Теоретические основы процессов
В данном разделе изложено влияние основных параметров на выход и качество конечного продукта, которая представлена в виде условной графической схемы химических превращений при положении сульфата магния семиводного на рис. 2.1.
Рис. 2.1 – Химическая схема производства сульфата магния фармакопейного Характеристика сырья и готовой продукции
В разделе рассмотрим физико-химические свойства сырья и готовой продукции, требования межгосударственных (ГОСТ) стандартов на изготовляемое вещество, которое представлено в таблице 2.2
Таблица 2.2 Характеристика сырья вспомогательных материалов и готовой продукции
Операционное описание технологического процесса
Технологический процесс производства магния сульфата состоит из следующих стадий: – подготовка воды очищенной; – санитарная подготовка производства; – получение раствора магния сульфата; – фильтрация раствора магния сульфата; – очистка раствора магния сульфата от примесей железа и марнанца; – упарка раствора магния сульфата; – охлаждение раствора магния сульфата; – кристаллизация магния сульфата; – центрифугирование; – сушка магния сульфата; – фасовка и упаковка готово продукции; Сущность процесса получения магния сульфата заключается во взаимодействии каустического магнезита с серной кислотой:
(2.3.1)
Наряду с основными реакциями протекают следующие побочные реакции:
(2.3.2) (2.3.3) (2.3.4)
Содержания каждой стадии технологического процесса, представлена в виде блок схемы на рис. 2.3.
Расчетная часть Материальные расчеты Порошок магнезитовый каустический I. Теоретический расход МgО 100% на 1 т 99,5% МgSО4. 7Н2О МgО + Н2SО4 + 6Н2О = МgSО4. 7Н2О (3.1.1) 40,31 98 246,46 40,31. 99,5. 1000 = 162,74 кг, 246,46. 100 где: 40,31 – молекулярная масса МgО; 246,46 – молекулярная масса МgSО4. 7Н2О; 99,5 – массовая доля МgSО4. 7Н2О в готовом продукте, %. II. Потери: 1. Со шламом после чистки осадителей: а) в виде МgSО4. 7Н2О в пересчете на МgО: 40,31. 60. 5 = 0,49 кг, 246,46. 100 где: 60 – количество шлама на 1 т продукта, кг; 5 – массовая доля МgSО4. 7Н2О в шламе, %; б) в виде МgО: 60. 12 =7,2 кг 100 где: 12 – массовая доля МgО в шламе, %. Всего: 0,49 + 7,2 = 7,69 кг 2. Со шламом с фильтра ЛГ-40 после холодильников в виде МgSО4. 7Н2О в пересчете на МgО: 40,31. 40. 20 =1,31 кг, 246,46. 100 где: 40 – количество шлама на 1 т продукта, кг; 20 – массовая доля МgSО4. 7Н2О в шламе, %; 3. Со шламом при чистке уварителей в виде МgSО4. 7Н2О в пересчете на МgО: 40,31. 60. 15 =1,47 кг, 246,46. 100 где: 60 – количество шлама на 1 т продукта, кг; 15 – массовая доля МgSО4. 7Н2О в шламе, %. 4. Со шламом с фильтра КМП-25 а) в виде МgSО4. 7Н2О в пересчете на МgО: 40,31. 100. 10 =1,64 кг, 246,46. 100 где: 100 – количество шлама на 1 т продукта, кг; 10 – массовая доля МgSО4. 7Н2О в шламе, %. б) в виде МgО: 100. 6 =6 кг, 100 где: 6 – массовая доля МgО в шламе, %; Всего: 1,64 + 6 = 7,64 кг 5. Со слабым маточным раствором в пересчете на МgО, откачиваемым в трехкаскадный отстойник: 20. 1,65. 40,31 =5,40 кг, 246,46 где: 20 – массовая концентрация МgSО4; 7Н2О, г/дм3; 1,65 – объем маточного раствора, м3. 6. При транспортировке и растворении порошка магнезитового – 1,5% 162,74 х 0,015 = 2,48 кг 7. При транспортировке и упаковке готового продукта – 2%, что в пересчете на МgО составит: 1000. 0,02. 40,31 =3,27 кг 246,46 Показатели по порошку магнезитовому каустическому магния на 1 т сульфата магния фармакопейногоприведена в таблице 3.1.1 Таблица 3.1.1 Материальный баланс порошка магнезитового каустического магния Приход | Расход | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Состав | кг | % | Состав | кг | % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Порошок маг-незитовый каусти-ческий МgО 100% | 192 | 100 | I. Теоретический расход МgО 100% | 162,74 | 84,7625 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
| II. Потери: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Со шламом из оса-дителей. | 7,69 | 4,01 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. Со шламом с ЛГ-40 после холодиль-ников. | 1,31 | 0,68 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. Со шламом из уварителей. | 1,47 | 0,77 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. Со шламом с фильтра КМП-25 | 7,64 | 3,98 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.С маточным раст-вором. | 5,40 | 2,81 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6. При транспорти-ровке и растворении | 2,48 | 1,29 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7. При транспорти-ровке и упаковке готового продукта. | 3,27 | 1,70 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ВСЕГО: | 192 | 100 | 192 | 100 |
Кислота серная техническая
I. Теоретический расход Н2SО4 100% на 1 т 99,5 МgSО4. 7Н2О
98. 99,5. 1000 =395,64 кг,
246,46. 100
где: 98 – молекулярная масса Н2SО4;
246,46 – молекулярная масса МgSО4. 7Н2О;
99,5 – массовая доля МgSО4. 7Н2О в готовом продукте, %.
