ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ, НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЕ ТЕХНОЛОГИЙ 5
2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СЫРЬЯ, ЭНЕРГОРЕСУРСОВ, ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ТОЧКИ СТРОИТЕЛЬСТВА, МОЩНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА 10
3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ (СТАТИЧЕСКИЙ) И КИНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗЫ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ОСНОВНОГО ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 12
3.1. Термодинамический и статический анализ 12
3.2. Кинетический анализ 14
3.3. Гидродинамика 16
3.4. Оптимальные параметры процесса кристаллизации 18
4. МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНСЫ ОТДЕЛЕНИЯ НА ЧАСОВУЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ 20
4.1. Материальный баланс 20
4.2. Энергетический баланс 30
5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И ПРОМЫШЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА, ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА 34
6. РАСЧЕТ ОСНОВНОГО АППАРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭВМ. ВЫЯВЛЕНИЕ РЕЗЕРВОВ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АППАРАТА И ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА 37
7. ВЫБОР, ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ КОЛИЧЕСТВА 39
8. ОБОСНОВАНИЕ, ОПИСАНИЕ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВВЕДЕННОГО В ПРОЕКТ УЛУЧШЕНИЯ 43
9. АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО ПРОИЗВОДСТВА 48
9.1. Характеристики загрязняющих веществ 48
9.2. Очистка сточных вод и утилизация твердых отходов 49
9.3. Очистка газовых выбросов от оксидов азота 50
10. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ С РЕКОМЕНДАЦИЯМИ ПАРАМЕТРОВ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ОСНОВНОГО ПРОЦЕССА 53
11. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕЩЕСТВ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ И ВЗРЫВО- И ПОЖАРООПАСНОСТИ. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ, ПУСКЕ И ОСТАНОВКЕ АППАРАТОВ 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 59
Раствор нитрата марганца используется для создания катодного покрытия на пористых танталовых анодах в производстве оксидно-полупроводниковых конденсаторов путем многократного повторения операций пропитки и пиролиза. Качество растворов напрямую влияет на покрытие диоксида марганца: на его адгезионные свойства, чистоту, кристаллическую решетку. Рыхлое катодное покрытие, наличие примесей, имеющих отличные от диоксида марганца удельное сопротивление и электрическую проводимость, способны привести к увеличению значений токов утечки, тангенса угла диэлектрических потерь, уменьшению емкости, что в итоге чревато сбоем в работе конденсатора [1]. В связи с этим к нитрату марганца предъявляются высокие требования к чистоте. Например, по данным фирмы «Merck» содержание примесей не должно превышать определенных значений, %: хлорид-ион – 0,001; сульфат-ион – 0,005; аммоний – 0,05; Са – 0,001; Cd – 0,0005; Co – 0,0005; Cu – 0,0005; Fe – 0,0005; Ni – 0,0005; Pb – 0,0005; Zn – 0,0005.
Целью данной работы является улучшение качества готового продукта путем перекристаллизации.
Для успешного решения этого вопроса необходимо определить ряд задач: провести анализ существующих способов очистки веществ и установить наиболее эффективные для удаления примесей из раствора нитрата марганца, изучить теоретические закономерности кристаллизации гексагидрата нитрата марганца и сформулировать оптимальные параметры проведения процесса, произвести расчет основного и вспомогательного аппаратов, материального и теплового балансов, обосновать вводимое улучшение.
В ходе выполнения работы были выполнены поставленные задачи: выбраны наиболее целесообразные способы очистки раствора нитрата марганца, проанализированы закономерности процесса кристаллизации, произведены расчеты процесса и оборудования.
Выявлено, что улучшить качество продукта можно вторичной кристаллизацией. Проблема низкого выхода продукта в данном методе решается путем частичного или полного возврата маточного раствора в цикл. Оба способа достаточно эффективны, количество отходов уменьшается. Но в данной работе при расчетах учитывалось содержание только основных компонентов в растворе и кристаллах. Определить количество примесей на разных стадиях цикла можно экспериментально. Это может лечь в основу дальнейшей модификации процесса, позволит рассчитать или долю отводимого маточника, или количество операций, когда маточник возвращают в цикл полностью после полного отвода.
Совершенствование технологии получения нитрата марганца путем перекристаллизации может использоваться на ОАО «Элеконд». Это позволит предприятию получать высокочистый прекурсор для изготовления катодного покрытия оксидно-полупроводниковых конденсаторов с высокой степенью использования сырья.
