Реферат Курсовая Конспект
Описание технологического процесса и схемы. - раздел Химия, ДИПЛОМ Химическая технология Технологический Процесс Получения Сложного Азотно-Фосфатного ...
|
Технологический процесс получения сложного азотно-фосфатного удобрения состоит из следующих стадий:
4.1. Прием и слив ЖКУ.
4.2. Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком с получением растворов аммиачной селитры.
4.3. Донейтрализация аммиачной селитры с введением ЖКУ.
4.4. Упаривание полученного раствора до состояния высококонцентрированного плава и перекачивание плава наверх грануляционной башни.
4.5. Гранулирование плава с последующим охлаждением гранул.
4.6. Очистка отработанного воздуха, выбрасываемого в атмосферу.
4.7 Упаковка и хранение готового продукта [2].
4.1. Прием и слив ЖКУ.
ЖКУ поступают с ОАО “Аммофос” в железнодорожных цистернах. Из цистерны ЖКУ самотеком сливаются в приемную подземную емкость позиции Е - 30, откуда центробежными насосами позиции Н-32/1,2 подаются в бак раствора ЖКУ позиции Е-34/2,3. В зимнее время ЖКУ насосами Н-32/1,2 подаются на подогреватель Т-33, где подогреваются до температуры 20°С и далее в расходные баки раствора ЖКУ позиции Е-34/2,3 или по линии циркуляции в железнодорожную цистерну. Из расходных баков Е-34/2,3 ЖКУ насосами позиции Н-100/1,2 подаются на подогреватель ЖКУ Т-101/1, где подогреваются до температуры 70-85°С.
Смешанный NP-раствор поступает на выпарной аппарат позиции Т-101, и далее на сепаратор позиции С-102. Из сепаратора раствор САФУ подается на донейтрализатор позиции Р-4, где смешивается с раствором аммиачной селитры (не менее 89% концентрации) из аппаратов ИТН.
Емкости позиций Е-8 и Е-34 используются для перехода с производства аммиачной селитры на САФУ и наоборот.
4.2 Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком с получением растворов аммиачной селитры.
Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком является простой необратимой реакцией: NН3+НNО3®NН4NО3+Q, которая в обычных условиях протекает почти без образования побочных продуктов и с выделением теплоты (144,936 кДж/моль при взаимодействии 100 %-ных исходных продуктов).
Для процесса нейтрализации применяется азотная кислота с массовой долей не менее 57%, поэтому тепловой эффект реакции соответственно уменьшается на суммарную величину теплоты разбавления азотной кислоты и теплоты растворения твёрдой NН4NО3. Выделяющаяся в процессе нейтрализации теплота используется для испарения большей части воды из образующегося раствора аммиачной селитры, то есть на его концентрацию.
Процесс нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком осуществ-ляется в двух параллельно работающих аппаратах ИТН, при давлением 20 кПа, с получением раствора аммиачной селитры с массовой долей NН4NО3 не менее 89%.
Температура процесса 148-165°С. Азотная кислота подаётся в агрегат из склада азотной кислоты, распределяется на два подогревателя позиции Т-2, где нагревается до температуры 75-95 °С за счёт теплоты конденсации сокового пара, и далее поступает в два аппарата ИТН.
Газообразный аммиак поступает в агрегат из заводской сети. Жидкий аммиак испаряется за счёт тепла конденсации пара, подаваемого во внутренний змеевик аппарата. Из аппарата Х-37 аммиак направляется в трубное пространство подогревателя Т-1, где нагревается до температуры 120-180°С паровым конденсатом, поступающим в межтрубное пространство теплообменника из пароувлажнителя X-42.
Соковый пар, образующийся при испарении NP-раствора в аппарате ИТН, и имеющий ту же температуру, поступает в сепарационную часть аппарата, где промывается от примесей аммиака и аммиачной селитры на 4-х колпачковых тарелках слабым закисленным NP-раствором и конденсатом сокового пара.
При необходимости переработки NP-раствора из хранилища Е-8 раствор насо-сом через фильтр подаётся в реакционную зону аппарата ИТН. При этом нагрузка по аммиаку на аппарат ИТН должна быть не менее 3600 кг/ч. Из аппаратов ИТН NP-раствор поступает в донейтрализатор Р-4, предназна-ченный для нейтрализации избытка азотной кислоты газообразным аммиаком, введения ЖКУ и поддержания щелочной среды раствора перед подачей его на стадию упаривания.
Для исключения попадания раствора на стадию упаривания перед выпарным аппаратом Т-10 установлен контрольный донейтрализатор Р-97.
4.3. Донейтрализация аммиачной селитры с введением ЖКУ.
NP-раствор с необходимым соотношением количества фосфатов и азота через донейтрализаторы Р-4 и Р-97, в которых газообразным аммиаком нейтрализуется избыточная кислотность раствора, поступает в выпарной аппарат позиции Т-10, где упаривается до состояния высококонцентрированного плава (Н2О£0,5%). После выпарного аппарата Т-10 NP-плав с температурой 180°С по существующей схеме проходит гидрозатвор-донейтрализатор позиции Р-13, бак для плава Е-15/1,2 и насосами подается в напорный бак отделения грануляции.
4.4. Упаривание полученного NP-раствора селитры до состояния
высококонцентрированного NP-плава и перекачивание плава
наверх грануляционной башни.
Упаривание полученного NP-раствора до состояния плава осуществляется под избыточным давление, за счёт использования тепла конденсации насыщенного пара и противоточной продувки горячим воздухом в выпарном аппарате Т-10. Раствор, поступающий в выпарной аппарат из донейтрализатора, равномерно распределяется на верхней трубной решётке и далее стекает по внутренней поверхности трубок в виде плёнки, упариваясь до массовой доли аммиачной селитры 99,0-99,5 %.
После трубчатки NP-плав поступает в нижнюю часть аппарата, и упаривается до массовой доли аммиачной селитры не менее 99,7 % [7].
Образовавшаяся ПВС с температурой не более 185°С поступает в промыватель. Здесь на трёх ситчатых тарелках происходит промывка ПВС закисленным раствором аммиачной селитры.
NP-плав из выпарного аппарата с температурой 175-185°С поступает в гидрозатвор-донейтрализатор Р-13, предназначенный для подщелачивания плава аммиаком перед перекачиванием его на стадию гранулирования.
4.5. Гранулирование NP- плава с последующим охлаждением гранул.
Процесс гранулирования высококонцентрированного NP-плава осуществляется в металлической грануляционной башне. Внизу гранулированной башни имеется встроенный металлический конус с двумя круговыми зазорами для подсоса воздуха из атмосферы. NP-плав с массовой долей аммиачной селитры не менее 99,7% и температурой 175-185°С из напорного бака Е-23 поступает в стояки перед грануляторами и далее через леечные акустические грануляторы Х-26 равномерно в виде капель разбрызгивается по всему сечению полного объёма грануляционной башни. Высота падения гранул в башне составляет 55м. Падающие капли NP-плава охлаждаются встречным потоком воздуха и кристаллизуются в виде гранул. Образовавшиеся гранулы САФУ с температурой 70-120°С через отверстие для выгрузки поступают на конвейер ПТ-30 и, далее, пройдя колосниковую решётку грохота для отделения комков и крупные частиц.
Гранулированные САФУ поступают в аппарат для охлаждения гранул в кипящем слое Х-33, охлаждается до температуры не более 50 °С. Нестандартная фракция поступает на растворение в бак позиции Е-31. Охлаждённые гранулы конвейерами подаются на узел рассева и далее в отделение упаковки и на склад.
Для предотвращения слеживаемости и пылеобразования САФУ при хранении и транспортировке гранулы удобрения обрабатывают антислеживающей добавкой (поверхностно-активным веществом) на пересыпке с конвейера позиции ПТ-61.
4.6. Очистка отработанного воздуха, выбрасываемого в атмосферу.
Загрязнённый примесями NP-смеси и аммиака воздух из грануляционной башни и промывателя паровоздушной смеси Х-98, а также соковый пар из аппаратов ИТН и скруббера Х-86 поступают на очистку в промывной скруббер Х-29.
Очищенный воздух с содержанием аммиачной селитры не более 0,1г/м3 и аммиака не более 0,05г/м3 выбрасывается в атмосферу.
Промывной раствор, пройдя тарелки скруббера, возвращается в бак Е-20, откуда насосом вновь подаётся в скруббер. NP-растворы с пониженной массовой долей аммиачной селитры, которые образуются при налаживании технологического режима в период пуска аппаратов ИТН, при дренировании аппаратов и трубопроводов агрегата, при растворении некондиционного удобрения, собираются в хранилище позиции Е-8 (Е-34). Отсюда они подаются на переработку аппараты ИТН или, при низкой концентрации NP-раствора, - на установку упаривания слабых растворов. Хранилища позиции Е-8, Е-34 для сбора слабых возвратных NP-растворы используются: одно – в качестве рабочей, другое – в качестве резервной емкости. Это обеспечивает возможность проведения чистки хранилищ от накапливающегося шлама без остановки производства.
4.7 Упаковка и хранение готового продукта
САФУ после охлаждения в аппарате кипящего слоя Х-33 подаётся на конвейер ПТ-51. Затем элеватором ПТ-59/2 продукт подаётся на конвейер ПТ-61. Откуда САФУ может подаваться через двухпозиционный шибер с пневмоприводом Х-53 на конвейер ПТ-82 для отгрузки в железнодорожные вагоны насыпью или через ручной шибер Х-54 на конвейер ПТ-71 для упаковки и отгрузки в мешках.
Температура САФУ в бункерах регистрируется, предусмотрена сигнализация максимального и минимального уровней в бункерах. Сигнализация положения переключающих устройств, а также управление ими выведены на щит КИПиА в ДПУ.
Возможные просыпи при упаковке САФУ в мешки убираются в бункеры Е-54, из которых ленточным конвейерам ПТ-79 направляются в элеватор ПТ-81 и далее через переключающее устройство на упаковку.
5. Физико-химические основы технологии
Для выбора оптимальных условий получения САФУ с различным соотношением питательных веществ необходимы данные о температурах кристаллизации (плавления) системы NH4NO3 - NH4H2PO4 при изменении соотноше-ния компонентов в широком интервале. Теоретически значения температур плавления и кристаллизации для одного и того же чистого вещества должны совпадать, но практика показывает, что полученные результаты могут не совпадать. Во-первых, аммиачная селитра в широком температурном интервале – от -300С до 1700С претерпевает ряд полиморфных превращений. Во-вторых, моноаммоний фосфат характеризуется способностью при понижении температуры образовывать переохлажденные расплавы [1].
Кроме определения физических констант САФУ (температур кристаллизации и плавления) в ходе проведения исследований был изучен метод термического анализа о химической природе исследуемого продукта. В выполняемых исследованиях по термографической оценке природы САФУ изучаемый продукт был условно представлен в виде упрощенной модельной схемы, и его состав был рассмотрен по типу сплавляемой бинарной системы состоящей из аммиачной селитры и моноаммоний фосфата.
Таблица 5.1
Результаты ДТА для смесей NH4NO3-NH4H2PO4
NH4NO3/NH4H2PO4, % масс. | ||||||||||
Соотношение NH4NO3/ NH4H2PO4 | 10/0 | 95/5 | 85/15 | 80/20 | 60/40 | 50/50 | 30/70 | 10/90 | ||
Температура кристаллизации и системы | 172,5 | |||||||||
Содержание PO2 в системе | 3,1 | 9,3 | 12,4 | 24,7 | 30,9 | 43,2 | 55,6 | |||
Причиной значительного расхождения данных по температурам плавления в системе NH4NO3-NH4H2PO4 в области кристаллизации моноаммоний фосфата могут служить такие процессы, протекающие с ним при высоких температурах. При длительном нагревании моноаммоний фосфата в процессе проведения опыта происходит отщепление воды с образованием полифосфата аммония, характеризующегося определенными физико-химическими свойствами. Выступая как индивидуальное химическое соединение, он, в свою очередь, меняет физико-химические свойства системы NH4NO3-NH4H2PO4. Выделение воды при нагревании подтверждается интенсивным вскипанием системы в области повышенных температур, правее эвтектической точки. Следовательно, метод определения температур плавления и полиморфных превращений должен быть экспрессным, характеризоваться высокой прочность и чувствительностью. Поэтому для решения данной задачи как наиболее адекватным признан метод ДТА [12].
Полиморфные превращения аммиачной селитры и минеральных удобрений на ее основе оказывают большое влияние на такие потребительские свойства, как слеживаемость, гигроскопичность, смешиваемость. Изучение двойной системы NH4NO3-NH4H2PO4 методом (ДТА), а также сравнительный анализ кривых ДТА чистой аммиачной селитры и выпускаемой в последние годы аммиачной селитры с магнезиальной добавкой, имеет не только теоретическое, но и практическое значение.
