Расчет материального баланса процесса разложения германиевого концентрата, страница 15

8 · 1,16  · 24= 222,72 кг/сут,

где 1,16 – плотность 31,5 %-й HCl, которая используется при экстракции.

Число ступеней экстракции 3 исходя из того, что с уменьшением кислотности увеличиваются потери Ge вследствие повышенной растворимости в HCl меньших концентраций. С увеличением кислотности коэффициент распределения повышается.

Учитываем потери GeCl₄ в процессе экстракции, по данным практики принимаем потери равными 0,5 %:

39,22 – 39,22 · 0,005 = 39,02 кг.

Материальный и баланс процесса экстракции представлен в таблице 2.17.

Таблица 2.17 – Материальный баланс процесса экстракции, кг/сут.

Загружено	кг	Получено	Кг
GeCl4 (дистиллят) Cl2 HCl H2O2	39,22 5,1 · 10-5 222,72 2,4 · 10-5	GeCl4 (экстрагированный) H3AsO4 HCl Примеси	39,02 1,0·10-4 222,72 0,1961
Итого	261,94	Итого	261,94

2.1.10 Расчёт материального баланса процесса ректификации по проекту

Сырьём для ректификации является GeCl₄ после экстракции. Состав исходного продукта и получаемого ректификата, принятые по данным практики[10], сводим в таблицу 2.8[12].

Таблица  2.8 – Состав исходного продукта и получаемого ректификата

Компоненты	GeCl4 экстрагированный,%	Ректификат, %
GeCl4 AsCl3 Примеси	99,98 1,0·10-6 1,02	99,99999 5,0·10-7 0,998·10-3

Расчёт ведём на суточную производительность 39,02 кг тетрахлорида германия экстрагированного.

Количество отведённого кубового остатка рассчитаем по формуле:

                            W = F · (X_p - X_f) / (X_p - X_w),                                           (2.14)         

где  X_p, X_f, X_w, - концентрации GeCl₄ в конечном, исходном продуктах и потерях соответственно.

Потери при ректификации принимаем 0,5% (по данным практики):

X_w = 99,98 · 0,5/100 = 0,49 %,

W = 39,02 · (99,99999 – 99,98) / (99,99999 – 0,49) = 0,0078 кг/сут.

Количество очищенного продукта (ректификата):

                                               D = F – W                                          (2.15)

D = 39,02 – 0,0078 = 39,01 кг/сут.

Потери с отходящими газами принимаем равными 0,5 % от количества ректификата:

39,01 – 39,01 · 0,005 = 38,81 кг/час.

Материальный баланс процесса ректификации по проекту приведен в таблице  2.18.

Таблица  2.18 – Материальный баланс процесса ректификации по проекту, кг/сут.

Исходное сырьё			Ректификат		Остаток		Отходящие газы
	кг/сут	%	кг/сут	%	кг/сут	%	кг/сут	%
GeCl4 тех В т.ч.GeCl4 Прочие	39,02 39,01 0,007	100 99,98 0,02	38,81 38,809 0,000038	100 99,99999 0,00001	0,0078 0,00764 0,00015	100 98,0 2,0	0,1951	100

2.1.11 Расчёт материального баланса процесса гидролиза по проекту

Очищенный тетрахлорид германия, поступающий с ректификации служит исходным сырьём для получения диоксида германия. Содержание мышьяка в тетрахлориде не должно превышать 5·10^-7 (по данным практики[11]).

Гидролиз протекает по реакции:

                  GeCl₄ + (n + 2)H₂O ® GeO₂·nH₂O + 4HCl                              (2.18)

Для гидролиза применяют ионоочищенную воду с сопротивлением 1,5·10^-7 Ом·См.

Расчёт ведем на суточную производительность 38,81 кг GeCl₄ ректификата.

4)  Извлечение GeO₂ при гидролизе 95 %.

5)  Извлечение GeO₂ при промывке ионоочищенной водой и спиртом 99,5 %.

6)  Извлечение GeO₂ при сушке 99,99 %.

Расчёт количества GeO₂, получаемого из 38,23 кг/сут GeCl₄ ректификата:

                              38,81             X₁                X₂                             

                            GeCl₄ + 2H₂O ® GeO₂ + 4HCl                             (2.19)

                             214,39          36,00           104,59        145,80         

Находим количество воды, необходимое для протекания реакции: