Социальная ответственность

Введение

 

Аналитический обзор рассматриваемого процесса

Теория процесса

Химизм процесса

 

Способы получения оксалата тория

По некоторым данным оксалатный метод очистки можно проводить из нагретых растворов твердой щавелевой кислотой или её насыщенным раствором.

Важным для процесса является структура осадка, которая сильно зависит от условий осаждения. Чем выше кислотность, тем плотней осадки. Плотные кристаллические осадки выпадают из нагретых растворов с избыточной кислотностью 1–2 н [ ].

Также одним из способов получения оксалата тория является осаждение нитрата тория, растворенного в дистиллированной воде, щавелевой кислотой.

Осаждение применяется для количественного отделения от примесей, присутствующих в исходном нитрате тория, такие как: Ca, Sr, Ba, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Cg, Sn, Pb и Bi.

Реакция, по которой протекает процесс представлена следующим уравнением:

Th(NO₃)₄·4H₂O + 2H₂C₂O₄·2H₂O = Th(C₂O₄)₂·2H₂O + 4HNO₃ + 4H₂O (_)

Процесс осаждения нитрата тория щавелевой кислотой осуществляется в тщательно контролируемых условиях, при этом возможно получение осадка, содержащего около 30 % влаги. При несоблюдении условий протекания процесса образуется тиксотропный осадок, содержащий около 60 % влаги. Сушка и переработка такого осадка связана с большими затруднениями. Чтобы предотвратить образование подобного рода осадка соблюдают следующие условия:

§ концентрация иона тория в растворе должна составлять от 120 до 240 г/л;

§ избыток щавелевой кислоты по отношению к стехиометрическому количеству должен составлять 5 %;

§ щавелевая кислота должна добавляться постепенно с интервалами в несколько минут для проверки качества получаемого осадка;

§ концентрация азотной кислоты не должна быть ниже определенных пределов;

§ поддержание температуры во время процесса осаждения в пределах от 40 до 50 °C способствует образованию кристаллов [ ].

Краткий обзор существующего аппаратурного оформления процесса

Технологическая часть

Технологическая схема

Материальный расчет

Исходные данные: необходимо рассчитать реактор для осаждения тория из азотнокислых растворов. Производительность 100 т/год по торию. Осаждение проводят в избытке щавелевой кислоты 10 %. Степень осаждения составляет 98 %. Температура проведения процесса 25 °C. Процесс периодический, продолжительностью 2 часа. Реакция, при которой происходит процесс осаждения:

Th(NO₃)₄ + 2 H₂C₂O₄ = Th(C₂O₄)₂↓ + 4 HNO₃ (_)

Исходная концентрация нитрата тория составляет 240 г/л. Найдем молярные массы всех веществ.

Таблица ―_ Молярные массы исходных веществ и продуктов реакции

Вещество	Молярная масса, г/моль
Th(NO3)4	480,0649
H2C2O4	90,0378
Th(C2O4)2	408,0821
HNO3	63,0146

 

Производительность по торию составляет 100 т/год. Рассчитаем по пропорции производительность оксалата тория:

G(Th(C₂O₄)₂) = (_)

G(Th(C₂O₄)₂) = (_)

G(Th(C₂O₄)₂) (_)

Рассчитаем расход нитрата тория с учетом степени осаждения равной 98 %:

G(Th(NO₃)₄) = (_)

Так как концентрация нитрата тория равна 240 г/л, найдем количество воды, которое приходит с раствором:

G_V(H₂O) = (_)

Переводим расход воды в кг/час с учетом плотности воды, которая равняется ρ=0,99707 кг/л при температуре равной 25 °C и получим приход воды, необходимый для достижения концентрации 240 г/л:

G(H₂O) = G_V×ρ (_)

G(H₂O) = (_)

Находим количество израсходованной щавелевой кислоты с учетом её добавления с избытком равным 10 %:

G(H₂C₂O₄) = (_)

Рассчитываем количество азотной кислоты, полученной в ходе осаждения нитрата тория щавелевой кислотой:

G(HNO₃) = (_)

Вода, входящая с раствором Th(NO₃)₄, выходит из реактора в том же количестве.

Составляем таблицу прихода и расхода веществ.

Таблица ― _ Материальный баланс

Приход	Расход
Вещество	G, кг/час	%	Вещество	G, кг/час	%
1. Жидкая фаза			1.Жидкая фаза
1.1 Th(NO3)4	32,8222		1.1 HNO3	16,8887
1.2 H2O	136,3585		1.2 Th(NO3)4	0,6564
2. Твердая фаза			1.3 H2O	136,3585
2.1 H2C2O4	13,2722		1.4 H2C2O4	1,2066
			2. Твердая фаза
			2.1 Th(C2O4)2	27,3428
Итого:	182,4530		Итого:	182,4530

 

Тепловой расчет

Тепловой расчет проводится для аппарата с перемешивающим устройством периодического действия. Процесс протекает при температуре 25 °C. Реакция, по которой протекает процесс осаждения:

Th(NO₃)_{4 (ж)} + 2 H₂C₂O_{4 (т)} = Th(C₂O₄)_{2 (т)}↓ + 4 HNO_{3 (ж)} (_)

Таблица – _ Термодинамические характеристики соединений

Вещество	ΔH0298, кДж/моль	S0298, Дж/моль·К	ΔG0298, кДж/моль	Cp298, Дж/(моль·К)
Th(NO3)4 (к)	-1461,471	334,72	-1064,371
H2C2O4 (т)	-826,8	120,1	-697,9	108,8
Th(C2O4)2 (р-р)	-2431,908	-359,824	-2057,331
HNO3 (ж)	-174,1	155,6	-80,8	109,9

 

Аппаратурный расчет

Механический расчет

Гидравлический расчет

Социальная ответственность

Заключение

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: