Получение хлорида бария
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
#176;C): 772
Растворимость (в 100 г. жидкости):
вода: 59,5 (0C)
вода: 158 (100C)
Плотность: 2,512 г./см3
Стандартная энтальпия образования ?H (298 К, кДж/моль): -759 (т)
Стандартная энергия Гиббса образования ?G (298 К, кДж/моль): -750, 2 (т)
Стандартная энтропия образования S (298 К, Дж/мольK): 113,8 (т)
Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/мольK): 72,63 (т)
Применение: хлорид кальция используют в производстве хлорида бария, некоторых красителей, для коагуляции латекса, в химико-фармацевтической промышленности, при обработке сточных вод, в системах для кондиционирования воздуха, при экстракции масел. В связи с большой гигроскопичностью его часто применяют в качестве осушителя газов и жидкостей. Его применяют также для получения металлического кальция электролизом, для производства кальциевых сплавов и баббитов.
.2 Физико-химические основы процесса
Уравнения химических реакций:
BaSO4 + 4C = BaS + 4CO (3.1)+ CaCl2 = BaCl2 + CaS (3.2)
2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2(3.3)
3.3 Описание технологической схемы производства
Схема процесса
ВосстановлениеДроблениеВыщелачиваниеЦентрифугирование с промывкойВыпаркаШламКристаллизацияОтвалЦентрифугированиеМаточный растворУпаковка
Схема получения хлорида бария хлоркальциевым способом изображена на рисунке 1.
Прокаливание реакционной смеси ведется в тамбурах. Топливом служит мазут. В средней части барабана имеется люк, через который производится загрузка шихты и выгрузка плава. Для загрузки барабан поворачивают люком кверху, для выгрузки - люком книзу.
В печь загружают барит и кокс. После загрузки люк закрывают, печь приводится во вращение и из резервуара, обогреваемого отходящими газами, через трубу, входящую в заднюю горловину печи, подают хлористый кальций. Обогрев резервуара с раствором хлористого кальция требуется во избежание кристаллизации последнего.
В течение 1,5 - 2 ч после загрузки температуру в печи поддерживают на уровне 770 - 780 - происходит испарение влаги и шихта превращается в расплавленную массу. Затем температуру повышают до 900 - 950 - расплавленная масса сильно пенится; через 1 - 1,5 ч реакция заканчивается. К концу процесса температуру повышают до 1000-1100, происходит усадка массы, она становится однородной. Температура отходящих газов колеблется от 200 до 800 (в среднем 300 - 400). Длительность одной операции плавки 4 - 5 ч. Она зависит от количества загруженной шихты, качества сырья, тонкости его помола. Передержка плава в печи, помимо снижения содержания в нем BaCl2, приводит к его загустеванию, что затрудняет последующее выщелачивание плава.
Когда плав готов, вращение печи прекращают, поворачивают ее люком книзу и сливают плав в находящийся под печью плоский чугунный резервуар (паром) или в передвижные тигли, ковши, установленные на вагонетках. Здесь плав застывает в течение 1,5 - 3 ч. Плав содержит 55 - 60% мас. BaCl2, 4 - 12% мас. CaCl2, около 7% мас. CaS, около 3% мас. BaSO4, около 0,5% мас. BaS, 20 - 25% мас. других примесей - не прореагировавшего кокса, BaCO3, FeS, SiO2 и прочее.
Рисунок 1. Схема получения хлористого бария хлоркальциевым способом:
1 - щековая дробилка для барита; 2 - элеватор; 3 - бункер для дробленого барита; 4 - трубчатая мельница для барита; 5 - бункер для молотого барита; 6- бункер для кокса; 7 - автоматические весы для барита; 8 - автоматические весы для кокса; 9 - смеситель; 10 - вращающая печь (тамбур); 11 - резервуар для газов; 12 - котел для раствора хлористого кальция; 13 - вагонетка с тиглем; 14 - щековая дробилка для плава; 15 - выщелачиватель плава; 16 - центрифуга для отделения шлама; 17 - резервуар-отстойник для раствора хлористого бария; 18 - центробежные насосы; 19 - резервуар для раствора хлористого бария, поступающего на выпарку; 20 - вакуум-выпарная батарея; 21 - греющая камера; 22 - барометрический конденсатор; 23 - брызгоуловитель; 24 - кристаллизатор хлористого бария; 25 - вентилятор для подачи охлаждающегося воздуха в кристаллизатор; 26 - центрифуга для отделения кристаллов хлорида бария; 27 - сборник маточного щелока; 28 - бункер для хлорида бария; 29 - сушилка.
Выход хлористого бария в плаве составляет около 90% от теоретического по отношению к загруженному бариту. Остывший плав разбивают на куски, дробят на щековой дробилке до крупности меньше 3 см и направляют на выщелачивание.
Выщелачивание плава производят горячей водой (60 - 80). Повышенную температуру в процессе выщелачивания поддерживают острым паром. Применяют выщелачиватели различных типов - резервуары с мешалками на вертикальном валу, желоба с лопастными мешалками на горизонтальном валу, барабанные вращающиеся выщелачиватели.
После выщелачивания раствор отделяют от шлама на центрифугах. Шлам промывают водой и выбрасывают в отвал. Он содержит более 20% CaS, 8 - 10% BaSO4 и другие нерастворимые вещества, а также 18 - 20% влаги и около 1% BaCl2. Промывные воды с центрифуг смешивают с основным раствором. Раствор, содержащий BaCl2, отстаивается от мути и поступает на выпарку и кристаллизацию хлорида бария.
Маточные щелоки после кристаллизации хлорида бария присоединяют к раствору, идущему на выпарку. Постепенно содержание в них CaCl2 повышается, а содержание BaCl2 понижается, так как хлористый кальций обладает большей растворимостью и высаливает BaCl2 (рисунок 2).
Рисунок 2 - Растворимость BaCl2 в воде в присутствии CaCl2
Для осуществления непрерывного выщелачивания плава предложено его предварительно отверждать на охлаждаемой поверхности в тонком слое.