Выделяют четыре типичных эндоэффекта, которые характеризуют:
- IV (ромбическая) ↔ III (ромбическая);
- III (ромбическая) ↔ II (тетрагональная);
- II (тетрагональная) ↔ I (кубическая);
- I (кубическая) ↔ расплав.
Сравнительное определение температуры модификационных переходов в циклах нагрева и охлаждения проводились для следующих типов соединений, выступающих в производственной практике: нитрата аммония «ч», технической аммиачной селитры с магнезиальной добавкой и лабораторных образцов САФУ с содержанием P2O5 0,41 и 5,7% P2O5.
Присутствие магнезиальной добавки на 6 0С снижало температуру плавления аммиачной селитры (1690С и 1360С) и на 30С – температуру начала кристаллизации (1670С и 1640С). Фосфатная добавка в количестве 0,6% P2O5 увеличивает температуру начала перехода IV → III на 11-12 0С (42-430С и 52-550С), для переходов III → II и II → I она остается такой же, как и для аммиачной селитры.
Для проб САФУ с содержанием 0,41-5,7% P2O5 наблюдалась тенденция к понижению температуры плавления на 160С (1530С и 1690С) и увеличение температуры фазовых переходов III → II на 4-80С (92-960С и 880С) и IV → III на 6-140С (49-570С и 42-430С) при практически неизменной температуре фазового перехода II → I (129 0С) по сравнению с чистой аммиачной селитрой.
Таблица 5.2
Температуры фазовых переходов САФУ при нагреве
Содержание P2O5, % | IV → III | III → II | II → I | I → расплав |
5,7 (САФУ) | ||||
1,6 | ||||
1,0 | ||||
0,78 | ||||
0,41 | ||||
42-43 |
При увеличении содержания в системе NH4NO3-NH4H2PO4 моноаммоний фосфата (от 0 до 5,7% P2O5) наблюдается тенденция снижения температуры плавления с 1690С до 1530С, повышения температуры фазовых переходов IV → III и III → II с 42 0С до 540С и с 880С до 940С соответственно. Температура перехода II → I осталась практически неизменной.
Снижение температуры плавления системы позволит экономить тепловую энергию на технологических стадиях упаривания и грануляции. Особенно важным является повышение температуры фазового перехода IV → III САФУ. В этом случае можно снизить расход холодного воздуха для охлаждения гранул в холодильнике кипящего слоя внизу грануляционной башни перед подачей готового продукта на склад.
6. Технологические расчеты
6.1. Материальный и тепловой балансы производства САФУ
6.1.1 Материальный баланс аппарата ИТН
Исходные данные для расчетов
1. Производительность агрегата…………………………………….450 тыс.т/год
2. Число дней работы установки в год………………………………………330
3. Производительность по 100%-ной NH4NO3, кг/ч.………………………...56800
4. Давление процесса ат. абс ……………………………………………………1,05
8. Концентрация азотной кислоты, % мас…………………………………….….58
6. Концентрация газообразного аммиака, % мас…………………………….....100
7. Потери азотной кислоты с соковым паром, кг…………………………..........7,5
8. Потери нитрата аммония с соковым паром, кг…………………………….....2,5
9. Для промывки сокового пара от аммиачной селитры и азотной кислоты в промывную зону аппарата ИТН подается КСП, кг/ч…………………………....…..3003
в том числе:
воды, кг/ч................……………………………………………………................2979
азотной кислоты, кг/ч……………………………………………………….……...12
нитрата аммония, кг/ч……………………………………………………….……..12
Молярная масса NH4NO3, кг/кмоль………………………………………….……80
Молярная масса HNO3, кг/кмоль…………………………………………….……63
Молярная масса NH3, кг/кмоль……………………………………………….…...17
Молярная масса Н2О, кг/кмоль………………………………………..………......18
1) Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком протекает по реакции: NН3+НNО3 ® NН4NО3+Q ∆Н = -146490 кДж
2) Теоретически расход НNО3 по реакции равен на 1 т. NН4NО3:
из 63 кг HNO3 получается 80 кг NH4NO3
из х кг HNO3 получается 1000 кг NH4NO3 , отсюда
3) Практически расход с учетом потерь:
4) Теоретический расход 100%-ного NН3 по реакции равен:
из 17 кг NH3 получается 80 кг NH4NO3
из х кг NH3 получается 1000 кг NH4NO3 , отсюда
.
5) Практический расход NН3: 12,5+2,5 = 215 кг.
6) Часовой расход НNО3 в аппарате ИТН: 795 · 56,8 = 45156 кг/ч
Часовые потери НNО3: 7,5 · 56,8 = 426 кг/ч
7) Часовой расход NН3: 215 · 56,8 =12212 кг/ч
Часовой потери NН3: 2,5 · 56,8 =142 кг/ч
8) Расход 58%-ой кислоты на нейтрализацию:
.
9) Масса Н2О в растворе: 77855 – 45156 = 32699 кг/ч
10) Общая масса раствора NН3 и НNО3: 77855 + 12212 = 90067 кг/ч
11) Концентрация раствора NН4NО3 без учета испарения Н2О за счет тепла реакции нейтрализации:
12) С учетом испарения Н2О концентрация раствора NН4NО3 на выходе из аппарата ИТН принимается 90%. Правильность выбранной концентрации проверяется тепловым расчетом. Масса 90%-го раствора NН4NО3:
13) Масса Н2О содержащая в этом растворе: 63111 – 56800 = 6311 кг
14) Масса Н2О, испарившейся за счет тепла нейтрализации и перешедшая в СП пар: 32699 – 6311 = 26388кг/ч
Мы рассчитали материальный баланс аппарата ИТН по основным потокам NН3 и раствору НNО3. Однако с 1-й тарелки сепараторной зоны по переливной трубе в реакционную часть поступает 20%-ый раствор NН4NО3. Этот раствор смешивается с основной массой циркуляционного 90%-го раствора NН4NО3 и упарившегося до 90%-го раствора NН4NО3. Объем 20%-го раствора 6,4 /ч, плотность 1,085 т/.
Уточним материальный баланс с учетом прихода 20%-го раствора NН4NО3.
15) Масса 20%-го раствора NН4NО3: 6,4 · 1,085 = 6,944т/ч = 6944кг/ч.
16) Масса NН4NО3 в 20%-ом растворе: 6944 · 0,2 = 1389кг/ч
17) Масса 90%-го раствора нитрата аммония после упарки 20%-го раствора:
1389/0,9 = 1543 кг
18) Масса испарившейся Н2О: 6944 – 1543 = 5401 кг
19) Общая масса выходящего 90%-го раствора NН4NО3 из ИТН:
63111 + 1543 = 64654кг.
