Решение задачи 8.1 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова

Решение задачи 8.1 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова

8.1. Построить треугольную диаграмму равновесия для системы вода - уксусная кислота - этиловый эфир при 25 °С, пользуясь данными табл. 8.4. Сравнить полученную диаграмму с диаграммой X, Y - z, Z. (см. пример 8.8).

Купить эту задачу за 300 рублей онлайн

Прошу обратить внимание, что при покупке решений задач по ПАХТ на сайте

Вам в почту приходит не сам файл решения, а ссылка на файл решения, который нужно скачать по этой ссылке СНАЧАЛА НА ЖЕСТКИЙ ДИСК своего компьютера.

Открывать и просматривать решения задач нужно с жесткого диска своего компьютера.

Файл решения приходит к Вам в трёх вариантах:

1 - ссылка - это формат ПДФ.

2 - ссылка - это архив, который нужно распаковать и уже там будет решение в ворде.

3 - ссылка - это архив, который нужно распаковать и уже там будет решение в ПДФ.

Если у Вас нет опыта оплаты и получения заказа через платежную систему «Робокасса», то Вы можете посмотреть видеролик на этой странице, где эта процедура подробно рассмотрена.

Если у Вас возникли вопросы и что-то не получается

Вы всегда можете задать вопрос через форму обратной связи задать вопрос

Получение калиевой селитры (KNO3) конверсионным методом основано на методе обменного разложения нитрата натрия (NaNO3) и хлористого калия (KCl) в выпарном аппарате и отделение выпавшей в осадок поваренной соли (NaCl) от раствора калиевой селитры.
Техническая калиевая селитра (нитрат калия) представляет собой безводную кристаллическую соль белого цвета. Техническая калиевая селитра содержит 99,9-99,7% KNO3. Ее применяют во многих отраслях промышленности и в сельском хозяйстве. Продукт высшего сорта используют в производстве электровакуумного и оптического стекла, для обесцвечивания и осветления хрустальных и технических стекол. Калиевая селитра входит в состав дымных порохов и пиротехнических композиций, используется для производства эмалей, закалки металлов и т.д.
Калиевая селитра является ценным безбалластным удобрением, содержащим калий и азот. Наибольший эффект достигается при внесении ее под культуры, отрицательно относящиеся к хлору: сахарная свекла, виноградники, табак, садовые и ягодные культуры, цитрусовые и др. Вследствие высокой стоимости и дефицитности калиевая селитра пока в сельском хозяйстве имеет ограниченное применение, в основном для гидропоники.
Калиевая селитра – сильный окислитель, способна с твердыми горючими веществами образовывать взрывчатые вещества. При нагревании выше +533°С калиевая селитра разлагается на нитрит калия и кислород.
Молекулярный вес KNO3=101,103 г/моль; плотность при 289°К =2,11 т/м3; температура плавления=337°С, насыпной вес KNO3=0.93÷0.97 т/м3.
Калиевая селитра нашла применение во многих отраслях народного хозяйства: в стекольном производстве для оптического стекловарения, в электронной промышленности, для получения изделий из хрусталя, в металлургии, в машиностроении для закалки сталей, в пищевой промышленности, в ракетной технике и других отраслях, а также широко применяется в сельском хозяйстве в качестве удобрений.
Калиевая селитра выпускается трех сортов – марка «А», «Б», «В».
Калиевая селитра встречается в природе в виде небольших залежей. Получение KNO3 нейтрализацией азотной кислоты или при абсорбции оксидов азота гидроксидом калия либо поташем применяется редко из-за высокой стоимости этих щелочных реагентов.
Технологический процесс получения калиевой селитры состоит из следующих стадий:
-растворение хлористого калия в растворе нитрата натрия, фильтрация полученного раствора;
-обменное разложение (конверсия) хлористого калия и нитрата натрия в реакторе выпарном аппарате;
-отделение выпавшего в осадок хлористого натрия от раствора калиевой селитры;
-первичная кристаллизация калиевой селитры из раствора, растворение (распарка) кристаллов калиевой селитры;
-вторичная кристаллизация калиевой селитры из раствора, промывка кристаллов на центрифуге;
-сушка калиевой селитры;
-упаковка готового продукта.
Получение калиевой селитры осуществляется при непрерывном процессе с использованием высокопроизводительного оборудования.
Решение задачи 8.1 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова
8.1. Построить треугольную диаграмму равновесия для системы вода - уксусная кислота - этиловый эфир при 25 °С, пользуясь данными табл. 8.4. Сравнить полученную диаграмму с диаграммой X, Y - z, Z. (см. пример 8.8).
Физико-химические основы получения калиевой селитры.
Производственный процесс получения калиевой селитры, в основе которого лежит превращение KCl + NaNO3 → NaCl + KNO3, протекает по циклу. Повышение производительности процесса связано не только с выбором оптимальных параметров цикла, но и с разработкой оптимальной схемы его осуществления. Первая стадия этого процесса (кристаллизация хлорида натрия) сопровождается упариванием кипящего при постоянном давлении раствора. Правильное описание и расчет этой стадии могут быть проведены с использованием изобарических сечений диаграммы состояния четверной системы К+, Na+, Cl-, NO3-, - H2O, поскольку при кипении под постоянным давлением непрерывно изменяется состав, а значит, и температура раствора в комбинации с данными по изотермическим сечениям. Для расчета конверсионного цикла на квадрат составов наносятся проекции изобарического и одного из изотермических сечений.
