1. КОРОТКИЙ ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

В загальному випадку із солей миш’яку мають найбільше значення і використовуються у великих кількостях солі миш’яковистої і миш’якової кислот – арсеніти і арсенати – головним чином кальцієві і натрієві. На основі цих солей виготовляють різноманітні засоби медицини, препарати для сільського господарства.

Технологічним процесом мого курсового проекту є процес утворення арсеніту кальцію мокрим методом. Слово «мокрий» означає що порошкоподібний зазвичай ангідрид миш’яку в цьому методі використовують рідкої (розбавлений у воді) форми – розчин миш’яковистого ангідриду.

Арсеніт кальцію широко використовують в якості отрути для боротьби зі шкідниками в сільському господарстві та при опиленні бавовняних полів. Ця речовина дуже ефективна проти всіх основних видів шкідників. Визначення оптимальної схеми отримання арсенату кальцію є важливою та актуальною задачею.

Отож, коротко про метод та його особливості.

Арсеніт кальцію отримують розчиненням миш’яковистого ангідриду в розчині вапняного молока по наступній реакції:

При цьому арсеніт кальцію виділяється в осад. Вапно, що використовується в процесі утворення арсеніту кальцію (та інших миш’яковистих препаратах), повинно легко гаситись водою і містити не менше 92% активного окислу кальцію (або 70% активного окислу кальцію в пушинці). Існують два способи виробництва – мокрий та напівсухий.

Мокрий спосіб виробництва. В реактор з мішалкою і теплообмінником (у вигляді сорочки через яку протікає гаряча вода) заливають вапняне молоко, нагрівають теплообмінним апаратом до 85-90ºС і вводять при перемішуванні рідкий миш’яковистий ангідрид.

Рис.1. Схема отримання арсенату кальцію мокрим способом:

1 – реактор; 2 – збірний пристрій для вапняного молока; 3 – мірник для вапняного молока; 4 – бункер для білого миш’яку; 5 – ваговий бункер дозатор; 6 – рукавний фільтр для захоплення пилу; 7 – вакуум-насос; 8 – вакуум-фільтр; 9 – вакуум-збірник для фільтрату; 10 – барометричний конденсатор; 11 – шнековий живильник; 12 – сушка; 13 – холодильний шнек; 14 – бункер для арсенату; 15 – мокрий пиловловлювач; 16 – скрубер; 17 – вентилятор; 18 – млин-бункер; 19 – центробіжний вакуум-млин; 20 – бункер де відбувається розфасування; 21 – шнек; 22 – апарат для розфасування; 23 – барабан для готового продукту.

Кількість вапняного молока беруть із 10-15%-им надлишком (по СаО) від теоретичного необхідного. Рідкий миш’яковистий ангідрид загружають в реактор із нагрітим вапняним молоком протягом 20-30 хвилин, а потім постійно беруть пробу на густину зв’язування миш’яку. Якщо в розчині більше 5г/л , добавляють розраховану кількість вапняного молока.

Отримана рідка пульпа поступає на барабанний вакуум-фільтр. Маточний розчин з фільтру направляється на виготовлення вапняного молока і таким чином повертається в процес. Відфільтровану пасту – арсеніт кальцію з вологістю ~35% висушують в барабанній сушці із зовнішнім обігрівом газами із топки. Водяні пари із сушильного барабана відсмоктуються вентилятором і подається в пиловловлювач, що зрошується водою, і в скрубер.

Розрідження на виході парів із сушки підтримується не нижче 5мм.вод.ст. Після сушки продукт з вологістю не більше 1% проходить через шнек, корпус якого охолоджується ззовні водою і поступає в нижній бункер, звідки пневматичним способом подається в бункер установки для розмелювання. Розмолотий продукт направляється на розфасовку, яку виконують з допомогою герметичних установок, що мають в своєму складі засоби для відводу пилу.

На виробництво 1т технічного арсенату кальцію мокрим способом потрібно:

1) 0.678 т білого миш’яку або миш’яковистого ангідриду (100% )

2) 0.335 т CaO (100%) у вигляді вапняного молока

3) 0.3 т умовного пального

4) 350 (кВт.*год.) електричної енергії

5) 2.5м³ води

Скорочена технологічна схема процесу утворення арсеніту кальцію мокрим способом, зображена на рис.2.