II. Потери:
1. На побочные реакции:
Fе2О3 + 3Н2SО4 = Fе2(SО4)3 + 3Н2О (3.1.2)
159,68 3. 98
СаО + Н2SО4 = СаSО4 + Н2О (3.1.3)
56,079 98
Массовая доля Fе2О3 в порошке магнезитовом каустическом 3%, массовая доля СаО 2,74%.
Количество Fе2О3 в 162,74 кг порошка магнезитового составит:
162,74. 3 =4,88 кг
100
Расход серной кислоты:
4,88. 294 =8,98 кг,
159,68
26.
Количество СаО в 162,74 кг порошка магнезитового составит:
162,74. 2,74 = 4,46 кг
100
Расход серной кислоты:
4,46. 98 = 2,73 кг
159,68
Всего на побочные реакции 11,71 кг Н2SО4 100%.
2. Со шламом после чистки осадителей:
98. 60. 5 =1,19 кг,
246,46. 100
где: 60 – количество шлама на 1 т продукта, кг;
5 – массовая доля МgSО4. 7Н2О в шламе, %;
3. Со шламом с фильтра ЛГ-40 после холодильников:
98. 40. 20 =3,18 кг,
246,46. 100
где: 40 – количество шлама на 1 т продукта, кг;
20 – массовая доля МgSО4. 7Н2О в шламе, %.
4. Со шламом при чистке уварителей аппаратов:
98. 60. 15 =3,58 кг,
246,46. 100
где: 60 – количество шлама на 1 т продукта, кг;
15 – массовая доля МgSО4. 7Н2О в шламе, %.
5. Со шламом с фильтра КМП-25:
98. 100. 10 = 3,98 кг,
246,46. 100
где: 100 – количество шлама на 1 т продукта, кг;
10 – массовая доля МgSО4. 7Н2О в шламе, %.
6. Со слабым маточным раствором, откачиваемым в трехкаскадный отстойник:
20. 1,65. 98 = 13,12 кг,
246,46
где: 20 – массовая концентрация МgSО4. 7Н2О, г/дм3;
1,65 – объем маточного раствора, м.
7. При транспортировке и упаковке готового продукта – 2%, что в пересчете на Н2SО4 составят:
1000. 0,02. 98 = 7,96 кг
246,46
8. При транспортировке, перекачке и хранении кислоты составляют 3,7%:
395,64. 3,7 = 14,64 кг
100
Показатели материального баланса по серной кислоте технической 1 т сульфата магния фармакопейного приведены в таблице 3.1.2
Таблица 3.1.2 Материальный баланс серной кислоты технической
Приход
Расход
Состав
кг
Состав
кг
%
Серная кислота техническая 100%
455
I. Теоретический расход
395,64
86,95
II. Потери:
1. На побочные реак-ции.
11,71
2,57
2. Со шламом из осадителей.
1,19
0,26
3. Со шламом с ЛГ-40 после холодиль-ников.
3,18
0,70
4. Со шламом из
уварителей
3,58
5. Со шламом с фильтра КМП-25
3,98
6.С маточным раст-вором
13,12
7. При транспорти-ровке и упаковке готового продукта.
7,96
8. При транспорти-ровке, перекачке и хранении
14,64
455
100
455
Тепловые расчеты
Исходные данные
С MgO =1,031 / 9 /
С H2SO4 = 1,34
С H2O = 4,2
С MgSO4 =1,78
С CaSO4 = 0,62
С FeSO4 = 0,46
MgO = 601,7 / 9 /
H2SO4 = 813,99
H2O = 285,3
MgSO4 = 88,11
CaSO4 = 1434,5
FeSO4 = 1117,13
СаO = 635.09
FeO = 264.84
Приход теплоты:
Теплота поступает, кДж
Общий приход тепла состоит из нескольких составляющих:
1. Тепло, вносимое с исходным раствором
MgO+H2SO4+6H2O = MgSO4 · 7 H2O (3.2.1)
, (3.2.2)
где - это вес исходного раствора в кгс;
С1 – это средняя теплоемкость исходного раствора в ; / 9 /
t1 – это температура исходного раствора в град
=10067,3 кДж (3.2.3)
=31809,5Дж (3.2.4)
=18320,4кДж (3.2.5)
2. Тепловой эффект реакции определяется:
(3.2.6)
(3.2.7)
MgO + H2SO4 + 6H2O = MgSO4 · 7 H2O (3.2.8)
(3.2.9)
CaO+H2SO4=CaSO4+ H2O (3.2.10)
(3.2.11) FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O (3.2.12)
(3.2.13)
(3.2.14)
где ∆Н – это энтальпия в кДж/моль
п – число молей / 9 /
Расход тепла состоит из следующих составляющих:
1. Тепло, уходящее с маточным раствором
(3.2.15)
где - это вес маточного раствора;
t2к и t2м – это начальная и конечная температура
С2 – это средняя теплоемкость маточного раствора; / 9 /
t0=(60–25)=350
кДж (3.2.16)
кДж (3.2.17)
кДж (3.2.18)
2. Тепло потери окружающей среде
(3.2.19) кДж/моль (3.2.20)
∆Нпр.р. – это теплота продуктов реакции;
Qисх.в. – это теплота исходных веществ; / 9 /
Показатели теплового баланса получения сульфата магния фармакопейного приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 Тепловой баланс производства сульфата магния фармакопейного
Приход
Расход
2020-03-17 | 178 | Обсуждений (0) |
5.00
из
|
Обсуждение в статье: Теоретические основы процессов |
Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓ |
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...
Система поиска информации
Мобильная версия сайта
Удобная навигация
Нет шокирующей рекламы