Расчет каскада пачуков для кислотного выщелачивания урана
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
акции
ПриходРасходСтатьи приходакгСтатьи расходакг1. CaCO3 2. H2SO4 с избытком20 23,521. CaSO4 2. H2O 3. H2SO4 остаток 4. CO227,2 3,6 3,92 8,8Итого:43,52Итого:43,58
Поскольку материальный баланс сошелся, значит, расчеты по пятой реакции были произведены верно.
По результатам материальных расчетов для каждой реакции составим общую таблицу материального баланса для всего процесса в целом
Таблица 7
Общий материальный баланс
ПриходРасходСтатьи приходакг%Статьи расходакг%1. Руда UO3 UO2 V2O5 FeO CaCO3 Инертные (SiO2) 2. Окислитель MnO2 c избытком 3. Р-р H2SO4 H2SO4 H2O 4. Конденсат (из теплового баланса) 0,7 0,3 10 10 20 959 0,14483 46,8592 2296,1 195,761. Газ (СO2) 2. Пульпа 2.1 Твердая часть: UO3 остаток UO2 остаток MnO2 остаток FeO остаток CaSO4 Инертные (SiO2) 2.2 Растворы6 UO2SO4 MnSO4 (VO2)2SO4 FeSO4 H2SO4 остаток H2O Конденсат8,8 0,07 0,03 0,05793 5 27,2 959 1,172 0,1509 14,3956 10,555 14,6574 2296,1 195,76Итого:3534,86Итого:3532,9Для определения массы конденсата необходимо составить тепловой баланс. После чего продолжить заполнение таблицы материального баланса для всего процесса.
Так как материальный баланс сошелся, то расчеты были произведены верно.
. Тепловой баланс
Тепловой расчет сводится к составлению теплового баланса процесса выщелачивания, расхода острого пара.
Расчет теплового баланса произведем на тонну руды. Принимаем давление острого пара равным 3 атм.
Уравнение теплового баланса процесса выщелачивания записывается в виде:
,
где - количество тепла, поступающего в аппарат с рудой и окислителем, Дж;
с =800 [1] -удельная теплоемкость руды, Дж/кг.К;
tн =20 - начальная температура при входе в аппарат, 0С;
- количество тепла, поступающего в аппарат с острым паром, Дж;
D - расход острого пара, кг/с;
i.пара =2730 [1, с. 591]- удельная энтальпия острого пара, кДж/кг;
- количество тепла, уходящего из аппарата с газом, Дж;
с =838 [1]- теплоемкость газа CO2 , Дж/кг.К;
t=60- температура процесса 0С;
- количество тепла, поступающего в аппарат с раствором серной кислоты, Дж;
с =4186 [1] -теплоемкость раствора, Дж/кг.К;
t =20 - начальная температура при входе в аппарат, 0С;
- количество тепла, уходящего из аппарата с конденсатом острого пара, Дж;
- количество тепла, уходящего из аппарата с твердой частью пульпы, Дж;
с =800 [1]- теплоемкость твердой части пульпы, Дж/кг.К;
t=60- температура процесса 0С;
- количество тепла, уходящего из аппарата с жидкой частью пульпы, Дж;
с =4186 [1] -теплоемкость жидкой части пульпы, Дж/кг.К;
t =60 - конечная температура при выходе из аппарата, 0С;
- потери тепла в аппарате, Дж.
Определим составляющие уравнения теплового баланса.
Определим расход острого пара из уравнения теплового баланса:
Результаты теплового баланса сведены в таблице 8
Таблица 8
Тепловой баланс
Статьи приходаСтатьи расхода1. С рудой и окисл. 16000 2. Р-ром серной к-ты 196152,6 3. С остр. паром 534427,41. С пульпой жидкая 586968,68 твердая 47585,18 2. С газом 442,464 3. С конденсатом 64600,8 4. Потери 46962,4Итого: 746580,08кДж/сИтого: 746559,52кДж
Таким образом, видно, что тепловой баланс сошелся. Значит расчеты были произведены верно.
5. Конструктивный расчет
В конструктивном расчете каскада пачуков определяется объем каждого из трех аппаратов и их основные геометрические размеры.
Суммарный объем каскада пачуков определяется по формуле:
где - суммарный объем каскада пачуков, м3;
- сумма производительностей руды и окислителя, м3/с;
- сумма произв-тей раствора серной кислоты и конденсата, м3/с;
- время выщелачивания, с;
- коэффициент заполнения аппаратов, 0,85;
Определим количество урана в 1000 кг руды:
Тогда производительность по руде определится следующим образом:
По аналогии:
Далее, рассчитаем объемные производительности по твердой и жидкой фазе:
Тогда суммарный объем каскада пачуков определится:
Определим объем одного из трех одинаковых пачук:
По справочным данным выбираем ближайший стандартный пачук, характеристики которого представлены в таблице 9.
Таблица 9
Характеристики стандартного пачука
D, ммH, ммV, м3Расход воздуха, м3/(мин м3 пульпы)Давление воздуха, МПа4600113001200,020,3
Далее рассчитываем диметры патрубков, а именно:
диаметр для подачи руды и окислителя
диаметр для подачи раствора H2SO4
- диаметр для подачи сжатого воздуха
диаметр для подачи греющего пара
диаметр сдувки
диаметр для выхода пульпы
диаметр сдувки для второго и третьего аппаратов
По результатам конструктивного расчета вычерчиваем эскиз аппарата (рисунок 1А) и каскад пачуков (рисунок 2А).
Заключение
В ходе работы были составлен материальный и тепловой балансы, в результате которых были определены массовые расходы всех компонентов, а также установлен расход острого пара.
В результате конструктивного расчета были подобраны стандартные пачуки и определены основные характеристики аппаратов. А также выполнен эскиз одного из каскада трех пачук и сам каскад пачуков.
Литература
1.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической техн?/p>