Рис.2. Технологічна схема процесу утворення арсеніту кальцію мокрим способом

1 - сорочка теплообмінника з гарячою водою; 2 - реактор; 3 - мішалка із електроприводом.

Матеріальний баланс. Дуже часто баланс складається на масовий потік в одиницю часу (кг/сек.), а іноді на потік, що поступає в апарат в цілому.

Реакція синтезу арсеніту кальцію мокрим способом:

Тобто, на виробництво технологічного арсеніту кальцію мокрим методом в реакторі неперервної дії в кількості 1.0т потрібно затратити 0.678т 100%-го білого миш’яку та 0.335т вапняного молока. При цього утвориться 25м³ води.

Рис.3. Матеріальний баланс виробництва арсеніту кальцію

При виготовлення арсеніту кальцію 1.0т витрачають 0.3т умовного пальна, та 350квт.год. електричної енергії.

Технічні характеристики. Умови експлуатації на апарати з механічним пристроями для перемішування встановлено в ГОСТ 25167-82Е. На чавунні апарати з механічними перемішуючими пристроями номінальним об’ємом від 0.010 до 50м³ розроблений ГОСТ 24000-80. Він призначений для тих процесів де відбувається реакція отруйних та небезпечних реагентів.

Відповідно до мого проекту мій реактор який я розробляю має наступний вигляд:

Рис.4. Схематичне зображення РНД для проведення синтезу арсеніту кальцію

Відповідно до стандарту цей реактор має наступні технічні та габаритні характеристики:

- внутрішній діаметр, мм (не менше): 500

- заливання: присутнє

- умовний надлишковий тиск, МПа: до 1.6 (в мене 0.3)

- умовний надлишковий тиск, кПа: 4

- умови: отруйні сполуки з динамічною в’язкістю не більше 10Па·с і густиною до 1800 кг/м³

- клас: 4 та 5 клас апаратів свого роду

- теплообмінний пристрій: теплообмінна сорочка із напівтруб

- номінальний об’єм, м³: 2.0

Розміри (до рис.5): D=1400мм; D1=1500мм; H=1785мм; H1=2010мм; A=1775мм; A1=1865мм; поверхня: покрита емалюю шаром 11.26м²; маса 3270кг.

Конструкція в розрізі РНД для виробництва арсеніту кальцію зображена на малюнку 5:

Рис.5. Конструкція РНД для синтезу арсеніту кальцію

Технологічні карта. З метою визначення впливу різних факторів проводяться спеціальні дослідження, з допомогою яких визначаються експлуатаційні значення технологічних параметрів, яких слід дотримуватися для досягнення ефективної та економічної роботи реактора. Значення технологічних параметрів, визначені по результатах досліджень, наводяться в технологічній карті.

Таблиця 2. Параметри технологічного процесу виготовлення арсеніту кальцію

№ п/п	Назва параметру	Одиниця вимірювання	Номінальне значення	Допустимі відхилення
1	Витрата	м³/год.	0.913	 0.05
2	Витрата	м³/год.	1.937	0.1
3	Витрата пульпи (продукту)	м³/год.	2.85	0.1
4	Температура	ºС	55	5
5	Температура	ºС	15	2
6	Температура гарячої води	ºС	100	10
7	Температура в реакторі	ºС	87	3
8	Рівень в реакторі	м	1.785	0.3
9	Якість пульпи (по )	г/л	5	1

Структурна схема взаємодії параметрів. Як об'єкт регулювання розглядаємо реактор неперервної дії з механічною мішалкою для синтезу (виробництва) арсеніту кальцію.

1. Для даного об'єкту регулювання вхідними величинами будуть: - витрата вапняного молока; - витрата білого миш’яку; - температура гарячої води; - витрата пульпи;

2. Збурюючими величинами є: - густина білого миш’яку; - густина вапняного молока; - температура білого миш’яку; - температура вапняного молока;

3. Вихідні величини: - температура в реакторі; - рівень в реакторі; - якість продукту;

Рис.6. Структурна схема взаємозв’язку між технологічними параметрами та факторами, що впливають на роботу реактора