приготовления реакционной смеси необходимо 610,5 м3
/сутки NaAlO2
(885,225 т/сутки) содержащего:
189,107 т/сутки Na2
O
170,94 т/сутки Al2
O3
525,178 т/сутки Н2
О
При варке алюмината образуется шлама в количестве 0,7% от общего количества, что составляет:
Na2
O
189,107:0,993=190,44 т/сутки Na2
O
190,44–189,107=1,333 т/сутки Na2
O в шламе
Al2
O3
170,94:0,993= 172,145 т/сутки
172,145–170,94=1,205 т/сутки Al2
O3
в шламе
Для приготовления алюмината натрия NaОН с концентрацией 550 г/л необходимо:
190,44: 62 ∙80: 0,55= 446,78 м3
удельный вес 1,41 г/см3
446,78∙ 1,41= 629,96 т/сутки
Воды в этом растворе:
629,96–190,44=439,59 т/ сутки
Al(ОН)3
необходимо:
2 Al(ОН)3
→ Al2
O3
78 х 2 102
156т Al(ОН)3
→ 102т Al2
O3
х → 172,145т Al2
O3
т/сутки Al(ОН)3
В Al(ОН)3
содержится 1,16% примесей, что составляет
263,28 ∙0,0116= 3,054 т/сутки
Воды в тригидрате алюминия
263,28 –(172,145+3,054) = 263,28 – 175,199= 88,081 т/сутки
Полученный раствор алюмината натрия должен содержать:
NaОН – 400 г/л
Al2
O3
– 280 г/л
Для разбавления NaОН с 550 г/л до 400 г/л необходимо воды:
550: 400= 1,375 (375 л Н2
О нужно для разбавления 1м3
NaОН)
Для разбавления 446,78 м3
необходимо
446,78 ∙0,375= 167,54 м3
/сутки
С учетом воды, содержащейся в тригидрате алюминия воды для разбавления нужно:
167,54–88,091= 79,46 т/сутки
Итого на варку алюмината натрия поступает:
629,96+263,28+79,46=972,7 т/сутки смеси,
содержащей:
190,44 т/сутки Na2
O
172,44 т/сутки Al2
O3
3,054 т/сутки примесей
607,061 т/сутки Н2
О
шлама будет:
1,333т (Na2
O)+ 1,205т (Al2
O3
) + 3,054т (примесей)+ 3,702т (Н2
О)=9,294 т/сутки
(воды в шламе: 525,178: 0,993= 528,88 т/сутки, 528,88–525,178=3,702 т/сутки)
Испарившейся воды: 972,7– (885,225+ 9,294)= 78,181 т/сутки.
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.12.
Таблица 2.12. – Приготовление раствора алюмината натрия
| Наименование |
м3
|
т/сутки |
|||||
| Общее кол–во |
Na2
|
Al2
|
% не раст. соед–ет. |
Н2
|
%вес |
||
| Взято: а) раствора едкого натрия 550% б) гидроокиси алюминия в) воды |
446,78 ––– 79,46 |
629,96 263,28 79,46 |
190,44 ––– ––– |
––– 172,145 ––– |
––– 3,054 ––– |
439,59 88,081 79,46 |
64,7 27,1 8,2 |
| Итого: |
972,7 |
190,41 |
172,145 |
3,054 |
607,061 |
100 |
|
| Получено: а) раствора алюмината натрия NaОН=400 г/л Al2
б) испарившейся воды в) шлама |
610,5 78,181 ––– |
885,225 78,181 9,294 |
189,107 ––– 1,333 |
170,94 ––– 1,205 |
––– ––– 3,054 |
525,178 78,18 3,702 |
91,0 8,0 01,0 |
| Итого |
––– |
972,7 |
190,44 |
172,145 |
3,054 |
607,061 |
100 |
2. 2. Технологический расчет автоклава для разварки силикат – глыбы.
2.2.1.
Исходные данные для расчета
Технологический режим растворения силикат-глыбы при объеме автоклава 10м3
.
1. Количество силиката натрия на одну загрузку– 11,2-14т.
2. Постоянный остаток силиката натрия на решетке 2-4,8т.
3. Суммарное количество остатка и вновь загружаемой силикат-глыбы –16т.
4. Количество воды, заливаемой в автоклав– 8-11м3
5. Залив воды и разгрузка силиката, мин.– 10
6. Первый нагрев паром– 20 мин.
