Operații hidrodinamice - obținerea oxidului de crom verde

Descrierea procesului tehnologic

În recipientul de preparare a soluţiei de Na2Cr2O7 se introduce iniţial apa şi apoi sub agitare se introduce Na2Cr2O7 cristalizat cu o moleculă de apă, soluţia se încălzeşte pînă la 400C cu abur viu. Se recirculă soluţia cu ajutorul unei pompe pentru a asigura o dizolvare rapidă. Concentraţia soluţiei obţinute după dizolvare trebuie să fie de 300±5 g/L. Durata de preparare este de 6 ore.

Soluţia de NaSH de concentraţie 20% (procente masice) este preluată din vasul tampon într-un vas de dozare pentru a se stabili volumul necesar unei şarje. Soluţia de Na2Cr2O7 se transportă într-un vas de dozare pentru a se stabili volumul unei şarje.

În reactorul de precipitare soluţia de Na2Cr2O7 se diluează până la o concentraţie de 150±10 g/L şi se încălzeşte cu abur viu la 60-700C. După atingerea temperaturii se adaugă soluţia de NaSH în vasul de dozare. După adăugarea a jumătate din soluţia de NaSH, suspensia din reactor ajunge la fierbere ceea ce impune o dozare mai lentă a soluţiei de NaSH, temperatura se menţine la 95-980C.

După adăugarea a trei sferturi din soluţia de NaSH, se ia o proba pentru analiza reacţiei de precipitare. Procesul de precipitare durează 2 ore. După precipitare suspensia de Cr(OH)3 este transportată în vasul de neutralizare şi se diluează suspensia obţinută cu cărbune activ până la raportul solid:apă 1:8. Neutralizarea se realizează cu H2SO4 concentrat sub agitare.

Se decantează suspensia formată timp de 5 ore. După decantare apa limpede se sifonează până la o concentraţie a suspensiei de 10%. Suspensia este alimentată în filtru rotativ. Turta de precipitat formată pe tambur se trimite la uscare şi calcinare iar filtratul este recirculat în decantor şi se filtrează din nou dacă concentraţia suspensiei depăşeşte 5% fază solidă.

Se dau:

- Pierderile pe şarjă în Cr(OH)3 sunt de 5%;

- Densitatea soluţiei de NaSH 1050 kg/m3 şi viscozitatea 3 cP la 200 C;

- Densitatea soluţiei de Na2Cr2O7H2O 1150 kg/m3 şi viscozitatea de 2cP la 200 C;

- Densitatea soluţiei de Cr(OH)3 1100 kg/m3 şi diametrul flocoanelor formate de 100 μm;

- Densitatea fazei lichide în reactor şi neutralizator de 1060 kg/m3 şi viscozitatea de 5 cP în condiţiile de lucru din reactor şi neutalizator;

- Umiditatea precipitatului care iese după filtrare este de 35%;

- Durata unei şarje este de 8.4 ore;

- Se consideră ca instalaţia funcţionează între 200 şi 280 de zile pe an;

Etapele proiectării

1 Bilanţul de materiale pe instalaţie şi pe utilaje.

2 Dimensionarea volumetrică a recipientelor.

3 Circulaţia fluidelor :

a) Calculul diametrelor conductelor;

b) Calculul puterii pompelor:

c) Alegerea pompelor şi studiul parametrilor de functionare;

d) Schiţa de amplasament şi montaj a utilajelor în instalaţie;

4 Dimensionarea tehnologică a dispozitivelor mecanice:

a) Alegerea tipului de agitator;

b) Spectre de curgere;

c) Calculul puterii de pornire şi de regim;

5 Dimensionarea tehnologică a decantorului.

6 Dimensionarea tehnologică a filtrului celular rotativ.

7 Predarea şi susţinerea proiectului.

1. Bilanţul de materiale

Bilanţul de materiale reprezintă particularizarea principiului conservării cantităţii de substanţă pentru o incintă, într-o perioadă de timp, pentru specia chimică care ne interesează. Bilanţul poate fi total, când se întocmeşte pentru toate speciile, sau bilanţ parţial pentru o anumită specie chimică, în acest caz fiind necesară menţionarea speciei chimice pentru care se face bilanţul.

Bilanţul de materiale se face atât pentru fiecare utilaj în parte cât si pentru toată instalaţia. Atunci când facem un bilanţ de materiale se ţine cont şi de regimul de funcţionare al utilajului. Dacă regimul de funcţionare este staţionar atunci în sistem nu are loc acumulare de masă, însă dacă regimul este nestaţionar în sistem are loc acumulare de masă. Un alt factor important de care trebuie să se ţină seama la realizarea bilanţului de masă îl reprezintă reacţia chimică.