Пусть оборотный (маточный) раствор, оставшийся после кристаллизации нитрата калия при 50 оС, характеризуется точкой изотермического сечения а. Точка а является конечной точкой луча Ава, передающего на отрезке ва процесс кристаллизации нитрата калия во время охлаждения раствора. В начале кристаллизации солевой состав этого раствора определяется точкой изобарического сечения в. Перед кристаллизацией к нему добавляется такое количество воды, чтобы он при охлаждении насытился второй солью ( в рассматриваемом случае хлоридом натрия) лишь при заданной температуре, которая соответствует выбранному изотермическому сечению. В свою очередь, раствор, определяющийся точкой в, получен в результате упаривания воды и кристаллизации хлорида натрия из кипящего раствора с. Точка с принадлежит изобарическому сечению и лежит на луче упаривания Всв. Раствор с – исходный раствор для упаривания. Он получается при добавлении к оборотному раствору а эквимолекулярной смеси хлорида калия и нитрата натрия, характеризующийся точкой d. Рассчитанный таким образом цикл, благодаря использованию изобарического сечения отвечает реальным производственным процессам. На основе использования изобарических и изотермических сечений диаграмм четверной системы установлена зависимость технологических показателей конверсионных циклов от их параметров.
На основании результатов анализа промышленных растворов построен цикл конверсии и кристаллизации с использованием диаграмм состояния в косоугольных координатах.
Решение задачи 8.1 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова
8.1. Построить треугольную диаграмму равновесия для системы вода - уксусная кислота - этиловый эфир при 25 °С, пользуясь данными табл. 8.4. Сравнить полученную диаграмму с диаграммой X, Y - z, Z. (см. пример 8.8).
Описание технологической схемы
Технологический процесс производства калиевой селитры конверсионным методом состоит из следующих стадий:
- растворение хлористого калия в растворе нитрата натрия, фильтрация
полученного раствора;
- обменное разложение (конверсия) хлористого калия и нитрата натрия в реакторе
выпарном аппарате;
- отделение выпавшего в осадок хлористого натрия от раствора калиевой селитры;
- первичная кристаллизация калиевой селитры из раствора, растворение (распарка)
кристаллов калиевой селитры;
- вторичная кристаллизация калиевой селитры из раствора, промывка кристаллов на
центрифуге;
- сушка калиевой селитры;
- очистка отработанного воздуха, выбрасываемого в атмосферу;
- вспомогательные стадии.
Растворение хлористого калия в растворе нитрата натрия, фильтрация полученного раствора.
Раствор нитрата натрия с массовой концентрацией NaNO3 не менее 400 г/дм3 из корпуса 449 по трубопроводу периодически подается в сборник нефильтрованного
раствора 1.
Из сборника 1 раствор нитрата натрия насосам 2 подается в растворитель хлористого калия 3(1). Сюда же подается конденсат сокового пара для разбавления раствора нитрата натрия. Хлористый калий поставляется автотранспортом из Березниковского рудоуправления № 1 или №4 и выгружается на склад, где хранится навалом. При помощи погрузочной машины хлористый калий подается на передвижной конвейер. Затем хлористый калий поступает в гидротранспортер, в котором захватывается раствором нитрата натрия, подаваемым насосом 8 и подается в растворитель 3(1) до содержания массовой концентрации KCl от 260 до 350 г/дм3 . Растворитель хлористого калия 3(1) снабжен мешалкой. Процесс растворения ведется при температуре раствора от плюс 80 до плюс 90 оС, поддерживаемой подачей пара давлением от 0,3 до 0,4 МПа в рубашку растворителя 3(1). Из растворителя 3(1) приготовленный раствор хлористого калия и нитрата натрия насосам 4 непрерывно подается на фильтр-пресс 5. Отфильтрованный от механических примесей и шлама раствор хлористого калия и нитрата натрия поступает в сборник фильтрованного раствора 6, где поддерживается температура от плюс 40 до плюс 90 оС за счет подачи пара давлением от 0,3 до 0,4 МПа в рубашку сборника.
Обменное разложение (конверсия) хлористого калия и нитрата натрия в реакторе – выпарном аппарате.
Исходный раствор из сборника 6 насосами 7 непрерывно подается в выпарной аппарат 22 сверху через распределительное кольцо с отверстиями, которое расположено в верхней части сепаратора выпарного аппарата. В выпарном аппарате происходит процесс конверсии и упаривания раствора с выделением в твердую фазу хлористого натрия. Процесс конверсии в выпарном аппарате описывается уравнением:
NаNО3 + КСl → KNO3 + NаСl.
Процесс конверсии в выпарном аппарате ведется при температуре от плюс 120 до плюс 138 оС и атмосферном давлении.
Раствор циркулирует в системе: греющая камера 23 – выпарной аппарат 22 – греющая камера 23 с помощью циркуляционных насосов 24.Выпарная установка состоит из выпарного аппарата 22 и выносной греющей камеры 23. Выпарной аппарат представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат переменного сечения. В средней части аппарата имеется отстойная камера, служащая для вывода осветленного маточного раствора. Центральная труба в нижней части выполнена в виде струйного насоса. Выпарной аппарат имеет два контура циркуляции. Во внешнем контуре осветленный маточный раствор засасывается циркуляционным насосом 24 из отстойной зоны, проходит по трубопроводам греющей камеры 23 и подается в сопло струйного насоса. Кинетическая энергия струи в центральной трубе аппарата преобразуется в статический напор, обеспечивающий циркуляцию суспензии по замкнутому контуру внутри аппарата. Раствор в выносной греющей камере 23 нагревается до температуры от плюс 130 до плюс 160 оС за счет подачи пара давлением от 0,7 до 0,8 МПа в межтрубное пространство греющей камеры.
Решение задачи 8.1 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова

8.1. Построить треугольную диаграмму равновесия для системы вода - уксусная кислота - этиловый эфир при 25 °С, пользуясь данными табл. 8.4. Сравнить полученную диаграмму с диаграммой X, Y - z, Z. (см. пример 8.8).

Упаренный раствор с температурой от плюс 115 до плюс 135 оС выводится из нижней части сепаратора выпарного аппарата 22 в сборник с мешалкой 25.
В сборнике 25 поддерживается температура от плюс 100 до плюс 120 оС за счет подачи пара давлением от 0,3 до 0,4 МПа в рубашку сборника.
Соковый пар, образующийся при испарении раствора в сепараторе выпарного аппарата 22, поступает в центробежную ловушку 34. Ловушка 34 предназначена для улавливания капель раствора, уносимых с соковым паром. Капли раствора отделяются и стекают в сборник 25, а соковый пар поступает поверхностные конденсаторы, где конденсируется. Инертные газы выбрасываются через общий воздушник в атмосферу.
Отделение выпавшего в осадок хлористого натрия от раствора калиевой селитры.
Из нижней части сборника 25 раствор поступает на центрифуги, где отделяется выпавший в осадок хлористый натрий от упаренного маточного раствора калиевой селитры. Маточный раствор самотеком поступает в сборник упаренного раствора 29, где поддерживается температура от плюс 95 до плюс 110 оС за счет подачи пара давлением от 0,3 до 0,4 МПа в рубашку сборника. Кристаллы, отложенные на ситах центрифуг 26, промываются паровым конденсатом или конденсатом сокового пара.
Кристаллы хлористого натрия после центрифуг 26 поступаю в винтовые реверсивные питатели, далее в бункера и по мере накопления бункеров посредством ленточных конвейеров подаются для погрузки на автотранспорт потребителя.
Первичная кристаллизация калиевой селитры из раствора, растворение (распарка) кристаллов.
Маточный раствор калиевой селитры из сборника 29 насосам 30 непрерывно подается в кристаллизатор первой ступени 31. Кристаллизатор по своей конструкции и принципу работы аналогичен выпарному аппарату 22, только без греющей камеры. Раствор циркулирует в системе: сепаратор кристаллизатора – циркуляционный насос 32 – центральная труба – сепаратор кристаллизатора.
В кристаллизаторе первой ступени раствор охлаждается до температуры плюс 48 - плюс 70оС за счет самоиспарения под разрежением от 0,087 до 0,090 МПа с образованием первичных кристаллов калиевой селитры.
Суспензия калиевой селитры выводится из нижней части сепаратора
кристаллизатора 31 через фонарь в отстойники 33 и далее на центрифугу 35, где происходит отделение кристаллов от маточного раствора. Маточный раствор калиевой селитры после центрифуг 35 самотеком поступает в сборник маточного раствора. Соль после центрифуг 35 поступает в распарник 36, куда для растворения первичных кристаллов калиевой селитры подается слабый промывной раствор калиевой селитры.
Раствор калиевой селитры из верхней части распарника 36 самотеком поступает в сборник 92, где поддерживается температура от плюс 95 до плюс 115 ºС за счет подачи пара давлением от 0,3 до 0,4 МПа в рубашку сборника.

Вторичная кристаллизация калиевой селитры из раствора, промывка кристаллов на центрифуге.
Из сборника 92 раствор калиевой селитры насосами 37 непрерывно подается в кристаллизатор второй ступени 39. Кристаллизатор представляет собой аппарат, снабженный двумя внутренними отстойными зонами и центральной циркуляционной трубой. Осветленная суспензия, содержащая мелкие кристаллы, выйдя из отстойных камер через переливные сосуды 96 поступает на всас циркуляционных насосов 40, смешивается с исходным раствором калиевой селитры и подается в сепаратор кристаллизатора, где за счет самоиспарения под разрежением от 0,087 до 0,095 МПа охлаждается до температуры плюс 45 - плюс 64ºС и перенасыщается по калиевой селитре.
Часть потока суспензии из нижней части кристаллизатора 39, куда опускаются более крупные кристаллы, выводится из кристаллизатора для отделения кристаллов калиевой селитры. Из кристаллизатора 39 сгущенная суспензия поступает на центрифуги 43, где кристаллическая калиевая селитра отделяется от маточного раствора и промывается паровым конденсатом.
Отфугованная и промытая калиевая селитра посредством винтовых питателей подается в сушилку «в кипящем слое» 46. Вторичный маточный раствор после центрифуг 43 самотеком поступает в сборник.
Сушка калиевой селитры.
Сушка калиевой селитры осуществляется в сушилках «кипящего слоя» 46. Сушилка «кипящего слоя» представляет собой аппарат, разделенный регулирующей перегородкой на две камеры. Днище сушилки выполнено из шпальтовой сетки. Влажная соль при помощи верхнего шлюзового питателя непрерывно подается во входную камеру, в низ которой вентиляторами подается воздух, подогретый до температуры от плюс 120 до плюс 190 ºС за счет подачи подогретого пара давлением от 1,1 до 1,2 МПа в межтрубное пространство подогревателя.
Просушенная соль калиевой селитры выгружается из сушилки 46 через нижний шлюзовый питатель. Сюда же, по трубопроводу с отверстиями, который расположен перед перегородкой на выходе, подается сжатый технологический воздух для удаления мелких комков соли, образовавшихся в процессе сушки. Готовый продукт после сушилки 46 посредством ленточных конвейеров и ковшовых элеваторов подается в корпус 449 для упаковки, складирования и отгрузки.
Описание устройства и принцип действия основного аппарата
Выпарной аппарат состоит из следующих основных элементов: теплообменника-греющей камеры; парового пространства, в котором происходит выделения из раствора от вторичных паров, -сепаратора; устройства для отделения брызг раствора от вторичного пара. Выпарной аппарат представляет собой вертикальный аппарат переменного сечения. В средней части аппарата имеется отстойная камера, служащая для вывода осветленного раствора. Центральная труба в нижней части выполнена в виде струйного насоса. Выпарной аппарат имеет два контура циркуляции. Во внешнем контуре осветленный маточный раствор засасывается циркуляционным насосом из отстойной зоны, проходит по трубопроводам греющей камеры и подается в сопло струйного насоса. Кинетическая энергия струи в центральной трубе аппарата преобразуется в статический напор, обеспечивающий циркуляцию суспензии по замкнутому контуру внутри аппарата.
Отходы производства калиевой селитры
Сточные воды
Процесс производства калиевой селитры конверсионным методом осуществляется с большим потреблением охлаждающей воды, которая расходуется для конденсации сокового пара, охлаждения сальников и подшипников насосов, охлаждения масла в центрифугах. Конденсация сокового пара осуществляется в кожухотрубных аппаратах, исключающих попадание продукта в воду. Отработанная вода самотеком возвращается в цикл.
Вода с сальниковых уплотнений центробежных насосов, после вакуум-насосов и маслохолодильников центрифуг с содержанием загрязняющих веществ не более ПДК сливается в промливневую канализацию. Количество стоков 4 м3 на 1 тонну калиевой селитры.
При аварийных проливах из аппаратов и коммуникаций в отделении предусмотрен их сбор посредством траповой канализации в дренажный сборник. Скопившийся раствор погружным насосом откачивается в сборники и используется для дальнейшей переработки.
Твердые и жидкие отходы
Отходами производства калиевой селитры конверсионным методом являются:
Паровой конденсат, образующийся в результате конденсации водяного пара в процессе теплоотдачи в выпарных аппаратах, подогревателях, паровых рубашках сборников, используется для промывки центрифуг.
Конденсат сокового пара используется на собственные нужды производства. В период получения и отгрузки хлористого натрия в твердом виде, используется для растворения кальцинированной соды.
Шлам с фильтр-прессов и сборников.
В результате содержания в содовом растворе и хлористом калии механических примесей (глина, песок и т.д.) в сборниках и емкостях, в растворах калиевой селитры, натриевой селитры и хлористого калия образуется осадок. Такой же осадок откладывается на фильтровальных перегородках фильтр-прессов. Чистка сборников и емкостей производится, как правило, один раз в год в остановочный ремонт. Чистка фильтр-прессов производится периодически в течение всего года. Образовавшийся шлам вывозится для захоронения в мешках на свалку.
Сметки калиевой селитры.
Образуются при чистке воздуховодов, вентиляторов, конвейеров, а также при транспортировке и погрузке готового продукта. Растворяются конденсатом сокового пара в дренажном сборнике и откачиваются в сборники для дальнейшей переработки.
Кристаллический хлористый натрий после центрифуг, с массовой долей NaCl не менее 95 % и поступает в бункер для накопления, а затем отправляется потребителям.
Очистка выбросов
Отработанный воздух после сушилок с массовой концентрацией калиевой селитры до 400 мг/м3 поступает в пылеуловитель, далее направляется в промыватель. Осажденная пыль калиевой селитры из нижней части пылеуловителя выводится на ленточный конвейер и поступает в бункер готового продукта в корпус. Воздух из пылеуловителя поступает в промыватель, где он очищается от пыли калиевой селитры до массовой концентрации не более 20 мг/м3. Промывной раствор из промывателя по мере насыщения по калиевой селитре выводится в распарник. Очищенный воздух выбрасывается вентилятором в атмосферу через выхлопную трубу на высоте 21 м. Количество выбросов 5074 м3 на 1 тонну калиевой селитры.
Запыленный воздух от мест пересыпки ленточных конвейеров и затаривания готового продукта отсасывается вентилятором через виброциклон. Осажденная пыль калиевой селитры из нижней части виброциклона выводится на ленточный конвейер и направляется в бункер готового продукта. Очищенный воздух с массовой концентрацией калиевой селитры не более 20 мг/м3 выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу на высоте 21 м. Количество выбросов 1296 м3 на одну тонну калиевой селитры.
Запыленный воздух от мест пересыпки калиевой селитры ленточных конвейеров, элеватора, грохота, измельчителя отсасывается вентилятором через виброциклон. Осажденная пыль калиевой селитры из нижней части виброциклона выводится на ленточный конвейер и поступает в бункер готового продукта. Очищенный воздух с массовой концентрацией пыли калиевой селитры не более 20 мг/м3 выбрасывается в атмосферу через трубу высотой 36 м. Количество выбросов 2667 м3 на одну тонну калиевой селитры.
Заключение
В курсовом проекте сделан литературный обзор, где приведен анализ известных технологий получения калиевой селитры. Проведен термодинамический анализ, в результате чего определены оптимальные условия ведения процесса получения калиевой селитры.
Рассчитаны материальный баланс.. Разработаны мероприятия по экологичности производства и защите окружающей среды за счет очистки промышленных стоков, выбросов в атмосферу, нейтрализации твердых отходов.