Производство медного купороса из медного лома
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
кг H2SO4 необходимо ввести купоросного масла
,0258 = 42,1901 кг,
,925
В котором содержится воды
,1901 - 39,0258 = 3,1643 кг.
Кислород в башню подается в виде воздуха четырьмя паровыми инжекторами производительностью 20 м3/ч воздуха при расходе 10,6 м3/ч пара давлением 3*105 н/м3. Тогда в башню поступает
*4 = 80 м3 воздуха
С массой по сухому воздуху
= 92,9167 кг, где 0,861 - объем влажного воздуха на 1 кг сухого воздуха,
В этом количестве содержится 92,9167* 0,01042 = 0,9667 кг воды (приложение табл. ХIХ, Дыбина В. П.) и 92,9167* 0,232 = 21,5567 кг кислорода.
Из инжектора поступает пара
,6*4 = 42,4 кг
С гранулами в башню поступает
,226*5 = 1,3277 кг
В виде раствора выводится 145,0007 кг воды.
Из башни уходит
,5567 - 6,3204 = 20,92466 кг О2
,9167 - 6,3204 = 92, 8466 кг сухих газов.
Давление паров воды при 80С над 18,5% серной кислотой составляет 318 мм. рт. ст., или 0,424*105 н/м2, или относительная влажность равна
,424*105* 100 = 90%
,473* 105
При этих условиях влагосодержание равно 0,4716 кг на 1 кг сухих газов (приложение табл. ХIХ, Дыбина В. П.), а 92,28466 кг сухих газов содержат 43,52 кг водяных паров.
Для составления баланса по воде имеем следующие данные (в кг)
Расход
На образование CuSO4*5H2O - 28,4672
В виде паров из башни - 43,52
С жидкостью -145,0007
Всего - 216,9879
Приход
С гранулами - 1,3277
С маточным раствором - 129,4633
С воздухом - 0,9667
С кислотой - 3,1643
Отработанный пар инжекторов - 42,4
Всего - 177,922
Необходимо дополнительно ввести воды в орошающую жидкость:
,9879 - 177,922 = 39,0659 кг
Таблица 4. Сводный материальный баланс башни для растворения меди
ПриходРасходСтатьи приходаКоличество, кгСтатьи расходаКоличество, кгМедь в гранулах…... Вода в гранулах…… Орошающая жидкость: CuSO4*5H2O……….. H2SO4 ……………… H2O…………………25,2260 1,3277 42,8733 7,8833 129,4633Медь в отвал………. Раствор на кристаллизацию: CuSO45H2O………... H2SO4………………. H2O…………………. Нерастворимый остаток…………...0,1260 140,9829 8,1358 144,4951 0,1000Итого маточника……… Купоросное масло: H2SO4 …………... H2O……………… 180,2199 39,0258 3,1643Итого раствора на кристаллизацию…… Потери жидкости: CuSO4*5H2O……….. H2SO4………………. H2O…………………. 293,7138 0,4930 0,0285 0,5056Итого купоросного масла……………. Вода…………….. 42,1901 39,0659Итого потери жидкости…………… 1,0271Итого орошающей жидкости………. Паро - воздушная смесь: O2…………………… N2…………………… H2O…………………. 262,0759 21,5567 71,3600 48,9667Отходящие газы: O2………………........ N2………………........ H2O…………………. 20,9246 71,3600 43,5200Итого паро - воздушной смеси……………….. Механические примеси из гранул и т.д………………… 141,8834 0,1000Всего………………..430,0130Всего………………...430,7716
Тепловой баланс башни для растворения меди
Приход тепла
. С гранулами
mct = 25,226* 0,381* 20 = 192,222 кДж
где с = 1,127*0,1689 + 1,415* 0,1848 + 4,187* 0,6463 = 3,158 кДж/кг.град
. С водой в гранулах
,3277* 83,9 = 111,394 кДж
. С орошающей жидкостью
mct = 262,30759* 3,158 *20
где с = 1,127* 0,1689 + 1,415* 0,1848 + 4,187* 0,6463 = 3,158 кДж/кг.град
. С воздухом
,9167* 46,67 = 4317,839 кДж
. С паром
,4* 2725 = 115540 кДж
. С примесями
,1* 0,84* 20 = 1,68 кДж
. Теплота реакции образования CuSO45H2O по уравнению (1)
Q = 2278,00 - 811,3 - 4* 285,84 = 323,34 кДж/Моль
Или
,34*1000 = 5088,8 кДж на 1 кг меди,
,54
Q = mCu*q = 25,0994*5088,8 = 127725,827 кДж
. Теплота растворения CuSO4*5H2O в концентрированных растворах составляет приблизительно 75% от табличных данных, т.е.