20) Общая масса выходящего сокового пара из аппарата ИТН складывается из массы потерь NН3 и НNО3 и массы дополнительного пара после упарки 20%-го раствора:
26388 + 5401 + 426 + 142 = 32357кг.
21) Общий приход и расход массы.
Приход: 90067 + 6944 = 97011кг
Расход: 64654 + 32357 = 97011кг.
Таблица 6.1
Материальный баланс процесса нейтрализации (на два аппарата ИТН)
Приход | Кг/ч | % масс | Расход | Кг/ч | % масс |
Газообразный аммиак (с м. д. NН3 99,6 %), | Раствор аммиачной селитры с м. д. NН4NО3 90% на выходе из аппарата ИТН | ||||
Азотная кислота с масс. дол. НNО3 80%, в том числе НNО3 Н2О | Соковый пар, в том числе: Н2О NН4NО3 НNО3 | ||||
Раствор аммиачной селитры с м. д. NН4NО3 20%, том числе NН4NО3 Н2О | |||||
Всего: | Всего: |
В данном разделе произведен расчет материального баланса на два аппарата ИТН. При этом получается большое количество сокового пара, который используется для подогрева исходных реагентов и воздуха в теплообменниках. Большое количество воды для сокового пара приходит с раствором азотной кислоты (81% от прихода).
6.1.2 Тепловой баланс аппарата ИТН
Исходные данные:
Данные материального баланса аппарата ИТН
Температура аммиака………………………………………….……………..125°С
Температура раствора азотной кислоты ………………………………..……90°С
Температура сокового пара………………………………………………….106 °С
Целью расчета теплового баланса является определение всех потоков прихода и расхода тепла.
Условием теплового баланса является равенство прихода и расхода тепла:
QПРИХ = QРАСХ (6.1)
Запишем уравнение теплового баланса:
Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = Q5 + Q6+ Q7+ Q8+ Q9+ Q10, (6.2)
где Q1 – физическое тепло 58%-й НNО3,кДж;
Q2 – физическое тепло газообразного аммиака, кДж;
Q3 – физическое тепло 20%-го раствора, кДж;
Q4 – тепловой эффект реакции нейтрализации, кДж;
Q5–эндотермический эффект разбавления 90%-го раствора NН4NО3 20%-ым раствором NН4NО3, кДж;
Q6 – теплота, затраченная на испарение Н2О из раствора NН4NО3, кДж
Q7 – теплота, затраченная на испарение НNО3 и раствора азотной кислоты, кДж
Q8 – физическое тепло сокового пара, кДж
Q9 – физическое тепло 90%-го раствора NН4NО3, кДж
Q10 – потери тепла в окружающую среду, кДж.
Расчет прихода тепла
1) физическое тепло азотной кислоты рассчитаем по формуле:
Q = m · c · t, (6.3)
где m – масса азотной кислоты, кг;
с – теплоемкость азотной кислоты, кДж/кг·К;
t – температура азотной кислоты, °С.
Q1 = 77855 · 2,780 · 90 = 19479321 кДж.
2) физическое тепло газообразного аммиака рассчитаем по формуле:
Q = n · c · t, (6.4)
где n – количество аммиака, кмоль;
c – теплоемкость аммиака, кДж/кмоль·К;
t – температура аммиака, °С.
Q2 = 12212 · 2,26 · 125 = 3449890 кДж
3) физическое тепло конденсата сокового пара рассчитаем по формуле:
Q = n · c · t, (6.5)
Q3 = 6944 · 3,530 · 108 = 2647331 кДж
4) Q4 тепло реакции нейтрализации является суммой следующих теплот:
- теплота дегидратации азотной кислоты (она численно равна теплоте разбавления HNO3 водой до концентрации 58%), кДж/кг HNO3:
q1 = = 357,88
- теплота дегидратации, приходящаяся на 1 кг NH4 NO3, кДж:
q2 = = 281,7
- теплота нейтрализации в соответствии с реакцией на 1 кг NH4 NO3, кДж:
q3 = = 1830,2
- теплота растворения образовавшегося нитрата аммония до концентрации 90% на 1 кг NH4 NO3, кДж/кг: q4 = 76
Удельная теплота нейтрализации равна:
q5 = 1830,2 – 281,7 – 76 = 1472,5 кДж/кг
Вычислим тепло реакции нейтрализации:
Q4 = 1472,5 · 56800 = 83638000 кДж
Общий приход тепла
Qприх = 19479321 + 3449890 + 2647331 + 83638000 = 109214542 кДж
Расчет расхода тепла
5) Масса NН4NО3 в разбавленном растворе: 56800 + 1389 = 58189кг
Общая масса разбавленного раствора: 63111 + 6944 = 70055кг
Концентрация раствора после разбавления: 58189 · 100/70055 = 83%масс
Затраты тепла на растворение NН4NО3 до концентрации 83%:
122кДж/кг · 58189кг = 7099058кДж
Затраты тепла на растворение NН4NО3 до концентрации 90%:
76кДж/кг · 58189кг = 4422364кДж
Q5 = 7099058 – 4422364 = 2676694кДж
6) теплоту, затраченную на испарение воды из раствора аммиачной селитры, рассчитаем по формуле:
Q7 = ΔНисп. · G, (6.6)
где ΔНисп – средняя теплота испарения воды при и концентрации раствора от 63 до 90%масс,кДж/кг, кДж/кг;
G – масса испарившейся воды, кг.
кДж/кг
кг
Q6 = 2252 ·31418 = 70753336кДж
7) Тепло, затраченное на испарение HNO3 из раствора азотной кислоты, вычислим следующим образом:
- теплота дегидратации равна 357,88 кДж/кг;
- теплота испарения HNO3 из 100%-го раствора равна 626,3 кДж/кг
- вычислим Q7: Q7 = 426 · (357,88 + 626,3) = 419260,68 кДж
8) Q8 = 32357 · 1,895 · 155,5 = 9534718 кДж
9) Q9 = 64654 · 2,193 · 155,5 = 22047758 кДж
10) Q10= Qприх – (Q5 +Q6+ Q7+ Q8+ Q9) (6.7)
Q10 = 109214542 - 105431766,7 = 3782775,3кДж,
Таблица 6.2
Тепловой баланс на два аппарата ИТН.
