Производство сульфата алюминия из гидроксида алюминия и серной кислоты

Методы получения и характеристика основных свойств сульфата алюминия. Физико-химические характеристики основных стадий в технологической схеме процесса по производству сульфата алюминия. Расчет теплового и материального баланса производства алюминия.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

2

Курсовая работа

Производство сульфата алюминия из гидроксида алюминия и серной кислоты



Содержание

Введение

1. Характеристика сульфата алюминия

2. Методы получения

3. Производство сульфата алюминия

3.1. Характеристика сырья

3.2. Физико-химические характеристики основных стадий процесса

3.3. Описание технологической схемы процесса

3.4. Характеристика используемых химических реакторов

3.5. Характеристика отходов, проблемы их обезвреживания и полезного использования

3.6. Технологические расчеты

3.6.1. Расчет материального баланса

3.6.2. Расчет теплового баланса

3.6.3. Расчет расходных коэффициентов

3.7. Перспективы совершенствования процесса получения сульфата алюминия

Заключение

Список использованной литературы

материальный баланс сульфат алюминий



Введение

Сульфат алюминия -- сложное неорганическое вещество с химической формулой  Al₂(SO₄)₃. Встречается в виде кристаллогидратов Al₂(SО₄)₃*nО, 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(SО₄)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(SО₄)₃ * nО, 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. Аl₂О₃.

В небольших количествах сульфат алюминия поставляется в виде раствора, содержащего от 6,7 до 7,7 % мас. Аl₂О₃, а также в виде очищенного продукта, представляющего собой смесь сульфат алюминия и нерастворимого остатка, преимущественно диоксида кремния. При содержании в продукте менее 15% мас. Аl₂О₃ 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.



2. Методы получения

Классификация по способу получения сульфата алюминия можно представить:

· виду сырья;

· режиму технологического процесса;

· качеству получаемого продукта.

Данный вид классификации можно рассмотреть на следующих примерах получения сульфата алюминия:

o Получение очищенного сернокислого алюминия.

При производстве очищенного сернокислого алюминия растворением в серной кислоте гидроксида алюминия (или оксида алюминия) процесс осуществляют следующим способом. В реакционный котел одновременно загружают гидроксид алюминия, серную кислоту и воду в приблизительно стехиометрическом соотношении, соответствующем содержанию в продукте ~ 90 % мас. Al₂(S0₄)₃ * 18Н₂0 и ~10 % мас. свободной воды.

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 Аl₂0_з (в виде сульфата алюминия), для ускорения последующей кристаллизации охлаждают в реакторе до t = 95°C, продувая через нее в течение 10 мин. воздух. Затем ее сливают на кристаллизационную ленту. Раствор начинает загустевать при t= 110°C. При толщине слоя 5--10 мм его верхняя поверхность отвердевает через 4--6 мин. При проходе ленты вокруг вала твердый слой сульфата трескается и ссыпается....