Получение хлорида бария
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
го раствора содержание CaCl2 в нем увеличивается, а содержание ВaCl2 уменьшается.
Масса BaCl2 в смешанном растворе:
m(BaCl2) = 818,1 + 388,54 = 1206,65 кг
Потери при выпарке составляют 1%:
m(BaCl2) = 818,11*0,01 = 8,1 кг
Масса H2O в смешанном растворе:
m(Н2О) = 1875,02 + 2041,12 = 3916,14 кг
В упаренном растворе должно содержаться 2219,11 кг воды, с учетом потерь (1%) количество выделившегося пара:
mпара = 3916,14 - 2219,11 - 39,16 = 1657,87 кг
Таблица 7. Материальный баланс стадий выпарки
ПРИХОДРАСХОДСтатьи приходаКоличество, гСтатьи расходаКоличество, гпотоккомпонентпотоккомпонент1. Раствор после центрифугиро- вания, в том числе BaCl2 CaCl2 H2O Fe SiO2 Al2O32709,02 818,11 11,89 1875,02 0,30 2,50 1,201. Упаренный раствор, в том числе: BaCl2 CaCl2 H2O Fe SiO2 Al2O33895,91 1198,55 474,25 2219,11 0,30 2,50 1,202. Пар1657,871657,872. Маточный раствор, в том числе CaCl2 BaCl2 H2O2895,91 466,25 388,54 2041,123. Потери CaCl2 BaCl2 H2O51,15 3,89 8,10 39,16ИТОГО5604,935604,93ИТОГО5604,935604,93
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ
При охлаждении упаренных растворов хлористый барий выпадает в осадок. Чем более охлажден раствор, тем больше образуется осадка. Раствор охлаждается водой (через рубашку), которая движется противотоком раствору. В процессе кристаллизации происходит понижение температуры раствора со 100 до 20С:
,00
BaCl2 + Н2О = BaCl2* Н2О (3.9)
,3 244,3
Нам необходимо получить 950,00 кг кристаллического BaCl2*Н2О. Растворимость хлорида бария при 100С составляет, 58,8 г вещества на 100 г. воды, при 20С - 35,7 г вещества на 100 г. воды
Cнач = 58,8/100=0,588
Cкон = 35,7/100 = 0,357
Пусть х - масса начального раствора, тогда (х - 950,00) - масса раствора BaCl2, после кристаллизации.
По реакции (3.9) для образования 950,00 кг BaCl2*Н2О, необходимо:
m(BaCl2) =950,00*208,3/244,3 = 810,01 кг
m(Н2О) = 950,00*2*18/244,3 = 139,99 кг
Уравнение материального баланса:
,588х = (х - 950)*0,357 + 810,01
х = 2038,35 кг
поэтому масса BaCl2 в упаренном растворе составляет:
m(BaCl2) = 2038,35*0,588 = 1198,55 кг
в маточный раствор, соответственно переходит:
m(BaCl2) = (2038,35 - 950)*0,357 = 388,54 кг
Влажность осадка после центрифуги составляет 3,8%, что соответствует требованиям готового продукта, поэтому дальнейшей сушки не требуется.
- 96,2%
Х - 3,8%,
Откуда х = m(Н2О) = 962*3,8/96,2 = 38 кг
Таблица 8. Материальный баланс стадии кристаллизации и центрифугирования
ПРИХОДРАСХОДСтатьи приходаКоличество, гСтатьи расходаКоличество, гпотоккомпонентпотоккомпонент1. Упаренный раствор, в том числе: BaCl2 CaCl2 H2O Fe SiO2 Al2O3 1198,55 474,25 2219,11 0,30 2,50 1,201. Готовый продукт, в том числе: BaCl2*2 H2O H2O CaCl2 Fe SiO2 Al2O31000,00 950,00 38,00 8,00 0,30 2,50 1,202. Маточый раствор, в том числе BaCl2 CaCl2 H2O2895,91 466,25 388,54 2041,12ИТОГО3895,913895,91ИТОГО3895,913895,91
Таблица 9. Сводный материальный баланс по всем стадиям
ПРИХОДРАСХОДСтатьи приходаКоличество, гСтатьи расходаКоличество, гпотоккомпонентпотоккомпонент1. Барит, в том числе BaSO4 SiO2 Fe2O3 H2O Al2O3 СaO MgO1099,47 989,52 27,49 16,49 32,98 16,49 10,99 5,501. Готовый продукт, в том числе: BaCl2*2 H2O H2O CaCl2 Fe SiO2 Al2O31000,00 950,00 38,00 8,00 0,30 2,50 1,202. Отходящие газы, в том числе СО2 СО H2O749,10 6,81 451,09 291,22. Плав хлористого кальция, в том числе CaCl2 H2O722,17 469,41 252,763. Шлам, в том числе BaCl2 CaCl2 SiO2 Fe CaO СaS Al2O3 кокс зола MgO BaS BaSO4 H2O519,50 8,26 1,32 24,58 11,06 10,83 286,03 15,04 25,28 31,61 5,42 20,16 48,74 31,173. Кокс, в том числе сухой кокс H2O зола320,88 278,52 10,27 32,094. Вода1906,191906,194. Продукты сухой перегонки25,6725,675. Общие потери71,2971,296. Пар1657,871657,87ИТОГО4048,714048,71ИТОГО4023,434023,43
Дисбаланс: [(4048,71-4023,43)/ 4023,43]*100%=0,63%
Расчет теплового баланса стадии прокаливания
Исходные данные:
tисх=20С=293К
tисх плава СаСl2=120С=7293К
tудаляемого плава=925С=1198К
Топливом служит мазут состава [% (масс.)]: С -87; H2 -10,8; O2 -1,0; S -0,7; N -0,5.