Приход | Кг/ч | % масс | Расход | Кг/ч | % масс |
Q1 – физ. тепло 58%-й НNО3 кДж; | 17,8 | Q5–эндотермический эффект разбавления 90%-го раствора NН4NО3 20%-ым раствором NН4NО3, кДж; | 2,5 | ||
Q2 – физ. тепло газообразного аммиака, кДж | 3,2 | Q6 – теплота, затрачен-ная на испарение Н2О из раствора NН4NО3, кДж | 64,8 | ||
Q3 –физ. тепло 20%-го раствора, кДж; | 2,4 | Q7 – теплота, затрачен-ная на испарение НNО3 и раствора азотной кислоты, кДж | 419260,68 | 0,4 | |
Q4 – теп. эффект реакции нейтра-лизации, кДж | 76,6 | Q8 – физ. тепло сокового пара, кДж | 8,7 | ||
Q9 – физ. тепло 90%-го раствора NН4NО3, кДж | 20,2 | ||||
Q10 – потери тепла в окружающую среду, кДж | 3782775,3 | 3,4 | |||
Всего: | Всего: |
В данном разделе произведен расчет теплового баланса на два аппарата ИТН. Значительную часть прихода тепла составляет тепло реакции нейтрализации (76,6%), а в расходе тепла – это тепло, затраченное на испарение воды из раствора аммиачной селитры (64,8%).
6.1.3 Материальный баланс донейтрализатора Р-4
Исходные данные:
Данные материального баланса аппарата ИТН
Массовая доля NH4NO3 в выходящем растворе…………………………..…..0,885
В аппарат подается добавка ЖКУ, кг/ч…………………………….….…..…6336,4
в том числе
фосфаты аммония, кг/ч…………………………………………………..……4749,2
вода, кг/ч ………………………………………………………………………1587,2
Потери аммиака, %мас………………………………………..…………………...58
Потери фосфатов аммония, %мас………...…………………………………….0,09
Расчет материального баланса.
1) Нейтрализация азотной кислоты происходит по реакции
NН3+НNО3 ® NН4NО3+Q ∆Н = -146490 кДж
В донейтрализатор поступает 27кг/ч аммиака. Учитывая потери, прореагирует только 15,7 кг аммиака. Вычислим, сколько азотной кислоты при этом нейтрализуется:
17 кг NH3 – 63 кг HNO3
15,5 кг NH3 – х кг HNO3
Тогда останется азотной кислоты: 87 – 57,4 = 29,6 кг.
2) Найдем сколько получится нитрата аммония:
17 кг NH3 – 80 кг NH4NO3
15,5 кг NH3 – х кг NH4NO3
Тогда в выходящем из донейтрализатора растворе САФУ содержится нитрата аммония: 51504,4 + 72,9 = 51577,3 кг/ч
3) В аппарат с добавкой ЖКУ и аммиаком поступает вода. Вычислим, сколько воды будет в выходящем растворе:
5722,7 + 1587,2 + 0,1 = 7310 кг/ч.
4) составим таблицу материального баланса
Таблица 6.3
Материальный баланс донейтрализатора Р-4
Статьи прихода | кг/ч | %мас | Статьи расхода | кг/ч | %мас | |
Раствор аммиачной селитры с м.д. NH4NO3 0,9, в том числе NH4NO3 HNO3 Н2О | 57314,1 51504,4 5722,7 | 85,3 | Раствор САФУ с м.д. NH4NO3 0,885, в том числе NH4NO3 HNO3 Н2О фосфаты аммония | 63661,7 51577,3 29,6 4744,8 | 99,98 | |
ЖКУ, в том числе фосфаты аммония Н2О | 6336,4 4749,2 1587,2 | Потери NH3 фосфаты аммония | 15,9 11,5 4,4 | 0,02 | ||
Аммиак с м.д. NH3 0,996 в том числе Н2О NH3 | 27,1 0,1 | 4,7 | ||||
ИТОГО | 63677,6 | ИТОГО | 63677,6 |
В данном разделе произведен расчет материального баланса донейтрализатора Р-4. Большую часть прихода составляет раствор аммиачной селитры - 85,3%, а расходуется больше раствора САФУ – 99,98%.
6.1.4 Тепловой баланс донейтрализатора Р-4
Исходные данные:
Данные теплового баланса аппарата ИТН
Данные материального баланса донейтрализатора Р-4
Температура ЖКУ……………………………………………………………....80°С
Потери тепла………………………………………………………………………4%
Целью расчета теплового баланса донейтрализатора является определение расхода пара для обогрева донейтрализатора.
Условием теплового баланса является равенство прихода и расхода тепла.
Запишем уравнение теплового баланса:
Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = Q6 + Q7 + Q8 + Q9, (6.8)
где Q1 – физическое тепло 90%-го раствора аммиачной селитры, кДж;
Q2 – физическое тепло газообразного аммиака, кДж;
Q3 – физическое тепло ЖКУ, кДж;
Q4 – тепло реакции нейтрализации, кДж;
Q5 – тепло пара, подаваемого на обогрев донейтрализатора, кДж;
Q6 – физическое тепло раствора САФУ, кДж;
Q7 – физическое тепло аммиака в скруббер-нейтрализатор, кДж;
Q8 – теплота, затраченная на разбавление 90%-го раствора аммиачной селитры 4,4%-м раствором, кДж;
Q9 – потери тепла, кДж.
Расчет прихода тепла:
1) физическое тепло 90%-го раствора аммиачной селитры рассчитаем:
Q = m · c · t, (6.9)
где m – масса 90%-ного раствора аммиачной селитры, кг;
с – теплоемкость 90%-ного раствора аммиачной селитры, кДж/кг·К;
t – температура 90%-ного раствора аммиачной селитры, °С.
Q1 = 57314,1 ·2,400 · 155 = 21320845,2 кДж
2) физическое тепло газообразного аммиака рассчитаем по формуле:
Q = n · c · t, (6.10)
где n – количество аммиака, кмоль;
c – теплоемкость аммиака, кДж/кмоль·К;
t – температура аммиака, °С.
Q2 = = 5196,3 кДж
3) физическое тепло ЖКУ рассчитаем по формуле:
Q = m · c · t, (6.11)
где m – масса ЖКУ, кг;
с – теплоемкость ЖКУ, кДж/кг·К;
t – температура ЖКУ, °С.