11,72* 0,75 = - 8,8 кДж/Моль или - 138,3 кДж на 1 кг меди
Всего на растворение
,0994* (- 138,3) = - 3471,247 кДж
По знаку относим его к расходу
Общий приход тепла
,222 + 111,394 + 16552,7138 + 4371,839 + 115540 + 1,68 + 127725,827 = 264441,6758 кДж
Расход тепла
. С медью в отвал
,126* 0,382* 85 = 4,081 кДж
. На нагрев меди
,0994* 0,381* (85 - 20) = 621,587 кДж
. С раствором на кристаллизацию
mct = (293,7138 - 0,1)* 2,641* 85 = 65911,894 кДж
где с = 1,127*0,480 + 1,415*0,0277 + 4,187* 0,4923 = 2,641 кДж/кг град
. С примесями
,1* 0,84? 85 = 7,14 кДж
. С жидкостью, теряемой в процессе растворения
,0271* 2,641* 85 = 230,569 кДж
. С отходящими газами
(20,92466 + 71,36)* 1328 = 122554,02848 кДж
где 1328 принято по энтальпии влажного воздуха при 80С и ? = 90% (приложение табл. ХIХ, Дыбина В.П.)
. На растворение CuSO4*5H2O 3471,247 кДж
Общий расход тепла по п. 1-7.
,081 + 621,587 + 65911,894 + 7,14 + 230,569 + 122334,02848 + 3471,247 = 192800,54648 кДж
. Потери тепла в окружающую среду
,6758 - 192800, 54648 = 71641,12931 кДж
Таблица 5. Сводный тепловой баланс башни для растворения меди
приходРасходСтатьи приходаКоличество, кгСтатьи расходаКоличество, кгС гранулами……….. С водой в гранулах... С орошающей жидкостью………… С воздухом………… С паром……………. С примесями………. Теплота реакции образования CuSO4*5H2O……….192,2220 111,3940 16552,7138 4317,839 115540 1,68 127725,827С медью в отвал…… На нагрев меди…….. С раствором на кристаллизацию…… С примесями……….. С жидкостью теряемой в процессе растворения………... С отходящими газами………………. На растворение CuSO4*5H2O……….. Потери тепла в окружающую среду..4,081 621,587 65911,894 7,14 230,269 122554,002848 3471,247 71641,12931Всего264441,6758Всего………………...264441,6758
4.3 Кристаллизация
Исходные данные
Состав раствора, поступающего на кристаллизацию (в кг)4*5H2O - 140,98292SO4 - 8,13582O - 144,4951
Примеси - 0,1
Всего - 2937,138
Температура поступающего раствора (С) - 75
Температура вытекающего раствора (С) - 25
Количество испаряющейся воды при кристаллизации
(в кг на 100 кг раствора) - 3,72
Температура воздуха, подаваемого в кристаллизатор (С) - 20
Относительная влажность воздуха (%) - 70
Материальный баланс
Охлаждение раствора достигается за счет нагрева воздуха подаваемого в кристаллизатор и испарения части воды, содержащейся в растворе. Количество воды в растворе
,7138* 0,0372 = 10,9262 кг
Остается вод?/p>