Общие сведения по технологии производства глинозема

Находим массу поступающей разбавленной пульпы по формуле (4), определяем твердую и жидкую фазы

 

 

 

 кг

 

Определим массу твердой фазы в разбавленной пульпе поступающей на сгущение по формуле (5)

 

 

 

 

 

Находим массу жидкой фазы в разбавленной пульпе поступающей на сгущение по формуле (6)

 

 

 

 

 

Составим систему уравнений для определения объема алюминатного раствора Vалюм.р-р – м3, и объема шлама Vшлам1 – м3, который выводится из-под конуса сгустителя

 

 

 

 

 

Vалюм.р-р = 502,694 м3

Vшлам1 = 135,306 м3

 

где 0,1 – содержание твердого в сливе сгустителя и промывателя, г/л;

      424 – содержание  твердого в разгрузке сгустителя, г/л.

 

По формуле (5) определяем содержание твердого материала в алюминатном растворе

 

 

 

Определяем объем твердой фазы в алюминатном растворе по формуле (7)

 

 

 

 

 

По формуле (8) вычисляем объем жидкой фазы в алюминатном растворе

 

 

 

 

 

Масса жидкой фазы в алюминатном растворе определяется по формуле (2)

 

 

 

Вычисляем по формуле (9) массу алюминатного раствора

 

 

 

 

Составляем системы уравнений для определения объема репульпированного шлама, который подается в первый гидросмеситель Vреп.шлам1 – м3, и объема слива со второго промывателя, который подается в первый гидросмеситель – х, м3.

 

 

 

 

 

 

 

х = 502,694 м3

Vреп.шлам1 = 638 м3

 

По полученным данным составляем систему уравнений для определения объема промывной воды Vпр.воды – м3, и объем шлама, выходящего из-под конуса первого промывателя Vшлам2 – м3

 

 

 

 

 

Vпр.воды = 412,099 м3

Vшлам2 = 225,901 м3

 

где 254 – содержание твердого в шламе первого ряда, г/л.

 

По формуле (5) определяем содержание твердого материала в промывной воде

 

 

 

Определяем объем твердой фазы в промывной воде по формуле (7)

 

 

 

По формуле (8) вычисляем объем жидкой фазы в промывной воде

 

 

Для определения массы жидкой фазы в промывной воде найдем её плотность методом интерполяции по формуле (10). Известно что, при Ств.пульпе1 = 244 г/л плотность составляет ρжид.фазы1 = 1120 кг/м3, а при Ств.пульпе2 = 279 г/л плотность составляет ρжид.фазы2 = 1150 кг/м3. Необходимо определить плотность при Ств.пульпе = 254 г/л.

 

 

 

кг/м3

 

Масса жидкой фазы в промывной воде определяется по формуле (4)

 

 

 

Вычисляем по формуле (9) массу промывной воды

 

 

 

По данной системе определяем объем репульпированного шлама, подаваемого во второй промыватель и объем слива со третьего промывателя, который подается во второй гидросмеситель – у, м3.

 

 

 

 

 

y = 879,481 м3

Vреп.шлам2 = 1105,382 м3

 

По полученным данным составляем систему уравнений для определения объема слива Vслив3 – м3, и объема шлама, выходящего из-под конуса второго промывателя Vшлам3 – м3.

 

 

 

 

Vслив3 = 813,02 м3

Vшлам3 = 292,362 м3

 

где 340 – содержание твердого в шламе второго ряда, г/л.

 

По данной системе определяем объем репульпированного шлама, подаваемого в третий промыватель и объем горячей воды, подаваемой в третий гидросмеситель z – м3.

 

 

 

 

 

z = 812,117 м3

Vреп.шлам3 = 1104,479 м3

 

Найдем содержание NaOH в горячей воде

 

 

отсюда х = 6,4 г/л.

 

Для определения массы горячей воды найдем её плотность методом интерполяции по формуле (10). Известно что, при С1 = 6,040 г/л плотность составляет ρ1 = 1005 кг/м3, а при С2 = 10,56 г/л плотность составляет ρ2 = 1010 кг/м3. Необходимо определить плотность при С = 6,4 г/л.