Теплоемкость ЖКУ рассчитаем по правилу аддитивности, используя теплоемкости чистых веществ и зная массовые доли их в растворе:
сЖКУ = 1,349 · 0,75 + 4,19 · 0,25 = 2,059 кДж/кг·К
Q3 = 6336,4 · 2,059 · 80 = 1043731,8 кДж
4) рассчитаем тепло реакции нейтрализации:
при нейтрализации 63 кг HNO3 выделяется 146490 кДж тепла
при нейтрализации 57,4 кг HNO3 выделяется х кДж тепла
Q4 = = 133468,7 кДж
5) выразим тепло пара, кДж: Q5 = n · 36,1 · 183= n · 6606,3
6) приход тепла равен:
QПРИХ = 21320845,2 + 5196,3 + 1043731,8 + 133468,7 + n · 6606,3
QПРИХ = 22503242 + n · 6606,3
Расчет расхода тепла:
7) физическое тепло раствора САФУ с массовой долей нитрата аммония 0,88 рассчитаем по формуле:
Q = m · c · t, (6.12)
где m – масса раствора САФУ, кг;
с – теплоемкость раствора САФУ, кДж/кг·К;
t – температура раствора САФУ, °С.
Q6 = 63661,7 · 2,200 · 155 = 21708639,7 кДж
8) физическое тепло аммиака в скруббер нейтрализатор, кДж, рассчитаем по формуле:
Q7 = = 2205,1 кДж
9) вычислим эндотермический эффект разбавления 90%-го раствора аммиачной селитры 4,4%-м раствором, образующимся при смешении образующегося нитрата аммония с водой, пришедшей с ЖКУ:
-масса NH4 NO3 в разбавленном растворе, кг: 51577,3
-общая масса разбавленного раствора, кг: 51577,3 + 7310 = 58887,3
-концентрация раствора после разбавления: 5157730/58887,3 = 88%
-затраты тепла на растворение NH4 NO3 до 90% составляют:
q1 = 76 кДж/кг ∙ 51577,3 кг = 3919874,8 кДж
-затраты тепла на растворение NH4 NO3 до 88% составляют:
q2 = 78 кДж/кг ∙ 51577,3 кг = 4023029,4 кДж
-затраты тепла на разбавление 90%-го раствора до 88%-го составляют:
Q8 = 4023029,4 – 3919874,8 = 103154,6 кДж
10) выразим потери тепла: Q9 = (22503242 + n · 6606,3) · 0,04
11) расход тепла равен: QРАСХ = 21708639,7 + 2205,1 + 103154,6 + Q9
QРАСХ = 22754129,1 + 264,3 · n
12) вычислим расход пара, исходя из условия теплового баланса:
22503242 + n · 6606,3 = 22754129,1 + 264,3 · n
n = 40 кмоль; n = 40кмоль · 18 кг/кмоль = 720 кг
13) вычислим тепло пара, кДж по формуле: Q5 = 40 · 36,1 · 183 = 264252 кДж
14) вычислим приход тепла: QПРИХ = 22503242 + 264252 = 22767494 кДж
15) вычислим потери тепла: Q9 = (22503242 + 40 · 6606,3) · 0,04 = 910699,8 кДж
16) вычислим расход тепла: QРАСХ = 22754129,1 + 264,3 · 40 = 22764701,1 кДж
17) составим таблицу теплового баланса
Таблица 6.4
Тепловой баланс донейтрализатора Р-4
ПРИХОД | РАСХОД | ||||
Поток | кДж/ч | % | Поток | кДж/ч | % |
Q1–физ. тепло 90%-го раствора NH4NO3 | 21320845,2 | 93,6 | Q6–физическое те-пло раствора САФУ | 21708639,7 | 95,4 |
Q2–физическое тепло газообраз-ного аммиака | 5196,3 | 0,02 | Q7–физ. тепло газо-образного аммиака в скруббер-нейтрали-затор | 2205,1 | 0,09 |
Q3–физическое тепло ЖКУ | 1043731,8 | 4,58 | Q8–тепло разбав-ления | 103154,6 | 0,51 |
Q4 – тепло реакции нейтрализации | 133468,7 | 0,6 | Q9 – потери тепла | 910699,8 | |
Q5–физ. тепло пара | 1,2 | ||||
ВСЕГО | ВСЕГО | 22764701,1 |
В данном разделе произведен расчет теплового баланса донейтрализатора Р-4. Большую часть прихода составляет раствор аммиачной селитры – 93,6%, а расходуется больше раствора САФУ – 95,4%.
6.1.5 Материальный баланс донейтрализатора Р-97
Исходные данные:
Данные материального баланса донейтрализатора Р-4
Массовая доля NH4NO3 в выходящем раствор………………………………0,885
Потери аммиака…………………………………………………………….58%мас
Потери фосфатов аммония……………………………………………….0,09%мас
1) небольшой избыток аммиака (0,5 г/л) должен быть в выходящем растворе аммиачной селитры , так как в барабан должен поступать раствор САФУ рН = 4,5–5. Этот избыток будет составлять 10,1 кг/ч, тогда прореагирует аммиака:
27 – 11,5 – 10,1 = 5,4 кг
2) вычислим, сколько азотной кислоты нейтрализуется:
17 кг NH3 – 63 кг HNO3
5,4 кг NH3 – х кг HNO3
х = 20,4 кг/ч
Тогда останется азотной кислоты: 29,6 – 20,4 = 9,2 кг
3) Найдем сколько получится нитрата аммония:
17 кг NH3 – 80 кг NH4NO3
5,4 кг NH3 – х кг NH4NO3
х = 25,9 кг/ч
Тогда в выходящем из донейтрализатора растворе САФУ нитрата аммония содержится: 51577,3 + 25,9 = 51603,2 кг/ч
4) составим таблицу материального баланса
Таблица 6.5
Материальный баланс донейтрализатора Р-97
Статьи прихода | кг/ч | %мас | Статьи расхода | кг/ч | %мас | |
Раствор САФУ с м.д. NH4NO3 0,881, в том числе NH4NO3 HNO3 Н2О фосфаты аммония | 63661,7 51577,3 29,6 4744,8 | 99,96 | РастворСАФУ с м.д. NH4NO3 0,885, в т.ч. NH4NO3 HNO3 NH3 Н2О фосфаты аммония | 63672,9 51603,2 9,2 10,1 4740,4 | 99,98 | |
Аммиак с м.д. NH3 0,996 в том числе Н2О NH3 | 27,1 0,1 | 0,04 | Потери NH3 фосфаты аммония | 15,9 11,5 4,4 | 0,02 | |
ИТОГО | 63688,8 | ИТОГО | 63688,8 |
В данном разделе произведен расчет материального баланса донейтрализатора Р-97. Большую часть прихода составляет раствор САФУ – 99,96%, а расходуется больше раствора САФУ – 99,98%.