7. Выдержка под давлением– 45 мин (6 атм)
8. Сброс давления до 4 кг/см3
– 10 мин
9. Выгрузка жидкого стекла – 5 мин.
10. Второй залив водой– 10 мин
11. Второй нагрев паром– 15 мин
12. Вторая выдержка под давлением– 90 мин
13. Сброс давления – 10 мин
14. Выгрузка жидкого стекла – 5 мин
15. Резерв времени для осмотра и профилактики – 20 мин
Общая продолжительность разварки 240 мин.
В автоклав загружается 633020 кг.
Принимаем 2 автоклава (один резервный)
Рабочие условия
Давление– 6: 8 атм
Температура 1700
С
Размеры аппарата по ГОСТ 9931–69
Dв
= 2000 мм h=5500 мм H= 6580 мм
V= 10м3
2.2.2. Технологический баланс разварки силикат-глыбы в автоклаве
1. Расход тепла на нагрев силикат-глыбы.
Q1
= G∙C (t2
– t1
), где
G– суточное количество силикат-глыбы, подлежащее разварки, кг
С– теплоемкость силикат-глыбы, ккал/кг∙град.
t2
– конечная температура силикат-глыбы после разварки, 0
С
t1
– температура, с которой силикат-глыба вносится в автоклав, 0
С
Q1
= 633020∙ 0,3(170 – 18) = 28865712 ккал
Данный расход тепла взят с некоторым запасом, т.к. не учтено то количество тепла, которое выделяется при разварке силикат-глыбы.
2. Определение потери тепла в окружающую среду.
Q2
= F∙ n∙ q, где
F– изоляционная поверхность аппарата,
n– количество автоклавов
q– теплоотдача 1м3
, ккал/м2
∙час
F=50 м2
, n=1, q=200 ккал/м2
∙час
Т.к согласно нормам «Союзнефтехимизоляция» теплопотери с 1 м2
поверхности аппарата, находящегося в помещении составляет 200 ккал/м2
∙час
Q2
= 50∙1∙200= 10000 ккал∙час или
10000 ∙ 4= 40000 ккал/сутки
3. Определим расход водяного пара, расходуемого на варку 1 т силикат-глыбы.
Общее количество воды, необходимое для разварки силикат-глыбы 1491980 кг. Это количество складывается из холодной технической воды и конденсата водяного пара.
Найдем количество тепла Q3
для подогрева воды:
Q3
= (1491980– х) (170– 18)∙1, где
Х– количество водяного пара, кг
С другой стороны
Zх= Q1
+ Q2
+ Q3
,
где Z– скрытая теплота конденсации водяного пара, ккал/кг, при температуре 1700
С Q2
= 489,5 ккал/кг
(Вуколович В.П, ТРД свойства воды и водяного пара, 1958)
Q3
= (1491980– х) (170–18) ∙1
Zх= Q1
+ Q2
+ Q3
489,5х = 28865712+ 40000+ (1491980–х)∙152
641,5х= 255686672
х= 398576 кг Q3
= 166197408 ккал
на 1т силикат – глыбы
Заключение
В данном дипломном проекте спроектирована установка получения цеолита NaY. В основу процесса положена технология и схема, разработанная ГрозНИИ.
Из литературного обзора можно сделать следующие выводы:
1. Цеолиты – это кристаллические водные алюмосиликаты каркасной структуры, из которых путем умеренного нагревания вода может быть обратимо удалена без разрушения кремнеалюмокислородного каркаса; при этом в каркасе образуется система регулярных каналов и полостей, доступных для адсорбции молекул малых размеров.
2. В настоящее время насчитывается несколько десятков разновидностей природных и синтетических цеолитов, отличающихся структурой, типом катионов Me, силикатным модулем и числом молекул кристаллизационной воды. Структура цеолитов характеризуется наличием большого числа полостей, соединенных между собой окнами, или микроканалами, размеры которых сравнимы с размерами реагирующих молекул.
3. Механизм процесса синтеза заключается в образовании кристаллов синтетических цеолитов при нагревании водных щелочных алюмосиликатных смесей, т. е. смесей, содержащих в качестве обязательных компонентов воду, щелочь, SiO2
и А12
O3
.
