Негізгі және қосымша аппараттарды таңдау

Мазмұны:

Кіріспе

1. Натрий бихроматының өндірісі
1. Құрамы және қолданылуы
2. _{Теориялық негізі}

1.3 Технологиялық схема

_{1.4 Техникалық  қауіпсіздік}

ІІ. Негізгі және қосымша  аппараттарды таңдау

2.1 Негізгі аппарат  сипаттамасы

2.2 Барабанды вакуум-фильтр

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

           Хром қосылыстарының тұздарын өндіру басқа елдерге қарағанда Россия жерінде бірінші өндіріле бастады және үлкен жетістікке жетті. Хром қосылыстарының ішінде өндірісте көп қолданылатын, хром тұздарының  натрий және  калий  қышқылы болды. Соның ішінде хромның екіеселенген қышқылы  Na Cr O * Н О және К Cr O . Олардан басқа хром ангидриді, оксидтері және тағы басқа қосылыстары қолданылады.

Хром қосылыстарының мыңдаған қосылыстары ішінде, өнеркәсіпте  көп қолданылатын қосылысы Na Cr O ( натрий хромпигі). Натрий бихроматы  калий бихроматында, хром сульфатында, оксид алуда ақырғы өнімі болып табылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І. Натрий бихроматының өндірісі

 

Натрий бихроматы ашық қызғылт түсті кристалданатын қосылыс  болып табылады. Натрий бихроматы  суда жақсы ериді: 20 С-та ерігіштігі 73,18 масса бойынша % болса , ал  90 С - 91,43масса бойынша Na Cr O құрайды. Натрий бихроматы Na Cr O сусыз түрде 84,6 С-та кристалданады, одан төмен температурада тығыздығы – 2,35г\см болатын, судың екі молекулалы натрий бихроматы (Na Cr O * Н О ) ретінде кристалданады. Сусыз натрий бихроматы 357 С  ериді, ал 400 С    Na CrO және Cr O болып ыдырайды. Ауада жақсы ериді және өте гигроскопты.

Бихромат натрийдің  судағы ерітінділерінің кристалданулары  қышқылдық реакция көрсетеді. Мұнда Cr O   сумен қосылып, монохромат ионын түзеді Cr O ионын түзеді:

 

 

 

 

 

Cr O + Н О 2HCrO 2H +2 Cr O

Құрамына қышқыл(H ионын ) немесе сілті ( ОН ионын) қосу арқылы рН мәнін өзгертуге болады. Тепе – теңдікті оңға және солға жылжытуға болады. Сол уақытта монохромат бихроматқа мнемесе керісінше ауысулар жүреді. Осы қасиет өнеркәсіптерде бихромат алуда қолданылады.

Техникалық бихромат натрийін сусыз кристалданған өнім ретінде шығарады. МЕСТ 2651-78 бойынша  бихромат натрий құрамында  мыналар  болады ( масса бойынша % ):

	Жоғары сорт	Бірінші сорт
Натрий  бихромат (Na Cr O ),кем емес	98,9	98,2
Немеме хром ангидридіне  есептегенде  (Cr O )	75,5	75,0
Сульфаттар (SO ), аспайды	0,2	0,4
Хроллар (CI), аспайды	0,2	0,4
Суда ерімейтін қалдық, аспайды	0,01	0,02
Темір (Ғе), аспайды	0,001	0,003

 

Натрий бихроматының судағы ерітінділерінің екі сорты  да рН мәне 3,5-тен төмен болмауы  керек.

Натрий бихроматы өндіру кезінде шикізат ретінде хромит (темірлі хром) – құрамында ҒеО * Cr O немесе Ғе(CrO ) . Хромды жерге бай жер ол Ақтөбе облысы болып табылады.

Хром және олардың  қосылыстарын өндірістің көп салаларында  қолданады. Метллургия саласында, хром трубаларын өндіруде. Машина өндірісінде, мех, кожа өндірісінде, хромды пигмент және кетализатор, парфюрерия, фармацевтика және тағы басқа салаларында қолданылады.

 

 

_{1.2 Теориялық негізі}

_{Натрий  бихроматын алу үшін ұнтақталған хромитті  тотыққан күйінде содамен және кальций оксидімен ( доломит) араластырамыз. Алынған натрий монохроматты сілтілендіріп және күкірт қышқлымен өндеп, натрий хроматын аламыз. Енді осы айтып кеткендерге әр қайсысына бөлек тоқталсақ.}

_{Хромиттің тотыққан күйі. Хромиттің оксидтелуін және жайылу процесін келесі реакциямен көрсетуге болады:}

4(ҒеО * Cr O ) + 8 Na CO + 7 O = 8 Na CrO + 2Fe O + 8CO

Қосымша  химиялық реакцияның нәтижесінде  феррит, алюминаттар, кальций және натрий силикаттары және кальций хроматы  қалдықтар пайда болады.