6.1.6 Тепловой баланс донейтрализатора Р-97
Исходные данные:
Данные теплового баланса донейтрализатора Р-4
Данные материального баланса донейтрализатора Р-4
Температура аммиака……………………………………………………..…..120°С
Потери тепла……………………………………………………………………..4%
Целью расчета теплового баланса донейтрализатора является определение расхода пара для обогрева донейтрализатора.
Условием теплового баланса является равенство прихода и расхода тепла.
Запишем уравнение теплового баланса:
Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = Q5 + Q6 + Q7, (6.13)
где Q1 – физическое тепло раствора САФУ с м.д. NH4NO3 0,88, кДж;
Q2 – физическое тепло газообразного аммиака, кДж;
Q3 – тепло реакции нейтрализации, кДж;
Q4 – тепло пара, подаваемого на обогрев донейтрализатора, кДж;
Q5 – физическое тепло раствора САФУ на выходе, кДж;
Q6 – физическое тепло аммиака в скруббер-нейтрализатор, кДж;
Q7 – потери тепла, кДж.
Расчет прихода тепла:
1) физическое тепло раствора САФУ с массовой долей нитрата аммония 0,88 рассчитаем по формуле:
Q = m · c · t, (6.14)
где m – масса раствора САФУ, кг;
с – теплоемкость раствора САФУ, кДж/кг·К;
t – температура раствора САФУ, °С.
Q1 = 63661,7 · 2,200 · 155 = 21708639,7 кДж
2) физическое тепло газообразного аммиака рассчитаем по формуле:
Q = n · c · t, (6.15)
где n – количество аммиака, кмоль;
c – теплоемкость аммиака, кДж/кмоль·К;
t – температура аммиака, °С.
Q2 = = 5196,3 кДж
1) рассчитаем тепло реакции нейтрализации:
при нейтрализации 63 кг HNO3 выделяется 146490 кДж тепла
при нейтрализации 20,4 кг HNO3 выделяется х кДж тепла
Q3 = = 47434,9 кДж
4) выразим тепло пара, кДж: Q4 = n · 36,1 · 183 = n · 6606,3
5) приход тепла равен:
QПРИХ = 21708639,7 + 5196,3 + 47434,9 + n · 6606,3
QПРИХ = 21761270,9 + n · 6606,3
Расчет расхода тепла:
6) физическое тепло раствора САФУ на выходе из донейтрализатора:
Q5 = 63672,9 · 2,209 · 150,3 = 21140211,5 кДж
8) физическое тепло аммиака в скруббер нейтрализатор:
Q6 = = 2205,1 кДж
9) выразим потери тепла:
Q7 = (21761270,9 + n · 6606,3) · 0,04
10) расход тепла равен: QРАСХ = 21140211,5 + 2205,1 + Q7
QРАСХ = 22012867,4 + 264,3 · n
11) вычислим расход пара, исходя из условия теплового баланса:
21761270,9 + n · 6606,3= 22012867,4 + 264,3 · n
n = 40 кмоль; n = 40кмоль · 18 кг/кмоль = 720 кг
13) вычислим тепло пара, кДж : Q4 = 40 · 36,1 · 183 = 264252 кДж
14) вычислим приход тепла: QПРИХ = 21761270,9 + 264252 = 22025522,9кДж
15) вычислим потери тепла: Q7 = (21761270,9 + 40 · 6606,3) · 0,04 = 881020,9 кДж
16) вычислим расход тепла: QРАСХ = 22012867,4 + 264,3 · 40 = 22023439,4 кДж
17) составим таблицу теплового баланса
Таблица 6.6.
Тепловой баланс донейтрализатора Р-97
ПРИХОД | РАСХОД | ||||
Поток | кДж/ч | % | Поток | кДж/ч | % |
Q1 | 21708639,7 | 98,6 | Q5 | 21140211,5 | |
Q2 | 5196,3 | 0,02 | Q6 | 2205,1 | 0,01 |
Q3 | 47434,9 | 0,2 | Q7 | 881020,9 | 3,99 |
Q4 | 1,18 | ||||
ВСЕГО | 22025522,9 | ВСЕГО | 22023439,4 |
В данном разделе произведен расчет теплового баланса донейтрализатора Р-97. Большую часть прихода составляет раствор аммиачной селитры – 98,6%, а расходуется больше раствора САФУ – 96%.
6.2. Материальный и тепловой балансы производства аммиачной селитры
6.2.1 Материальный баланс донейтрализатора Р-4
Материальный баланс донейтрализатора Р-4 (с введением магнезиальной добавки)
Исходные данные:
Данные материального баланса аппарата ИТН
Раствор нитрата магния 37% Mg(NO3)2………………………………..1900,8 кг/ч:
в том числе Mg(NO3)2…………………………………………………….703,3 кг/ч
H2O…………………………………………………………………..……1197, 5 кг/ч
Расчет материального баланса.
1) Нейтрализация азотной кислоты происходит по реакции
NН3+НNО3 ® NН4NО3+Q ∆Н = -146490 кДж
Газообразный аммиак для донейтрализации азотной кислоты:
кг/ч аммиака,
где 17,63 – молекулярные массы аммиака и азотной кислоты соответственно;
88 – количество азотной кислоты, кг/ч;
С учетом потерь (2,5 кг/ч на 1000 кг аммиачной селитры)
111,5 кг/ч NH4NO3 – х
1000 кг/ч NH4NO3 – 2,5 кг/ч NH3
х = 0,28 кг/ч
Общий расход аммиака: 23,7 + 0,28 = 24 кг/ч NH3 (100%-ного)
Количество 99,6%-ного аммиака необходимого для донейтрализации:
99,6%-ного аммиака
Количество воды, содержащейся в 99,6 %-ом аммиаке:
24,1-24=0,1 кг/ч воды
Расход:
Раствор аммиачной селитры с массовой долей NH4NO3 88,5% , входящей в донейтрализатор:
NH4NO3 (100%) = 59165+111,5=59 276,5 кг/ч
Mg(NO3)2= 703,3 кг/ч
H2O=5401+1197,5+0,1=6598,6 кг/ч
Таблица 6.7
Материальный баланс донейтрализатора Р-4
Статьи прихода | кг/ч | %мас | Статьи расхода | кг/ч | %мас | |
Раствор аммиачной селитры с м.д. NH4NO3 0,9, в том числе NH4NO3 HNO3 Н2О | 97,1 | Раствор аммиачной селитры в том числе NH4NO3 Mg(NO3)2 Н2О | 66578,8 59276,5 703,3 | |||
Раствор нитрата магния 37% в т.ч. Mg(NO3)2 H2O | 1900,8 703,3 1197,5 | 2,86 | ||||
Аммиак с м.д. NH3 0,996 в том числе Н2О NH3 | 24,1 0,1 | 0,04 | ||||
ИТОГО | 66578,9 | ИТОГО | 66578,8 |
В данном разделе произведен расчет материального баланса донейтрализатора Р-4. Большую часть прихода составляет раствор аммиачной селитры – 97,1%, а расходуется больше раствора аммиачной селитры – 100%.
