Оценка экономической эффективности инвестиционного проекта строительства цеха по производству пигментной окиси хрома

курсовая работа

1. Описание технологического процесса

Технологический процесс производства окиси хрома технической: состоит из разложения серной кислотой предварительно упаренного раствора бихромата натрия, термического разложения хромового ангидрида, загаски, размола, гидроклассификации, отмывки от водорастворимых примесей и сушки окиси хрома,

Химизм разложения бихромата натрия серной кислотой можно представить следующим уравнением:

Na2Cr2O7 + 2H2SO4 = 2NaHSO4 + 2CrO3 + Н2О

Скорость реакции велика. Длительность процесса выплавки хромового ангидрида определяет время на испарение воды, содержащейся в реагентах и образующейся в процессе реакции, и на нагрев реакционной смеси.

В связи с этим для ускорения процесса применяется концентрированная серная кислота с содержанием основного вещества не ниже 92,5 % и раствор бихромата натрия, упаренный до 65-69% по СrОЗ.

Начало плавления ангидрида определяется по появлению на поверхности расплава маслянистых пятен. Для снижения вязкости бисульфата натрия и хромового ангидрида процесс заканчивают при температуре 200-210 С и избытке серной кислоты до 5%. При температуре ниже 200 С полное разделение бисульфата натрия и хромового ангидрида невозможно из-за повышенной вязкости хромового ангидрида.

Так как раствор бихромата натрия содержит небольшое количество сульфата натрия и хлорида натрия, то наряду с основной реакцией протекают побочные, химизм которых можно представить следующими уравнениями:

Na2SO4 + H2SO4 = 2NaHSO4

2NaCl + СrО3 + 2H2SO4 = CrO2Cl2 + 2NaHSO4 + H2O

NaCl + H2SO4 = HCl + NaHSO4

2СrО3 + 6HCl= СrО3 +ЗСl2 + ЗH2O

производственный инвестиционный себестоимость срок

После полного расплавления хромового ангидрида интенсивный нагрев прекращается, расплав спускается в отстойник. Спуск в отстойник недостаточно расплавленного хромового ангидрида приводит к медленному разделению его и бисульфата натрия, а длительная выдержка в реакторе расплава к частичному разложению хромового ангидрида. В первом случае за счет попадания бисульфата натрия в хромовый ангидрид увеличивается содержание сульфат иона в продукте, а во втором снижается количество образовавшегося хромового ангидрида за счет образования натриевой соли хромисульфатсерной кислоты.

Разделение хромового ангидрида и бисульфата натрия происходит в течение 10-15 минут при температуре 197-210 С. Благодаря разности удельных весов плавленого хромового ангидрида и бисульфата натрия, первый опускается вниз, вытесняя в верхние слои расплав бисульфата натрия.

Плотность жидкого бисульфата натрия при 200 С равна 2,05-2,08 г/смЗ, плотность жидкого хромового ангидрида при температуре 200 С равна 2,25-2,30 г/смЗ.

Вследствие очень малой растворимости хромового ангидрида в бисульфате натрия получается два несмешивающихся слоя расплава, обеспечивая достаточную чистоту продукта 99,4 % и выше.

Увеличение времени отстоя, как и времени нахождения реакционной массы в реакторе, вызовет увеличение количества натриевой соли хромисульфатсерной кислоты в бисульфате натрия.

По окончании отстоя, хромовый ангидрид сливается в прокалочную печь. Слив хромового ангидрида ведется до появления в струе вкраплений бисульфата натрия.

Процесс получения окиси хрома методом термического разложения хромового ангидрида можно охарактеризовать следующим суммарным уравнением:

4СrО3 = 2Сr2О3 + ЗО2

При нагревании хромового ангидрида до температуры 190-240 С расплав представляет собой жидкость темно-красного цвета, выделяющую мелкие пузырьки бесцветного газа (кислорода), и отвечает составу от Сr2ОЗ до СrO2,96. При дальнейшем повышении температуры (выше 250 С) увеличивается вязкость расплава, и наблюдаются две легко различимые фазы: в общей массе жидкого полупрозрачного красного вещества, отвечающего по составу СrО2,96 появляются включения новой твердой фазы темно-серого цвета с металлическим блеском.

Полное удаление активного кислорода до состава окиси хрома Сr2ОЗ наступает только при температуре выше 800 С. Выделение кислорода при разложении хромового ангидрида происходит почти непрерывно по всей длине печи.

Хромовый ангидрид, поступающий в прокалочную печь, содержит некоторое количество бисульфата натрия, кислых сульфатов хрома и хромихроматов. В процессе прокалки необходимо как можно более полно разложить эти примеси и обеспечить улетучивание цветных металлов, (As, Zn, Sn и др.) так как присутствие их в прокаленном спеке, выходящем из печи, снижает содержание основного вещества.

Температуру в реакционной зоне печи необходимо поддерживать в пределах 1100-1200 С - для пигментной окиси хрома. Температура в печи контролируется по температуре отходящих газов из нижней головки печи, 750-850 С - для пигментной окиси хрома и не менее 900 С - для металлургической.

При такой температуре серосодержащие примеси почти полностью разлагаются с выделением SO3. При этом бисульфат натрия теряет около половины своей серной кислоты и превращается в нейтральный сульфат натрия.

Также при прокалке удаляется большая часть SO4, связанного с хромом, разрушается связь между кислыми сульфатами хрома и сульфатом натрия, в результате чего сульфат натрия получается легко выщелачиваемый в производстве пигментной окиси хрома.

Образовавшаяся в процессе термического разложения хромового ангидрида окись хрома вследствие требований ГОСТ 2912-79, предъявляемых к марке пигментной по массовой доле водорастворимых и летучих веществ и дисперсности, подвергается загаске конденсатом, размолу в мельницах мокрого помола, гидроклассификации в гидроциклонах, отмывке от водорастворимых примесей на вакуум-фильтре и сушке. С целью улучшения отмывки окиси хрома от водорастворимых примесей производится подкисление пульпы серной кислотой.

Основными стадиями технологического процесса получения окиси хрома технической пигментной и металлургической являются:

· Упарка раствора бихромата натрия.

· Варка хромового ангидрида и отделение его от бисульфата натрия.

· Термическое разложение хромового ангидрида.

· Классификация, размол и фильтрация окиси хрома.

· Сушка и упаковка готового продукта.

· Бисульфатная и сернокислотная травка растворов монохромата натрия.

· Фильтрация и осветление продуктов горячей бисульфатной травки.

Делись добром ;)