Күйдіруді  1100-1200 С температурада айналмалы құбырлы пеште жүргізеді. Хромиттің тотыққан күйіндісінің реакция жылдамдығы,алдымен  пайда болған фаза – шихта компоненті мен оттектің үйкелу бетіне байланысты болады. Хромиттің ұнтақталу сатысын үлкейіткен кезде, реакция жылдамдығы артады. Шихтаны қыздырған кезде сода сұйық зазаға өтеді,хромиттің қалған бөліктері ерітіндімен суланады және реакция беті айтарлықтай ұлғаяды. Бірақ сұйық фазаның көлемінің артуы шихтаның қайнап кетуіне алып келеді, ондай жағдайдың болуы реакцияланатын бөлшекке оттектің келуін қиындатады. Қайнап кетуді азайту үшін, шихта құрамына қосымша ретінде доломит қосады ( CaCO * MgCO ). Доломиттің жайылу кезінде бөлінетін көміртек (IV) оксиді, шихтаны өз күйінде ұстап қалып, реакцияланатын массаның төменгі қабатына оттек өту процесін жақсартады.

Шихтаның жақсы араласуы, прокалочты печтердің айналуына, дұрыс  жұмыс жасауына байланысты болады.

Хромиттің тотығу жылдамдығы шихтаның құрамындағы компоненттерге байланысты болады. Ең жоғарғы максималды жылдамдығы,шихта құрамында Cr O 15,5-17,5% болған кезде болады.

Хроматты спекті сілтілендіру. Хромат спекасын сумен өңдеген кезде одан, натрий және калий хроматтары, натрий алюминаты және сода бөлініп шығады.қоспадағы кальций қалдықтарын жою үшін, қоспаны кальцинирленген содамен өңдейді. Кальцийді содамен жою кезінде, сол уақытта құрамында хром болатын қиын еритін алюминий, темір, кремний қосылыстары, олар хромның қоспадан шығуын ұлғайтады.

 

Хроматтың бихроматқа ауысуы. ( монохромат сілтісін уландыру).  Монохромат сілтісіне күкірт қышқылын қоссақ, монохромат бихроматқа ауысады:

         2Na CrO + H SO = Na Cr O + Na SO + H O

2CrO + 2H 2HCrO Cr O + H O

_{Монохроматтың бихроматқа ауысуы қышқылдың  және хроматтың концентрациясына байланысты емес, тек  мольдік қатынастарына  байланысты.}

 _{Осы процестің  кемшілігі натрий  бихроматы өндіру  кезінде 60% сода жұмсалу және натрий бихромат өндірістік жұмысынбағалы өнімі натрий сульфаты мен ластанған  7}

          _{Өндіріс кезінде күкірт қышқылының 75-77% қолданылады.  Концентрациясы жоғары күкірт қышқылын қолдану, өте ұсақ, фильтрден дұрыс өтпейтін натрий сульфанының кристалын тұзеді. Ал концентрациясы төмен – бихромат қоспасының араласуына алып келеді.}

_{Хром  ангидридін өндіретін  заводтарда қалдық болып  шығатын гадросульфат балқыма қоспасын, хромитті уландыру үшін қолданылады:}

2Na CrO + 2Na H SO = Na Cr O + 2Na SO + H O

 Осы процесс кезінде температура жоғары болады, себебі осындай температурада бихроматтысульфатты қоспасын алуын жақсартады және хромның шығымын азайтады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Технологиялық  схема

 

Натрий бихроматы өндіру схема суретте көрсетілген.  Алдын ала ұнтақталған және  ылғалдылығы 1%  аспауы  үшін  кептірілген доломит пен хромит , салмағы өлшенген   кальцинирленген содамен және  қайтарылған шаңмен  қосылып,  1 еківалды  араластырғышқа  жиналады.  Алынған шихтаны барабанды айналмалы печке 15 жібереді. Печтің ұзындығы  20м ден 50м дейін жетеді, ал диаметрі  1,6-2,55м ;  ол аппарат 3-6 болатын бұрышта орналасады  және айналым саны 0,7-1,9 айн\мин; печтің  өнімділігі тәулігіне 120-300 т.  шихта.

Жанармайды жағуда және хром рудасын тотықтыру кезінде, печке көп мөлшерде ауа жіберіледі, себебі шығып жатқан газдарда оттек мөлшері 7% аспауы керек. Жанармайды жаққан кезде печтегі температура 110-1200 _{С дейін жетеді.печтегі газдар  16 котел-утилизаторда 250-300 С салқандатылады,шаңнан циклонда 17 және элеклрофильтрде 18 тазартылады да, 19 вентилятор арқылы  печтегі газдарды атмосфераға шығырып жібереді. Тісірілген хромитті күйінді құрамында СrOне есептелгенде 26-30% хром болады.}

          _{Ол печтен түйіршік ретінде шығады және 20 холодильникте салқындатылады, 30 дробилкасында ұсақталып, әрі қарай  29 ылғалды шарлы диірменнен арқылы сілтілену жүреді. Шарлы диірменге түскен спекті сілтілендіру үшін, шламды ыстық сумен фильтрлеген кезде пайда болатын (Na CrO 20-25 г\л) 32 жинағыштан диірменге беріледі.}