6.2.2 Тепловой баланс донейтрализатора Р-4
Исходные данные:
Данные теплового баланса аппарата ИТН
Данные материального баланса донейтрализатора Р-4
Температура нитрата магния……………………………………………………80°С
Целью расчета теплового баланса донейтрализатора является определение расхода пара для обогрева донейтрализатора.
Расчет теплового баланса.
Условием теплового баланса является равенство прихода и расхода тепла.
Запишем уравнение теплового баланса:
Q1 + Q2 + Q3 = Q6 + Q7 , (6.16)
где Q1 – физическое тепло 90%-го раствора аммиачной селитры, кДж;
Q2 – физическое тепло газообразного аммиака, кДж;
Q3 – физическое тепло 37% раствора нитрата магния, кДж;
Q4– физическое тепло раствора САФУ, кДж;
Q5 – потери тепла, кДж.
Расчет прихода тепла:
1) физическое тепло 90%-го раствора аммиачной селитры рассчитаем по формуле:
Q = m · c · t, (6.17)
где m – масса 90%-ного раствора аммиачной селитры, кг;
с – теплоемкость 90%-ного раствора аммиачной селитры, кДж/кг·К;
t – температура 90%-ного раствора аммиачной селитры, °С.
Q1 = 64654 · 1,86 · 160 = 19241030,4 кДж
2) физическое тепло газообразного аммиака рассчитаем по формуле:
Q = n · c · t, (6.18)
где n – количество аммиака, кмоль;
c – теплоемкость аммиака, кДж/кмоль·К;
t – температура аммиака, °С.
Q2 = 24,1 · 2,3 · 120 = 6651,6 кДж
3) физическое тепло 37%-ного раствора нитрата магния рассчитаем по формуле:
Q = m · c · t, (6.19)
где m – масса нитрата магния, кг;
с – теплоемкость нитрата магния, кДж/кг·К;
t – температура нитрата магния, °С.
Q3 = 1900,8 · 3,05 · 80 = 463795,2 кДж
6) приход тепла равен:
QПРИХ = 19241030,4 + 6651,6 + 463795,2 = 19711477,2 кДж
Расчет расхода тепла:
4) физическое тепло раствора аммиачной селитры с массовой долей 88,5% рассчитаем по формуле:
Q = m · c · t, (6.20)
где m – масса раствора аммиачной селитры, кг;
с – теплоемкость раствора аммиачной селитры, кДж/кг·К;
t – температура раствора аммиачной селитры, °С.
Q4 = 66578,8 · 1,95 · 150 = 19474299 кДж
5) выразим потери тепла:
Q5 = 19711477,2 – 19474299 = 237178,2 кДж
6) расход тепла равен:
QРАСХ = 19474299 + 237178,2 = 19711477,2 кДж
7) составим таблицу теплового баланса
Таблица 6.8
Тепловой баланс донейтрализатора Р-4
ПРИХОД | РАСХОД | ||||
Поток | кДж/ч | % | Поток | кДж/ч | % |
Q1 | 19241030,4 | 97,6 | Q4 | 98,8 | |
Q2 | 6651,6 | 0,03 | Q5 | 237178,2 | 1,2 |
Q3 | 463795,2 | 2,35 | |||
ВСЕГО | 19711477,2 | ВСЕГО | 19711477,2 |
В данном разделе произведен расчет материального баланса донейтрализатора Р-4. Большую часть прихода составляет раствор аммиачной селитры – 97,6%, а расходуется больше раствора аммиачной селитры – 98,8%.
6.3. Конструктивный расчет основного аппарата ИТН
В данной схеме производства используется вертикальный цилиндрический аппарат ИТН, состоящий из двух частей: реакционной и сепарационной. Реакционный стакан имеет отверстие в нижней части. Выше отверстий расположены барботер аммиака, ниже барботера газообразного аммиака – кольцевой барботер азотной кислоты. Верхняя часть реакционного стакана заканчивается диффузором.
Сепарационная часть аппарата – промыватель с четырьмя колпачковыми тарелками и двумя отбойниками. Среда: азотная кислота, аммиак, раствор NP-удобрения (аммиачной селитры) с массовой долей NН4NО3 до 91%, фосфаты аммония до 10 %, соковый пар.
1. Объем реакционной зоны:
, (6.21)
где V - расход реагентов в реакторе, м/с,
-время пребывания в реакционном стакане, с
Vз = 8,44 × 0,5 = 4,22 м3
2. Площадь поперечного сечения:
S = V/w, (6.22)
где w- линейная скорость потока в реакторе, м/с
S = 4,22/3,5 = 1,2 м2
3. Диаметр реакционного стакана:
D = (6.23)
D =м
4. Высота стакана:
H = Vp /S, (6.24)
H = 4,22/1,2=3,5м
По имеющимся диаметру и высоте реакционного стакана, учитывая число тарелок, находим по таблице высоту сепарационной части: H = 7660мм.
Следовательно, высота аппарата ИТН будет равна: 7660 + 3500 = 11160мм.
6.4 Расчет и выбор вспомогательного оборудования
Вспомогательным оборудованием процесса нейтрализации азотной кислоты газообразным являются: теплообменники, донейтрализаторы и скруббер.
Рассчитаем и подберем по ГОСТу подогреватель газообразного аммиака Т-1.
Перед подачей аммиака в аппарат ИТН аммиак нагревают до температуры 120-180 0С в цилиндрическом одноходовом кожухотрубчатом теплообменнике.
Количество тепла Q, Вт, затрачиваемое на нагрев раствора определяется по формуле:
Q = G · c · Δt , (6.25)
где G – расход раствора ДАФ, кг/с;
c - теплоёмкость раствора, Дж/ (кг·К);
Δt –разность температур, оС;
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
На сайте allrefs.net читайте: "ДИПЛОМ Химическая технология"
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Описание технологического процесса и схемы.
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов