Материальный баланс приготовления магнезиальной добавки с использованием брусита

Исходные данные:

Состав брусита:

MgO - 61%

CaO – 3,5%

SiO₂ – 3,5%

Fe₂O₃ – 0,3%

H₂O – 31%

Прочее – 0,7%

Производительность предприятия – 450 000 т/год

1. В процесс вводиться 3% брусита, то есть:

4,5·10⁸ кг/год – 100%

х т/год - 3%

х = 1,35·10⁴ кг/год

2. Определим количество MgO в 1,35·10⁴ кг Mg(NO₃)₂:

х кг/год 1,35·10⁴ кг/год

MgO + 2HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + H₂O

40,3 кг/моль 148 кг/год

х = 3,67·10³ кг/год

3. Определим количество MgO_тех. :

1,35·10⁴ кг Mg(NO₃)₂ - 3,67·10³ кг/год

4,5·10⁸ кг/год - х кг/год MgO_тех.

х = 1,22·10⁸ кг/год

4. Определим количество MgO с учетом, что его содержание составляет 61% от 100% сырья:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 61%

х = 7,44·10⁷ кг/год чистого MgO

5. Определим количество CaO в сырье :

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 3,5%

х = 4,27·10⁶ кг/год чистого CaO

6. Определим количество SiO₂ в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 3,5%

х = 4,27·10⁶ кг/год чистого SiO₂

7. Определим количество Fe₂O₃ в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 0,3%

х = 3,66·10⁵ кг/год чистого Fe₂O₃

8. Определим количество H₂O в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 31%

х = 3,78·10⁷ кг/год чистого H₂O

9. Определим количество прочих примесей в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 0,7%

х = 8,54·10⁵ кг/год примесей

10. Определим количество азотной кислоты, которое взаимодействует с MgO по реакции:

7,44·10⁷ кг/год A₁

MgO + 2HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + H₂O

40,3кг/моль 2·63кг/моль

А₁ = 2,32·10⁸ кг/год

11. Определим количество серной кислоты, которое взаимодействует с CaO по реакции:

4,27·10⁶ кг/год A₂

CaO + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂O

56кг/моль 2·63кг/моль

А₂ = 9,6·10⁶ кг/год

12. Определим общее количество серной кислоты, которое участвует в процессе:

А = А₁+А₂

А = 2,32·10⁸ + 9,6·10⁶ = 2,42·10⁸ кг/год

13. Определим количество 57%-ой азотной кислоты, участвующей в реакции, по формуле (4.4.2):

14. Определим количество 36%-ой азотной кислоты, участвующей в реакции:

57% HNO₃ – х кг/год

36% HNO₃ – 4,24·10⁸ кг/год

х = 6,72·10⁸ кг/год

15. Определим количество воды, необходимое для разбавления 57%-ой азотной кислоты, до ее концентрации 36%:

6,72·10⁸ – 4,24·10⁸ = 2,47·10⁸ кг/год

16. Определим количество воды, необходимое для разбавления 100%-ой азотной кислоты, до ее концентрации 57%:

4,24·10⁸ – 2,42·10⁸ = 1,82·10⁸ кг/год

Получаем, что в реакции участвует следующее количество азотной кислоты:

HNO₃ (57%) = 4,24·10⁸ кг/год

HNO₃ (36%) = 6,72·10⁸ кг/год

HNO₃ (100%) = 2,42·10⁸ кг/год

17. Определим количество Mg(NO₃)₂, образующееся в результате взаимодействия MgO c HNO₃:

7,44·10⁷ кг/год x кг/год

MgO + 2HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + H₂O

40,3кг/моль 148кг/моль

А₁ = 2,73·10⁸ кг/год

18. Определим количество Са(NO₃)₂, образующееся в результате взаимодействия СаO c HNO₃:

4,27·10⁶ кг/год х кг/год

CaO + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂O

56кг/моль 164кг/моль

А₂ = 1,25·10⁷ кг/год

19. Так как массовая доля Mg(NO₃)₂ составляет 37%, определим количество воды, необходимое для приготовления магнезиальной добавки:

(2,73·10⁸ + х)·0,37 = 2,73·10⁸

1,01·10⁸ + 0,37х = 1,73·10⁸

0,37х = 1,72·10⁸

х = 4,64·10⁸ кг/год

20. Конденсат сокового пара, подающийся в реактор, содержит в своем составе 5,17·10⁷ кг воды.

Таким образом, общее количество воды, необходимое для приготовления магнезиальной добавки, составит:

В = 3,78·10⁷ + 2,47·10⁸ + 1,82·10⁸ + 5,17·10⁷ + 4,64·10⁸ = 9,82·10⁸ кг/год

21. Так как в конденсат сокового пара входит азотная кислота, общее количество азотной кислоты составит:

2,42·10⁸ – 2,05·10⁵ = 2,41·10⁸ кг/год HNO₃

Сводим материальный баланс процесса приготовления магнезиальной добавки

Таблица 4.4.1.2

Приход	Расход
Статья	кг/год	кг/ч	% мас.	моль/ч	Статья	кг/год	кг/ч	% мас.	моль/ч
1)Брусит, в т.ч. MgO CaO SiO2 Fe2O3 H2O Прочее	1,22·10^8 7,44·10^7 4,27·10^6 4,27·10^6 3,66·10^5 3,78·10^7 8,54·10^5	15151,5 9393,9 539,2 539,2 46,2 4772,7 107,8	61,0 3,5 3,5 0,3 31,0 0,7	233,0 9,62 8,98 0,29 265,15	1)Раствор Mg(NO3)2, в т.ч. Mg(NO3)2 Ca(NO3)2 SiO2 Fe2O3 H2O Прочее	1,26·10^9   2,73·10^8 1,25·10^6 4,27·10^6 3,66·10^5 9,82·10^8 8,54·10^5	1,59·10^5   34469,7 157,8 539,2 46,2 1,12·10^5 107,8	21,6 0,09 0,33 0,03 70,4 0,06	232,9 0,96 8,98 0,28 6222,2
2)Азотная кислота(36%), в.т.ч. HNO3(100%) H2O(100%) HNO3(57%) H2O(57%)	1,09·10^9   2,42·10^8 2,47·10^8 4,24·10^8 1,82·10^8	1,37·10^5   30555,5 31186,8 53535,3 22979,8	22,3 22,7 39,0 16,7	4343,9   485,0 1732,6 849,7 1276,6
3) КСП, в т.ч. H2O NH4NO3 HNO3	5,22·10^7 5,17·10^7 2,05·10^5 2,05·10^5	6590,9 6527,7 26,0 26,0	99,0 0,5 0,5	363,33 362,6 0,32 0,41
Всего	1,26·10^9	1,59·10^5				1,26·10^9	1,59·10^5

Дата добавления: 2015-06-28