4. Основными факторами, оказывающими влияние процесс, являются температура, линейная скорость роста кристаллов, состав алюмосиликатных систем и особенно природа щелочного компонента.
Проведенный экономический расчет установки показывает целесообразность строительства данной установки, так как срок окупаемости составляет 1.83 года.
Список использованной литературы
Жданов С. П., Хвощев С. С., Самулевич Н. Н. Синтетические цеолиты: Кристаллизация, структурно-химическое модифицирование и адсорбционные свойства. – М.: Химия, 1982. – 264 с.
Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. – Уфа: Гилем, 2002.– 672с.
Дорогочинский А. З., Мирский Я. В. Цеолиты и цеолитсодержащие катализаторы. – Грозный: ЧИ-книжное изд., 1974.
Технология катализаторов / Мухленов И. П.. Добкина Е. И., Дерюжкина В. И., Сороко В. Е.; Под ред. проф. И. П. Мухленова. Изд. 2-е, перераб. Л.: Химия, 1979. – 328 с.
Колесников И. М. Катализ и производство катализаторов. – М.: Техника, 2004. – 400 с.
6. Мирский Я.В., Митрофанов М.Г., Дорогочинский А.3. Новые адсорбенты — молекулярные сита.– Грозный, 1964.
Кубасов А. А. Цеолиты в катализе: сегодня и завтра. – М.: Химия, 2000.
Катализ в кипящем слое. Под ред. Мухленова И. П., Померанцева В. М. – Л.: Химия, 1978.
Брек Д. Цеолитные молекулярные сита.– М.: Мир, 1976.
Химия цеолитов и катализ на цеолитах т.1, т. 2. Под ред. Рабо Д. – М.: Мир, 1980.
Справочник нефтехимика, т.1. гл. 7. Катализаторы процессов нефтехимического синтеза. – Л.: Химия, 1978.
Научные основы производства катализаторов. СБ. Новосибирск: Наука, 1982.
13. Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М.: Энергия, 1980.-512 с.
14. Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М.: Химия, 1985.
15. Плоцкий Л.М., Лапшенков Г.И. Автоматизация химических производств. М.: Химия, 1982.- 250 с.
16. Кузьминов Г.П. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. ЛТА им. С.М.Кирова.- Л., 1974.- 89 с.
17. Буйлов Г.П. Методические указания для выполнения курсовой работы по курсу "Основы автоматики и автоматизации производственных процессов" ЛТИ ЦБП.- Л., 1974.- 64 с.
18. Камразе А.И., Фитерман М.Я. Контрольно-измерительные приборы и автоматика. М.: Высшая школа, 1980.- 208 с.
19. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Под ред. Б.Д.Кошарского. Л.: Машиностроение, 1976.- 488 с.
20. Казаков А.В., Кулаков М.В., Мелюшев Ю.К. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. М.: Машиностроение, 1970.- 374 с.
21. Давидянц А.А. Производство катализаторов крекинга и высокоактивных силикагелей. 1978 г.
Трудовой кодекс Российской Федерации.
Налоговый кодекс Российской Федерации.
Федеральный закон от 21 июля 2007 г. N 186-ФЗ "О страховых тарифах на обязательное социальное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний на 2008 год и на плановый период 2009 и 2010 годов".
Постановление Правительства Российской Федерации от 01.01.2002 г. №1 «О классификации основных средств, включаемых в амортизационные группы».
Постановление Государственного комитета Совета министров СССР по вопросам труда и заработной платы и Президиума Всесоюзного центрального совета профессиональных союзов от 25 октября 1974 г.№298/п-22 «Об утверждении списка производств, цехов, профессий и должностей с вредными условиями труда, работа в которых дает право на дополнительный отпуск и сокращенный рабочий день».
Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 18 декабря 2006 г. N 857 "Об утверждении Классификации видов экономической деятельности по классам профессионального риска".
Положение по бухгалтерскому учету «Учет основных средств» ПБУ 6/01.
Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов, утвержденные Министерством экономики РФ, Министерством финансов РФ, Государственным комитетом РФ по строительной, архитектурной и жилищной политике 21.06.1999 № ВК 477.
Инструкция по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях. – М.: ВНИИНП, 1998. – 234 с.
Керимов Б. Х. Методические указания к выполнению экономического раздела дипломного проекта. – Грозный, 2008. – 40 с.