Расчет количества глауберовой соли и сульфата натрия

При полной регенерации осадительной ванны на каждую тонну волокна требуется удалить 357 кг. Сульфата натрия безводного, или в воде глауберовой соли – 858, 2 кг.

В расчете на 120 т в сутки волокна удаляется безводного сульфата натрия: 357 * 120 = 42840 кг/сутки, или

что соответствует количеству глауберовой соли:

= 4047, 7

где 322 и 142 – молекулярные массы Na2SO4 * 10 H2O и Na2SO4 соответственно.

Количество ванны, направляемой на кристаллизацию. Согласно производственных данных при кристаллизации с каждого м3 ванны удаляется 100 кг сульфата натрия в виде безводного сульфата. Требуется направить на кристаллизацию осадительной ванны:

, или 1785/100=17, 85 м3/ч

Состав осадительной ванны, поступающей на кристаллизацию:

H2SO4 – 110 – 150 г/л 2 г/л

Na2SO4 – 320 20 г/л

ZnSO4 – 13-16 г/л

Плотность – 1, 27 - 1, 34 г/см3

(согласно норме технологического режима), или принятой для расчета:

H2SO4 – 150 г/л

Na2SO4 – 320 г/л

ZnSO4 –16 г/л

Вода – 854 г/л

1340 г/л

Содержание компонентов в осадительной ванне, поступающей на кристаллизацию:

H2SO4: 150 * 17, 85 = 2677, 5 кг/ч;

где 17, 85 м3/ч – объем осадительной ванны, поступающей на кристаллизацию:

Na2SO4 – 320 * 17, 85 = 5712 кг/ч

ZnSO4 –16 * 17, 85 = 285, 6 кг/ч

H2O – 854 * 17, 85 = 15234, 9 кг/ч

Итого: 23919 кг/ч

В процессе кристаллизации из ванны выкристаллизовывается 100 кг/м3 ванны безводного сульфата натрия, что составит:

100 * 17, 85 = 1785 кг/ч Na2SO4, или

= 4047, 68 кг/ч Na2SO4 * 10 H2O

С глауберовой солью уносится воды:

4047, 68 – 1785 = 2262, 68 кг/ч

Содержание компонентов в осадительной ванне (маточном растворе), поступающий на плавку (обезвоживание в плавильном котле):

H2SO4 – 2677, 5 кг/ч

Na2SO4 – 5712 – 1785 = 3927 кг/ч

ZnSO4 – 285, 6 кг/ч

H2O – 15243, 9 – 2262, 68 = 12981, 22 кг/ч

Итого: 14810, 22 кг/ч

Состав осадительной ванны (маточного раствора) после кристаллизации глауберовой соли:

H2SO4 – 2677, 5 кг/ч или 13, 47% масс.

Na2SO4 –3927, 0 кг/ч или 19, 76 % масс.

ZnSO4 – 285 кг/ч или 2, 20 % масс.

H2O – 12381, 22 кг/ч или 64, 57 % масс.

Итого: 19870, 22 кг/ч или 100 % масс.

Таблица материального баланса глауберовой соли (Na2SO4 * 10 H2O)

 

 

Таблица 2

Приход		Расход
Статья	Количество, кг/ч	Статья	Количество, кг/ч
1. Осадительная ванна на входе в кристаллизаторы		1.Маточный раствор
H2SO4	2677, 5	H2SO4	2677, 5
Na2SO4	5712, 0	Na2SO4	3927, 0
ZnSO4	285, 6	ZnSO4	285, 6
H2O	15243, 9	H2O	12981, 22
		2. Кристаллы глауберовой соли	4047, 68
Итого	23919, 0	Итого	23919, 0

 

 

Объем маточного раствора:

= 14, 829 м3 /ч

где 1340 кг/м3 – плотность раствора.

Состав маточного раствора:

H2SO4 – = 180, 6 г/л

Na2SO4 – = 264, 8 г/л

ZnSO4 – = 19, 2 г/л

H2O – = 875, 4 г/л

Итого: 1340 г/л

 

Тепловой расчет

Тепловой расчет процесса выполняем на 1 т мирабилита.

Приход тепла:

Физическое тепло раствора по формуле (1):

Q=m•c·t, (1)

где: m - маса вещества, кг;

с - средняя теплоемкость этого вещества, кДж/(кг·град);

t - температура, град.

Q₁ = 1590, 4·2, 8·30=133 593 кДж,

где 2, 8 – сульфата натрия (кДж/(кг•град).

Физическое тепло мирабилита рассчитывается по формуле (1):

Q₂ = 214, 6·2, 05·50= 21997 кДж

где 2, 05 - средняя теплоемкость сульфата натрия, (кДж/(кг·град).

Теплоту образования мирабилита в 50%-ном растворе находим по графику.

Q₃==1312500 кДж

Общий приход тепла:

Q_пр = Q₁+ Q₂+ Q₃ = 133 593+21 997+1312500 = 1468090 кДж.

Расход тепла:

Тепло, уносимое мирабилитом(по формуле 1)

Q₁¹ = 1428, 5•2, 0·120 = 342 840 кДж,

где 2, 0 - теплоемкость 70 %- ого мирабилита.

Тепло, расходуемое на испарение воды

Q₂¹ = 366, 9•2670•= 979623 кДж,

где 2670 - энтальпия образования водяного пара, кДж/кг.

Пренебрегаем теплом, уносимым с потерями сульфата натрия.

Тогда общий расход тепла (без тепловых потерь):

Q_расх= Q₁¹+ Q₂¹ = 342840 + 979623 = 1322463 кДж

Потери тепла могут быть подсчитаны, как разность между приходом и расходом тепла:

Q_пр- Q_расх= 1468124-1322463 = 145627 кДж

По отношению к приходу тепла это составляет = 9, 9%, что соответствует потерям тепла, наблюдаемым в практическом производстве.

Таблица  теплового баланса глауберовой соли (Na2SO4 * 10 H2O)

Таблица 3

Приход	кДж	Расход	кДж
1.Физическое тепло сульфата натрия 2.Физическое тепло мирабилита 3.Тепло реакции	133 593   21 997   1312500	1.Тепло, уносимое мирабилитом 2.Тепло, пошедшее на испарение воды 3.Потери тепла	342 840   979 623   145 627
Всего:	1 468 090	Всего:	1468090

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: