Производство сульфата алюминия из гидроксида алюминия и серной кислоты - Курсовая работа

Описание технологической схемы процесса Характеристика отходов, проблемы их обезвреживания и полезного использованияПри производстве очищенного сернокислого алюминия растворением в серной кислоте гидроксида алюминия (или оксида алюминия ) процесс осуществляют следующим способом. Перемешивание ведут острым паром, поддерживая температуру на уровне 11О - 120 °C, и заканчивают его через 20-30 мин, когда количество свободной серной кислоты в пробе реакционной массы станет меньше 0,1 % масс. Реакционную массу, содержащую от 13,6 до 15 % мас Al20з (в виде сульфата алюминия), для ускорения последующей кристаллизации охлаждают в реакторе до t = 95°C, продувая через нее в течение 10 мин. воздух. При варке неочищенного сернокислого алюминия или коагулянта из сырой глины в ряде случаев получаются сравнительно низкие выходы Al203 и низкое содержание Al203 в продукте при повышенной его кислотности, что связано с содержанием в глинах полевошпатовых пород. В этом отношении большими преимуществами обладает способ получения коагулянта из сырых глин спеканием с серной кислотой, дающий возможность получать коагулянт с более высоким содержанием Al203 и лучшим выходом его, не содержащий свободной кислоты.Сырье, используемое для производства сульфата алюминия, должно содержать значительное количество глинозема и легко разлагаться кислотами. Сущность технологического процесса получения сульфата алюминия заключается в обработке пульпы гидроксида алюминия серной кислотой и кристаллизации образовавшегося расплава. Взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой описывается реакцией: 2Al(OH)3 3H2SO4 (n-6)H20= Al2(S04)3*NH20, (3.1) где n = 14-18 Так как в производстве сульфата алюминия гидроксид алюминия применяют в виде суспензии (пульпы), то ее готовят путем смешения гидроксида алюминия с водой, которое осуществляется в репульпаторах 4-1 и 4-2. Плав сульфата алюминия получают в реакторе непрерывного действия 15 в результате реакции нейтрализации гидроксида алюминия и серной кислоты.В данной курсовой работе рассмотрен технологический процесс по получению сульфата алюминия из гидроксида алюминия и серной кислоты, а также произведен расчет процесса производства сульфата алюминия по этой технологической схеме.

Содержание

Введение

1. Характеристика сульфата алюминия

2. Методы получения

3. Производство сульфата алюминия

В данной курсовой работе рассмотрен технологический процесс по получению сульфата алюминия из гидроксида алюминия и серной кислоты, а также произведен расчет процесса производства сульфата алюминия по этой технологической схеме. Была рассмотрена технологическая схема производства и основные аппараты - реакторы: реактор непрерывного действия, ленточный конвейер-кристаллизатор, брызгоуловитель.

В ходе выполнения курсовой работы был освоен материал по ведению материальных и тепловых расчетов, составлению балансов, определению расходных и практических коэффициентов на конкретном примере. Изученный материал способствовал более широкому пониманию принципов различных химических производств.

материальный баланс сульфат алюминий

Введение

Сульфат алюминия - сложное неорганическое вещество с химической формулой Al 2(4)3. Встречается в виде кристаллогидратов Al2(SO4)3•n О, где n=14-18.

Сульфат алюминия применяют: · В качестве реагента для очистки питьевой воды в сфере централизованного хозяйственного и питьевого водоснабжения;

· На станциях водоподготовки топливно-энергетического комплекса (ТЭЦ, котельные);

· В целлюлозно-бумажной промышленности для проклейки бумаги, производства ДВП и консервирования дерева;

· В текстильной промышленности в качестве протравы при крашении хлопчатобумажных, шерстяных и шелковых тканей;

· В кожевенной промышленности для дублении кожи;

· Для очистки бытовых и промышленных сточных вод;

· В производстве древесноволокнистых плит и искусственных волокон;

· Используется в качестве пищевой добавки E-520.

Применение сульфата алюминия как коагулянт для чистки воды, обусловлено образованием коллоидного гидроксида алюминия и основных сульфатов в результате гидролиза.

Промежуточными продуктами гидролиза являются полимерные, положительно заряженные комплексы: , , . Взаимодействие гидроксидов и этих комплексов с отрицательно заряженными частицами приводит к их слипанию с образованием крупных хлопьев. Одновременно на них происходит адсорбция и хемосорбция растворенных в воде органических веществ и бактерий, очистка воды от ионов фтора. меди свинца, цинка и фосфатов. образующих при взаимодействии с солями алюминия нерастворимые соединения. Присутствие примесей, содержащих железо, в сульфате алюминия-коагулянте допустимо. Так как при этом не ухудшаются коагулирующие свойства сульфата алюминия.

Производство сульфата алюминия на крупном заводе достигает 135000 тон в год. Произведенный сульфат алюминия используют следующим образом: o Большую часть производимого сульфата алюминия (около 65-70 %) покупают управления водоснабжения крупных городов, в частности, таких как Екатеринбург, Челябинск, Новосибирск и многие другие;

o Лесопромышленные комплексы, целлюлозно-бумажные (около 18-20 %), такие как Сыктывкар, Братск, Новая Ляля, Туринск и другие;

o Небольшую часть сульфата алюминия (около 10 %) выкупают трубные заводы и жилищно-коммунальные хозяйства.

Сульфат алюминия по степени воздействия на организм относится к веществам третьего класса опасности в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76. Предельно допустимая концентрация пыли сульфата алюминия в воздухе рабочей зоны производственных помещений составляет 0,5 мг/м3 в пересчете на алюминий.

1. Характеристика сульфата алюминия

Химический состав сульфата алюминия выражается формулой Al2(SO4)3 (молекулярная масса М=342 ). По физико-химическим показателям продукт должен соответствовать требованиям и нормам ГОСТ 12966-85 с изм. № 1,2 «Алюминия сульфат технический очищенный».

Безводный сульфат алюминия представляет собой белые кристаллы. Из водного раствора кристаллизуется Al2(SO4)3 • n О, где n=14-18, представляя собой бесцветные кристаллы. Сульфат алюминия выпускается в форме кусков массой до 10 кг или чешуек с содержанием от 14 до 16.3 % мас. Al2О3.

В небольших количествах сульфат алюминия поставляется в виде раствора, содержащего от 6,7 до 7,7 % мас. Al2О3, а также в виде очищенного продукта, представляющего собой смесь сульфат алюминия и нерастворимого остатка, преимущественно диоксида кремния. При содержании в продукте менее 15% мас. Al2О3 наблюдается слеживание, что приводит к незначительным затруднениям при его использовании. Требования к химическому составу технического сернокислого алюминия регламентировано стандартами и представлено в таблице 1

Таблица 1.1 - Требования к химическому составу технического сульфата алюминия

Наименование показателя Сорт высшего Первого второго

1. Внешний вид Однородный сыпучий материал с размером частиц не более 20 мм белого цвета Неслеживающиеся пластинки, брикеты, куски неопределенной формы и разного размера массой не более 10 кг белого цвета

1. Допускаются бледные оттенки серого, голубого или розового цветов

2. Массовая доля оксида алюминия, % 16 16 15

Наименование показателя Сорт высшего Первого второго

3. Массовая доля железа в пересчете на оксид железа (III), %, не более 0,02 0,02 0,30

4. Массовая доля свободной серной кислоты (H2SO4), %, не более - - 0,1

5. Массовая доля мышьяка в пересчете на оксид мышьяка (III), %, не более 0,001 0,001 0,003

Хранят сульфат алюминия насыпью или в мешках в складских помещениях с твердым напольным покрытием либо в бункерах. Срок хранения продукта не ограничен.

Транспортируют сульфат алюминия насыпью в крытых железнодорожных вагонах и автомобилях. Упакованный в контейнеры и мешки сульфат алюминия можно транспортировать всеми видами транспорта, кроме самолетов. Продукт, упакованный в контейнеры, допускается транспортировать открытым подвижным составом.1.ОАО «Полевской криолитовый завод»: Комплексная переработка флюоритового концентрата / В.И. Гашкова, А.В. Воротников, В.В. Шафрай, В.Е. Тимохин, М.В. Савиных. Екатеринбург: УРО РАН, 2002 г. 256 с.

2.Запольский А.К. Сернокислотная переработка высококремнистого алюминиевого сырья. Киев: Наукова думка, 1981. 208 с.

3.Запольский А.К. Производство сернокислотного алюминия и коагулянтов на его основе // Химия и технология воды, 1979. № 5. С.15-16.

4.Позин М.Е. Технология минеральных солей. ч.1. Л.: Химия, 1974.791 с.

5.Авербух Я.Д., Заостровский Ф.П.,Матусевич Л.Н. Процессы и аппараты химической технологии.ч.1. Свердловск: УПИ, 1969.308 с.

Размещено на