 

 г/л

 

Находим массу горячей воды, поступающей в третий гидросмеситель по формуле (4)

 

 

 

По формуле (5) находим массу твердой фазы в горячей воде

 

 

 

Значит, массу жидкой фазы находим по формуле (6)

 

 

 

Составим систему уравнений для определения объема красного шлама Vкр.шлам – м3.

 

 

 

Vкр.шлам = 275,889 м3

Vслив4 = 828,59 м3

 

По формуле (5) определяем содержание твердого материала в красном шламе

 

 

 

где 360 – содержание твердого в шламе третьего ряда

 

Определяем объем твердой фазы в красном шламе по формуле (7)

 

 

 

Вычисляем по формуле (9) массу красного шлама

 

 

 

Для определения массы жидкой фазы в красном шламе найдем её плотность методом интерполяции по формуле (10). Известно что, при Ств.пульпе1 = 295 г/л плотность составляет ρжид.фазы1 = 1040 кг/м3, а при Ств.пульпе2 = 387 г/л плотность составляет ρжид.фазы2 = 1060 кг/м3. Необходимо определить плотность при Ств.пульпе = 360 г/л.

 

 кг/м3

 

Масса жидкой фазы в промывной воде определяется по формуле (4)

 

 

 

Вычисляем по формуле (9) массу красного шлама

 

 

 

Сводим в таблицу 1 материальный баланс узла сгущения и промывки красного шлама

Таблица 1 – Материальный баланс

Приход	Масса, кг	Расход	Масса, кг
Разбавленная пульпа	848540	Алюминатный раствор	635934,145
В том числе:     жид.фаза     тв.фаза	791120 57420	В том числе:     жид.фаза     тв.фаза	635883,875 50,27
Горячая вода	816502,432	Красный шлам	351335,656
В том числе:     H2O     Na2Oобщ	812441,847 4060,585	В том числе:     жид.фаза     тв.фаза	252015,616 99320,04
		Пром.вода	465284,045
		В том числе:     жид.фаза     тв.фаза	465242,836 41,209
		Раствор обескремнивание	212488,586
Итого	1665042,432	Итого	1665042,432

 

 

 

4.2 Тепловой баланс

 

Исходные данные: теплоемкость раствора С=3,68 кДж/кг·0С, теплоемкость твердого материала С=0,96 кДж/кг·0С, температура на входе и выходе равна 95 0С.

Тепловой баланс сводим на основе материального баланса.

Разница между температурой разбавленной пульпы, поступающей на узел, и температурой разгрузочных продуктов незначительна, следовательно, принимаем их одинаковыми. В расчете не учитываем теплопотери и не предусматриваем отвод тепла.

 

Количество теплоты определяем по формуле (11)

 

 

 

Определяем количество теплоты, поступающей с разбавленной пульпой

 

 

 

 

 

Определяем количество теплоты, поступающей с горячей водой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем количество теплоты уносимой с промывной водой

 

 

 

 

 

Определяем количество теплоты уносимой с красным шламом

 

 

 

 

 

Сводим в таблицу 2 тепловой баланс узла сгущения и промывки красного шлама

 

Таблица 2 – Тепловой баланс

Приход	Тепло, кДж	Расход	Тепло, кДж
Разбавленная пульпа	281812256	Алюминатный раствор	222309587,3
В том числе:     жид.фаза     тв.фаза	276575552 5236704	В том числе:     жид.фаза     тв.фаза	222305002,7 4584,624
Горячая вода	284399995,1	Красный шлам	97162647
В том числе:     H2O     Na2Oобщ	284029669,7 370325,352	В том числе:     жид.фаза     тв.фаза	88104659,35 9057987,648
		Пром.вода	162662653,8
		В том числе:     жид.фаза     тв.фаза	162648895,5 3758,261
Итого	566212251,1	Итого	482134888,1

 

 

 

 

4.3 Расчет основного оборудования

 

4.3.1 Расчет сгустителя.

Определяем площадь осаждения сгустителя по формуле (12)

 

 

 

где θр – θсг - ж:т в разбавленной и сгущенной пульпах;

      ρ – плотность  раствора, кг/м3;

      Gш – масса шлама, т/сутки;

      ω0 – скорость осаждения частиц, ω0 = 0,15 [13, т. 77, с. 162], м/ч;

       η –  коэффициент использования сгустителя, η = 0,95.

 

Часовое количество шлама равно Gш = 264803 кг/ч, тогда суточное количество шлама будет равно

 

Gш = 264803/1000 · 24 = 6355,3 т/сутки

 

Подставляя значения в формулу (12) находим площадь осаждения

 

 

 

Для сгущения используется три однокамерных сгустителей. Диаметр каждого определяется по формуле (13)

 

 

 

 

Принимаем диаметр сгустителя равный 40 м.

5.3.2 Расчет промывателей.

Определяем площадь осаждения для каждой промывки по формуле (12). Скорость осаждения частиц принимаем в соответствии с [13 т. 77, с. 162]

 

 

 

 

 

 

 

Опрделим диаметр промывателя по формуле (13)

 

 

 

Это очень большой промыватель, поэтому принимаем к установке на каждой ступени промывки по два промывателя. Тогда диаметры каждого промывателя будут равны

 

 

 

 

 

 

 

На основании результатов принимаем к установке промыватели диаметром 20 м. Общее их число равно 4 шт. Высота первого яруса 2 м, каждого последующего 1,8 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

В данном курсовом проекте была рассмотрена основная классификация способов производства глинозема, в особенности метод Байера. На основании этого метода был произведен расчет нитки сгущения и промывки красного шлама.

Выполнены расчеты материального и теплового балансов процесса, расчеты основного оборудования. По расчетам определили тип сгустителя: ЦН-40.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

 

1 Доманский И. В. Машины  и аппараты химических производств. Примеры и задачи/ И. В. Доманский, В. П. Исаков, Г. М. Островский,           В. Н. Соколов. – Ленинград : Машиностроение, 1982. – 384 с.

2 Дытнерский Ю. И. Процессы  и аппараты химической технологии : Учебник для вузов/ Ю. И. Дытнерский. – М. : Химия, 1995. – 440 с.

3 Еремин Н. И. Процессы  и аппараты глиноземного производства/      Н. И.Еремин, А. Н. Наумчик, В. Г. Казаков. – М. : Металлургия, 1980. – 360 с.

4 Жужиков В. А. Теория и  практика разделения суспензий/                   В. А. Жужиков. – М. : Химия, 1971. – 440 с.

5 Касаткин А. Г. Основные  процессы и аппараты химической  технологии/ А. Г. Касаткин, А. А. Вексер. – М. : Химия, 1961. – 830 с.

6 Лайнер А. И. Производство  глинозема/ А. И. Лайнер. – М. : Металлургиздат, 1961. – 310 с.

7 Лощинский А. А. Основы  конструирования и расчета химической  аппаратуры/ А. А. Лощинский, А. Р. Толчинский. – М. : Машиностроение, 1963. – 360 с.

8 Малиновская Т. А. Разделение суспензий в химической промышленности/ Т. А. Малиновская, И. А. Кобринский. – М. : Химия, 1983. – 264 с.

9 Ни Л. П. Производство  глинозема. Справочник/ Л. П. Ни,                   В. Л. Райзман, О. Б. Халяпина. – Алматы : 1998. – 356 с.

10 Павлов К. Ф. Примеры  и задачи по курсу процессов  и аппаратов химической технологии/ К. Ф. Павлов, А. А. Носков, П. Г. Романков. – Ленинград : Химия, 1987. – 576 с.

11Ни Л. П. Физико-химия  гидрощелочных способов производства  глинозема/ Л. П. Ни, Л. Г. Романов. – Алматы : 1975. – 351 с.

12 Поникаров И. И. Машины  и аппараты химических технологий: Учебник для вузов/ И. И. Поникаро, О. А. Перелыгин, В. Н. Доронин,         М. Г. Гайнуллин. – М. : Машиностроение, 1989. – 368 с.

13 Самарянова Л. Б. Технологические  расчеты в производстве глинозема/ Л. Б. Самарянова, А. И. Лайнер. – М. : Металлургия, 1981. – 280 с.

14 Флореа О. Расчеты по  процессам и аппаратам химической  технологии/ О. Флореа, О. Смигельский. – М. : Химия, 1971. – 448 с.