Воздух для горения, содержащий в 1 м3 0,015 м3 H2О подается с избытком ?=1,36.
Мазут и воздух поступают в топку с температурой 20С. Общие потери равны 6,5% от общего прихода теплоты.
BaSO4 + 4C+ CaCl2 = BaCl2 + CaS + 4CO - 475,15 КДж/моль
Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2
?H0, кДж/моль -821,32 0 0 -393,51
Где ?H0 - энтальпия образования вещества
Приход тепла.
. С баритом
QКОМПОНЕНТОВ = СКОМПОНЕНТОВ mКОМПОНЕНТОВ ТКОМПОНЕНТОВ
Q BaSO4 = 606,9*293*989,52=175958,13 кДж
Q SiO2 = 437*293*27,49 = 3519,85 кДж
Q Fe2O3 = 650*293*16,4 9 = 3140,52 кДж
Q H2O = 4190*293*32,98 = 40448,56 кДж
Q Al2O3 = 775,2*293*16,49 = 3745,43 кДж
QСаО = 764,3*293*10,99 = 2461,10 кДж
Q MgO = 365,7*293*5,5 = 589,33 кДж
? Q = 269902,92 кДж
. С плавом хлористого кальция
Q CaCl2 = 678,02*393*469,41 = 125079,86 кДж
Q H2O = 4190*393*252,76 = 456212,31 кДж
? Q = 581292,17 кДж
. С коксом
Qсух. кокс = 1089*293*278,52 = 88869,33 кДж
Q H2O = 4190*293*10,27 = 12608,17 кДж
Qзола = 976*293*32,09 =9176,71 кДж
? Q = 120654,21 кДж
. С мазутом (на 1 кг)
Низшая теплота сгорания мазута:
,3*87+1256*10,8-109*(1-0,7) - 25,2*(9*10,8)=45297,3 КДж
При средней теплоемкости мазута 2,5 кДж/(кг*С) количество теплоты в 1 кг мазута при 20С составит: 2,5*20*1 =50 кДж. Следовательно, с х кг мазута поступает 50х кДж тепла.
Горение идет полностью по реакциям:
СО + О2 = СО2
Н2 + Ѕ О2 = Н2О
S+ О2 = SО2
Для определения расхода воздуха подсчитаем количество О2 (г):
*870/12=2320
*108/2=864
*32/32=7
Всего - 3191 г., а с учетом имеющегося в мазуте О2 (10 г.):
,191-0,01=3,181 кг или 22,4*3,181/32=2,22 м3
С учетом ?=1,36 расход кислорода 2,22*1,36=3,02 м3, азота - 3,02*3,76=11,38 м3 и всего воздуха - 14,4 м3 или 14,4*1,2928=18,62 кг. Влагосодержание 1 кг воздуха:
(0,015/1,2928) (18/22,4)=0,0093 кг Н2О
. С воздухом
Количество теплоты (кДж), вносимое в топку:
С сухим воздухом [с=28,35 кДж/(кмоль*0С) при 20С] 14,4х*28,35*20/22,4=364,5х
С влагой воздуха [с=33,71 кДж/(кмоль*0С)] 0,0093х*33,71*20=60,7х
Следовательно, весь приход теплоты составит
,3х + 50х + 364,5х + 60,7х = 44772,5х кДж,
потери 45772,5х*0,065 = 2975,3х кДж,
уносится с топочным