_{Диірменнен  пайда болған пульпа фильтрлеу процесіне  түседі. Концентрленген  монохромат қоспасы( сары сілті) барабанды  вакуум-фильтр арқылы 3 шламнан бөлінеді.}

 

 

 _{Репультаторда  10 шлам сумен шайылады және 2 вакуум фильтрден өтіп, шығарылады.}

_{Вакуум - фильтрде концентрленген «сары сілті» әрі қарай 22 тұндырғышқа және 27 фильтрпреске өтіп, ол жақта қалған шмал қалдықтарынан тазартылып, одан кейін содамен тазалау үшін 9 аппаратқа түседі. Кальцийдан тазартылған монохромат сілтісі әрі қарай 5 аппаратта күкірт қышқылымен немесе натрий гидросульфатымен уландырылады. Сілті құрамында натрий алюминаты болуы,алдымен сілтіні уландырудың алдында тазартудан өткізеді. Ол үшін қоспаны қатты бумен қыздырады және орташа көлемді 75-77%H SO -мен өңделеді. рН = 8,2 болған кезде натрий алюминаты Al(OH) айналады және осадокқа түсіп кетеді.  Фильтрлеп болған соң күкірт қышқылы әсерінен монохромат сілтісі бихроматқа ауысады. Ол кезде қоспа түсін өзгертеді - жасыл түстен,қызылға айналады.}

_{Алынған натрий бихроматын натрий гипохлоратымен суспензияны  уландыратын аппаратта  өңдеу жүргізіледі  және көпкорпусты  вакуум-буландырғыш  аппаратта  23 буландыру процесі жүреді. Буландырудың  бірінші сатысында Na Cr O -ның коцентрациясы 600-660 г\л дейін болады,одан кейін центрифуга 26 арқылықоспадан сусыз натрий сулфаты кристалданады. Қоспа буландырудың екінші сатысынан өткенде оның концентрациясы Na Cr O 1200-1300 г\л дейін өседі. 25 кристолдау аппаратнда қоспаны 89-90 С дейін салқындатқанда, сусыз Na Cr O кристалы шығарылады.  Оларды 34 центрифугада бөліп алады да және жылы ауамен 24 кептіргіш-құбырда кептіреді.}

_{Na Cr O ірі кристалдары, товарлы өнім болып саналады. Ұсақ кристалдары ауамен бірге шайылатын скруббер 7 алып кетіледі. Шайылған  қоспа негізгі өніммен центрифугадан кейін сілтімен қосылып, буландырылуға жіберіледі.}

 

          

       _{Натрий бихроматы өндіру кезінде натрий сульфаты және шлам қалдық болып келеді. Натрий сульфатын натрий сульфидін өндіруде қолданылады,}

_{ал  шлам құрылыс материалдар  өндірісінде және пигментте қолданылуы мүмкін.}

_{1 тонна натрий бихроматы (СrO -67,1% ) үшін коэффицент шығыны:}

_{Хромит ( 50% Cr O )....................................1,34 - 1,35т}

_{Доломит ............................................................1,8 – 1,9т}

_{Кальцинирленген сода .................................0,82 – 0,83т}

_{Күкірт  қышқылы (100%) ...............................0,32 – 0,4т}

_{Электроэнергия .............................................500кВт*сағ}

 

_{1.4 Техникалық қауіпсіздік}

_{Натрий  бихроманының шаңдары мұрынға, көзге, демалу мүшелеріне зиянды және қауіпті болып келеді. Натрий бихроматы адм денесіне тиген кезде, жазылуы қиын язваға алып келуі мүмкін, ал ішке кетсе, онда ауыр уланулар болады. Жұмыс жасау жерлерінде натрий бихроматы 0,01 мг\м (СrO есептеген кезде). Натрий бихроматымен жұмыс жасау кезінде, міндетті түрде жеке қорғаныс құралдарымен, бетті, көзді, демалу мүшелерін қорғайтын арнайы киімдер кию керек; жеке бас гигиенасын сақтау керек; жұмыс кезінде вентилятор және герметикалық құрылғыларды үздіксіз тексеріп тұру керек.}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ІІ. Негізгі  және қосымша аппараттарды таңдау

 

2.1 Негізгі апарат сипаттамасы

Котел – утилизатор  әр түрлі жылу шығаратын қондарғылардағы  жылулық қалдықтарды утилизациялау үшін қолданылады.

Негізгі жылу қалдықтары немесе қосымша энергоресурстарға: салқындатқыш газдардың физикалық жылулығы (кей кезде химиялық жылулық болуы мүмкін), техникалық өнімдердің жылылығы,қалдықтардың жлығы,техникалық камераларды суытуға бағытталған системадағы денелердін жылылығы.

 Котел – утилизатордың  негізгі ерекшелігі онда отын  жағу құрылғысы болмайды, тек  кейбір жағдайларда  ғана жағылады.

  Жылу қалдықтарын  котел – утилизаторда қолдану энергиялық және техникалық буды,ыстық суды және тағыда басқа қосымша өнімдер күйінде алуға мүмкіндік береді. Бұл мекеме ішінде жанармайды үнемдейді.