Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

30.01.2017

Расчет шихты

Исходные данные для расчета
1. Шихта — типа цемента Сореля, хлормагниевый модуль — 4,0, углеродный модуль — 0,4.
2. Исходные материалы:
1) каустический магнезит состава: 84,0% MgO, 3,0% CaO, 2,4% SiO2, 1,0% Fe2O3, 1,0% Al2O3, 1,5% H2O, 7,1% CO2;
2) хлормагниевый раствор состава: 24.0% MgCl2, 9,0% KCl, 3,0% NaCl, 64,0 % H2O,
3) нефтяной кокс состава: 89,0% С, 3,0% Н2O, 0,5% SiO2, 7,5% летучих.
Расчет ведем на 100 кг шихты. Условно принимаем, что шихта состоит из а % чистой окиси магния, b % чистого хлористого магния и с % чистого углерода. Составляем систему из трех уравнений:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Решая эту систему уравнений, получим
а = 60,6, b = 15,2, с = 24,2.

Переходим к реальным материалам и рассчитываем состав шихты с учетом фактического состава исходных материалов:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Полный химический состав шихты

В шихту вводится:
а) с магнезитом:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

б) с хлормагниевым раствором:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

в) с нефтяным коксом:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Суммируя одинаковые вещества из всех материалов, получим химический состав сырой шихты:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Принимая, что после подсушки в шихте остается 20% H2O, определяем выход подсушенной шихты
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Состав подсушенной шихты:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Материальный баланс хлорирования

Для расчета принимаем:
1. Степень хлорирования MgO и CaO составляет 95%. В продукт переходит 0,5% MgO, содержащегося в шихте; остальное количество непрореагировавшего MgO остается в шлаке.
2. Степень хлорирования Fe2O3 и Al2O3 составляет 100%. Продукты реакции переходят в возгон.
3. Степень хлорирования SiO2 составляет 50%. Продукт реакции переходит в возгон, остаток — в шлак.
4. Выход хлоридов магния, кальция, калия и натрия в продукт составляет 95%, остальное количество переходит: 90% в возгон, 50% в шлак.
5. 50% всей содержащейся в шихте воды испаряется и 50% хлорируется.
6. Состав хлор-газа: 70% Cl2, 6,3% О2 и 23,7% N2.
7. Суммарное уравнение для расчета хлорирования AlgO
3MgO + ЗСl2 + 2С = 3MgCl2 + CO + CO2.

8. Сумарное уравнение для расчета хлорирования H2O
3H2O + 3Cl2 + 2С = 6HCl + CO + CO2.

9. Окисление избыточного углерода происходит по реакции
2С + 1,5O2 = CO + CO2.

10. Хлорирование остальных компонентов шихты происходят по реакциям, приведенным ранее.
Состав и выход готового продукта, шлака и возгона из 100 кг подсушенной шихты

1. Хлористый магний (MgCl2)
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

2. Хлористый кальций (CaCl2)
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

3. Хлористый калий (KCl)
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

4. Хлористый натрий (NaCl)
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

5. Окись магния (MgO)
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

6. Кремнезем (SiO2)
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Состав газообразных продуктов реакций

Образуется CO:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

При этом расходуется углерода
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Образуется CO2:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

При этом расходуется углерода:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Избыток углерода в шихте:
16 - (6,31 + 6,30) =3,39 кг.

Образуется HCl:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Испаряется H2O:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Расход хлора на хлорирование

Расходуется хлора (Cl2):
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Количество и состав поступающего в печь газа

Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

С поступающим кислородом связывается углерода:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

При этом образуется:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Остается непрореагировавшего углерода
3,39 — 2,27 = 1,12 кг

Состав отходящих газов

Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Полученные данные сведены в табл. 24.
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Удельный расход материалов на 1 т обезвоженного хлористого магния (100% MgCl2)
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

B 1 т технического продукта содержится
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Полезно израсходовано хлора:
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Степень полезного использования хлора
Примерные материальные расчеты по производству безводного хлористого магния

Аналогичным путем можем подсчитать бесполезные потери хлора на хлорирование примесей в шихте. Нетрудно убедиться, что наибольшие потери хлора получаются за счет хлорирования воды.