Производство HF-газа в печах с наружным обогревом
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
2563524*3/100 = 76905,72 кДжрасфиз = Qтвфиз + Qгфиз = (QCaSO4 + QCaF2 + QAl2(SO4)3 + QFe2(SO4)3 + QSiO2 + QH2SO4) + (QHF + QSiF4 + QH2O + QCO2)
QcaSO4 = (16878,716*103/136)*(70,21 + 98,74*10-3*473)*473 = 6863225 кДжcaF2 = (196*103/78)*(59,83 + 30,46*10-3*473 + 1,95*105/4732)*473 = 89273 кДжal2(SO4)3 = (83,3*103/340)*(366,31 + 62,59*10-3*473 - 112,47*105/4732)*473 = 40055 кДжfe2(SO4)3 = (61,25*103/400)*100,58*473 = 7285 кДжsiO2 = (1*103/60)*(46,99 + 34,31*10-3*473 - 11,30*105/4732)*473 = 459 кДжH2SO4 = (1127,72*103/98)*(156,90 + 28,30*10-3*473 - 23,46*105/4732)*473 = 869790 кДжтвфиз = 6863225 + 89273 + 40055 + 7285 + 459 + 869790 = 7870087 кДжHF = (4874,872*103/20)*(26,90 + 3,43*10-3*523 + 1,09*105/5232)*523 = 3708573 кДжsiF4 = (84,933*103/104)*(91,46 + 13,26*10-3*523 - 19,66*105/5232)*523 = 38956 кДжH2O = (483,2*103/18)*(30 + 10,71*10-3*523 + 0,33*105/5232)*523 = 501529 кДжCO2 = (43,12*103/44)*(44,14 + 9,04*10-3*523 - 8,54*105/5232)*523 = 23447 кДжгфиз = 3708573 + 38956 + 501529 + 23447 = 4272505 кДж
Qрасфиз = 7870087 + 4272505 = 12142592 кДж
. Расчет теплоты от экзотермических реакций
?Н = Е?Нпрод - Е?Нисх.в.
. CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF
?Н = (-1436,28 + 2*(-273,30)) - (-1220,89 + (-813,99)) = 52 кДж/моль - реакция эндотермическая
. SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
?Н = (-1614,94 + 2*(-241,81)) - (-910,94 + 4*(-273,30)) = - 94,42 кДж/моль - реакция экзотермическая
. CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2O + CO2
?Н = (-1436,28 - 241,81 - 393,51) - (-1206,83 + (-813,99)) = - 50,78 кДж/моль - реакция экзотермическая
. Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O
?Н = (-3441,80 - 725,43) - (-1675,69 + 3*(-813,99)) = - 49,57 кДж/моль - реакция экзотермическая
. Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O
?Н = (-927,59 + 3*(-241,81)) - (-822,16 + 3*(-813,99)) = 1611,11 кДж/моль - реакция эндотермическая
. CН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
?Н = (-393,51 + 2*(-241,81)) - (-74,85 + 3*(0)) = - 802,28 кДж/моль - реакция экзотермическая
В Qэкзор учитываем (2), (3), (4) реакции.
По (2) реакции:= (50*103/60)*94,42 = 78683 кДж
По (3) реакции:= (100*103/100)*50,78 = 50780 кДж
По (4) реакции:= (25*103/100)*49,57 = 12392,5 кДжэкзор = 78683 + 50780 + 12392,5 = 141865,5 кДж
. Расчет подводимой теплоты
Qподв = Qрасхфиз + Q1пот - Qприхфиз - Qэкзор
Qподв = 12142592 + 76905,72 - 2563524 - 141865,5 = 9514108,22 кДж
. Расчет количества природного газа
р-ии(6) = Qподв + Q11пот
Qр-ии(6) = 9514108,22 + Qр-ии(6)*5/100
,95Qр-ии(6) = 9514108,22р-ии(6) = 10014850,758 кДжСН4 = 10014850,758*22,4/802,28 = 279619 л = 279,619 м3
Vпр.газа = 279,619*100/98 = 285,326 м3
VN2 = 285,326 - 279,619 = 5,70
С производительностью 10000 кг/ч флюорита для наружного обогрева необходимо
,326 м3 природного газа.
Таблица 6. Количество природного газа
КомпонентОбъем, м3%CН4279,61998N25,702ИТОГО285,326100
Таблица 7. Тепловой баланс сернокислого разложения флюоритового концентрата в печи с наружным обогревом
ПриходРасходСтатья приходаКоличествоСтатья расходаКоличествоQ, кДж%Q, кДж%1. Qфиз, в т. ч. CaF2 H2SO4 SiO2 CaCO3 Al2O3 Fe2O32563524 2509672 7226 11033 24874 5888 483120,981.Qтвфиз, в т. ч. CaSO4 CaF2 Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 SiO2 H2SO47870087 6863225 89273 40055 7285 459 86979064,412. Qэкзор141865,51,162. Qгфиз, в т. ч. HF SiF4 H2O CO24272505 3708573 38956 501529 2344734,963. Qподв9514108,2277,863. Qпот76905,720,63ИТОГО12219497,72100ИТОГО12219497,72100
Невязка теплового баланса 0,00%
Расчет расходных коэффициентов
Расчет теоретических и практических расходных коэффициентов на основе расчета материального балансов.
Расходный коэффициент - расход (количество) сырья, воды, энергии, вспомогательных реагентов, отнесенный к единице целевого продукта.
?i = Q/R (6)
где- расход сырья, воды, энергии, вспомогательных компонентов;
R - количество получаемого целевого продукта.
Расчет практических расходных коэффициентов
?фдюоритпр = 10000/4874,872 = 2,051
?H2SO4пр = 13822,038/4874,872 = 2,835
Расчет теоретических расходных коэффициентов
?флюориттеор = 9800/4874,872 = 2,010
?H2SO4теор = 13407,377/4874,872 = 2,750
Исхоное сырьеЗначение расходного коэффициентаТеоретическогоПрактического1 Флюорит 2 Серная кислота2,010 2,7502,051 2,835Рассчитанные практические и теоретические расходные коэффициенты имеют близкие значения, что говорит о высокой эффективности производства и его хороших экономических показателей.
Заключение
В ходе написания курсовой работы, мною была изучена литература посвященная производству фтороводорода. В работе я обзорно указала несколько методов получения фтороводорода, но подробно рассмотрела только один из них. Это - метод сернокислотного разложения флюоритового концентрата. Была дана характеристика основного и вспомогательного сырья. Рассмотрена и описана технологическая схема получения продукта. А так же была рассмотрена проблема обезвреживания и полезного использования отходов.
В расчетной части работы был рассчитан материальный баланс производства фтороводорода. Так же на основе материального баланса рассчитаны теоретические и практические расходные коэффициенты получения продукта. По стадии сгорания природного газа был рассчитан тепловой баланс процесса.
Список литературы
1. В.И. Гашкова ОАО Полевской криолитовый завод, Комплексная переработка флюоритового концентрата. Научное издание. - Екатеринбург: УрО РАН, 2002 г. - 256 с
. И.П. Наркевич, В.В. Печерский Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ. - М.: Химия, 1984. - 240 с.
. М.Е. Позин Технология минеральных солей, ч. 2, изд. 4-е, испр. Л., Изд-во Химия, 1974.
. Расчеты химико-технологических процессов / Под ред. И.П. Мухленова
. Расчет по технологии неорганических веществ / Под ред. М.Е. Позина. Л.: Химия, 1977. - 494 с.