Расчет технологии сульфида натрия восстановлением сульфата

Пропускная способность установки по техническому сульфату натрия, т / сут 9

Состав технического Na2SO4, % маc.:

Na2SO4 98

NaС1 2

Состав технического водорода, % об.:

Н2 98

N2 1,5

С12 0,5

Конверсия Na2SO4,% 94

Избыток водорода, % мас. от стехиометрии 150

Работа выполнена по следующему плану

 1. Составлена технологическая, функциональная и операторная схему производства в виде эскизов, а также схема реатора

2. Составилен материальный баланс процесса (пояснения к расчету и таблица материального баланса приход/расход)

3. Рассчитаны технико-экономические параметры процесса

Файл помощи оформления заказа и порядок (инструкция) его получения 

 Краткая теория процесса

Скорость восстановления сульфата натрия в сульфид газами растет с увеличением расхода газа и дисперсности частиц Na₂SO4, А при относительно низких температурах также в присутствии катализаторов — при высоких температурах скорость реакции становится настолько большой, что роль катализаторов оказывается несущественной. Однако, если относить скорость реакции не к единице поверхности раздела фаз, а ко всей массе сульфата, то ускорение реакции с повышением температуры идет лишь до некоторого пределаи По мере оплавления частиц реакционная поверхность Уменьшается и процесс замедляется. Так, восстановление водородом' пРи температурах выше 650° дает меньшие выходы - Na₂S, Чем при более низкой температуре (полное восстановление при 650° достигается лишь за 15 ч). Выше 800" наблюдается полное сплавление реакционной массы. Предотвратить отрицательное влияние плавления материала на ускорение процесса с повышением температуры можно, если в начале процесса поддерживать 600-610° и повышать температуру до 700—710° только после того, как степень восстановления превысит ~50%, когда содержание Na2S В реакционной смеси будет больше, чем в эвтектике (стр. 472), и температура плавления начнет возрастать. Таким способом за 8 ч Можно получить продукт, содержащий 96% Na₂S - 85. Уменьшение оплавления материала достигается также при предварительном гранулировании или брикетировании сульфата. Предложено добавлять к сульфату натриевую соль алифатической кислоты с целью осуществления процесса во вращающейся печи без спекания с получением зерненого продукта.

Изучено восстановление брикетов сульфата натрия газами пиролиза нефти в стационарном и в псевдоожиженном слое". В условиях восстановления сульфатных брикетов при 700—725° в шахтной печи основными восстановителями в этих газах являются водород и олефины. Парафиновые углеводороды участвуют в восстановлении в меньшей степени. В присутствии соединений железа скорость восстановления увеличивается.

При промышленном восстановлении сульфата натрия водородом в качестве катализатора используют обычно железо. При содержании в сульфате всего лишь 0,07—0,08% Fe Скорость процесса' уже достаточно велика при 600-650°C. Для равномерного распределения катализатора его следует вводить в сульфат в виде водного раствора какой-либо соли, например, FeSO₄.

Предложено также получать сульфат, легко восстанавливаемый водородом при 700° во вращающейся печи, смачиванием смеси сульфата с колчеданным огарком 35%-ной серной кислотой (1,5 кг Огарка кислоты на 100 т сульфата) и последующим брикетированием.