Производство разбавленной азотной кислоты по схеме АК-72: отделение окисления аммиака
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
деляем объемы азота и кислорода
кислорода
О2 = VвaO2 = 169810,27*0.1869= 35092.37 м3/ч азотаN2 = VвaN2 = 169810.27*0.7145 = 132014.16 м3/ч
Основные реакции, протекающие в контактном аппарате:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
Определим состав нитрозных газов, образующихся по этим реакциям:
объем монооксида азота:
NO = VNH3*?k = 17949.87*0.96 =17231.875 м3/ч
-общий объем азота в нитрозных газах:
N2 = 0.5VNH3 (1 - ?k) +132014.16 = 0.5* 17949.87 (1-0.96) +132014.16=132373.16 м3/ч
общее количество водяных паров, образующихся в результате реакций окисления:
H20 =1.5*VNH3 + 2703.75 = 1.5*17949.87+2703.75=29628.55 м3/ч
объем кислорода:
.37- (1,25* VNH3*?k+0,75*VNH3 (1 - ?k)) =13014,03 м3/ч
Таблица 3.1. Материальный баланс процесса окисления аммиака
ПРИХОДРАСХОДСТАТЬЯКГ%МАССНМ%КМОЛЬСТАТЬЯКГ%МАССНМ%КМОЛЬNH313622,675,9017949,879,56801,33NO23078,409,9917231,878,96769,28ВОЗДУХ217322,3194,10169810,2790,447580,82 O250131,9621,7135092,3718,691566,62O218591,478,0513014,036,77580,98N2165017,7071,45132014,1670,315893,49N2165466,471,65132373,1668,865909,52H202172,650,942703,751,44120,70H2O23808,6610,3129628,5515,411322,70ВСЕГО230944,98100,00187760,14100,8382,15 230944,9100,00192247,611008582,48
Раiет котла - утилизатора
Для раiета материального баланса КУ берем данные из материального баланса для одного КА
ПРИХОДРАСХОДСТАТЬЯКГ%МАССНМ3%КМОЛЬСТАТЬЯКГ%МАССНМ3%КМОЛЬNH36811,332,978974,939,56400,67NO11539, 209,998615,948,96384,64ВОЗДУХ, в т. ч108661,1447,4084905,1390,443790,41 O225065,9810,9317546,1818,69783,31O29295,748,056507,016,77290,49N282508,8435,9966007,0770,312946,74N282733,2171,6566186,5768,862954,76H2О1086,330,471351,871,4460,35H2О11904,3310,3114814,2715,41661,35ВСЕГО115472,4810093880,071004191,07ВСЕГО115472,4810096123,801004291,24
Нитрозные газы из КА с температурой 8510С поступают в КУ. Давление в КУ - 0,35 МПа. В КУ происходит охлаждение нитрозных газов до 3500С.
Средняя температура НГ:
Свободный объем в КУ равен:
вн - внутренний диаметр котла; L - длина аппарата, м; dтр - диаметр трубок, м; lтр - длина трубок, м; Птр - число трубок, шт.
Секундный объем НГ в рабочих условиях расiитывается по формуле:
(м3/с)
Время пребывания газа в КУ:
0,89 с
Степень окисления оксида азота (II) в оксид азота (IV) определяется по формуле:
где: , b - начальная концентрация кислорода, %
а-1/2 начальной концентрации оксида азота (II),%
К% - константа скорости реакции, соответствующая концентрации в % об., и времени в сек.= 4,985; b = 8,05; ; при температуре 605 оС К% = 0,000126
Степень окисления оксида азота в диоксид находим из диаграммы Каржавина. Она составляет ? = 0,06
Окисление оксида азота (II) протекает по реакции:
+ 0,5O2 = NO2
В результате окисления образуется диоксида азота:
,94*0,06=517 (нм3/ч)
46/22,4 = 1061,61 (кг/ч).
Расходуется кислорода
32/22,4 = 369,3 (кг/ч).
Оксида азота в нитрозном газе на выходе из котла-утилизатора
,94 - 517 = 8098,98 (нм3/ч) 30/22,4 = 10846,85 (кг/ч).
Кислорода в нитрозном газе на выходе из котла-утилизатора
,01-258,5 = 6248,5364 (нм3/ч) 32/22,4 = 8926,48 (кг/ч).
Материальный баланс котла - утилизатора представлен а таблице 3.2.
Таблица 3.2
Материальный баланс котла - утилизатора
ПРИХОДРАСХОДСТАТЬЯКГ%МАССНМ3%КМОЛЬСТАТЬЯКГ%МАССНМ3%КМОЛЬNO11539, 209,998615,948,96384,64NO21061,610,92516,960,5423,08 NO10846,859,398098,988,45361,56O29295,748,056507,016,77290,49O28926,487,736248,546,52278,95N282733,2171,6566186,5768,862954,76N282733,2171,6566186,5769,042954,76H2O11904,3310,3114814,2715,41661,35H2O11904,3310,3114814,2715,45661,35ВСЕГО115472,48100,0096123,801004291,24ВСЕГО115472,4810095865,32100,004279,70
3.3.2 Раiеты тепловых процессов
Тепловой баланс контактного узла
Исходными данными для раiета являются: объём аммиака на входе в контактный узел = 17949,87 (нм3/ч), температура АВС на входе в контактный узел =230 0С по практическим данным, потери теплоты в окружающую среду принимаем, согласно 3% от прихода теплоты
Тепло, выделяющееся в контактном узле при окислении аммиака
,
где ?Qэф - теплота, выделяющаяся в контактном узле при протекании основной и побочной реакций, кДж/ч; 904,8 кДж и 1266,28 кДж - тепловые эффекты основной и побочной реакции (на 4 моля аммиака)
(МДж/ч)
Температура на сетках контактного аппарата расiитывается по формуле:
Теоретическая , 0С
Действительная
где: тепло, вносимое с компонентами АВС при 230 оС, МДж/ч;нг - количество НГ, кг/ч - из таблицы теплового баланса контактного узла
Снг - средняя массовая теплоемкость НГ при постоянном давлении, расiитанная в интервале температур 800900 0С.
, кДж
где: кДж/ (кгград); кДж/ (кгград); = 1,884 кДж/ (кгград) [5, c.120]
(МДж/ч)пот = 0,03 (?Qэф +?q)
кДж/ (кгград)
кДж/ (кгград)
= 877,3 оС теоретическая температура на сетках
=8510С - действительная.
Теплота, уносимая с нитрозными газами
Н. Г = GН. ГСН. Гtcд = 230944,981, 195851/1000 = 234864 (МДж/ч)
Потери теплоты в окружающую среду
пот = 0,03 (184148,6+57969,44) =7263,83 (МДж/ч)
Теловой баланс контактного узла представлен в таблице 3.3
Таблица 3.3
ПРИХОД ТЕПЛАРАСХОД ТЕПЛАстатьи прихода теплаМДж%статьи расхода теплаМДж%с АВС57969,44423,95с НГ23486497Тепловой эф-т реакции184158,2876,05потери в окр. среду7263,833ВСЕГО242127,73100ВСЕГО242128100
Тепловой баланс КУ
Исходные данные:
Температура НГ на входе в КУ, 0С851
Температура НГ на выходе из КУ, 0С 350
Средняя теплоемкость НГ при 3500С, кДж/ кгград 1,166
Средняя теплоемкость НГ при 8510С, кДж/ кгград,1, 195
Температура воды, поступающая на питание КУ,0С240
В котле-утилизаторе получается пар с параметрами: Р = 4МПа; t = 4400C; iп = 3312,6 кДж/кг - энтальпия пара; iв = 1038,3 кДж/кг - энтальпия воды [7]; потери тепла (% о