Станция обжига известняка в вертикальных печах в производстве кальцинированной соды
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
ления компонентов
Кр= Р СО2 / Р СО * (Р О2)1/2
Кр в зависимости от температуры имеет следующий вид:
Кр =( 29791/Т ) + (0,169*10-3*Т) - (0,324*105/ Т2) - 9,495, [6, таблица 41, с.64]
где Т- температура в Кельвинах.
Рассмотрим температуру в диапазоне 1200- 12500С или 1473-1523 К (поскольку температура в зоне обжига составляет 12500С)
При Т= 1473 К: Кр= 9,19*1010 или v Кр= 3,03*105
При Т=1498 К: Кр= 4,27*1010 или v Кр= 2,07*105
При Т= 1523 К: Кр= 2,04*1010 или v Кр= 1,43*105
Принимаем Кр= 2,04*1010 или v Кр= 1,43*105 (Т=1523 К или 12500С)
СО + О2 = СО2
Пусть начальное количество СО и О2 равны стехиометрическим коэффициентам, то есть n СО,0 =1 моль, n О2,0=0,5 моль, n СО2,0= 0.
Обозначим через ?- доля прореагировавшего вещества СО2, тогда конечные количества СО, О2 и СО2 равны ( моль):СО= n СО,0 - ? = 1- ? ; n О2 = n О2,0 - 0,5* ? =0,5-0,5* ?= 0,5(1- ?) ; n СО2 = n СО2,0 + ? = ?
Общее количество молей равно ? n =1- ? + 0,5-0,5* ? + ? =1,5-0,5* ? = 0,5(3- ?)
Мольные доли компонентов равны:
к = n к /? n;
принимаем N к=Р к (так как идеальная газовая смесь).
Парциальные давления компонентов равны: Р СО =2* (1- ?)/ (3- ?); Р О2=(1- ?)/ (3- ?); Р СО2 =2* ?/(3- ?). Подставляя в Кр и приведя подобные, получим
Кр = ?*(3- ?)1/2/(1- ?)* (1- ?)1/2; Кр является большой (1,43*105 ) по сравнению с 1, потому это уравнение приводится к кубическому.
Методом подбора принимаем оптимальную ?СО2=0,973, ?СО =1- ?СО2=1-0,973=0,027
. Масса углерода, сгоревшего до СО2 с учетом степени ?СО2=0,973 составляет
mС . = mС сгор. * ? СО2,
где mС сгор. - масса сгоревшего углерода, кг;
? СО2 - степень сгорания углерода до СО2 ,%.
mС . = 0,88021*0,973 = 0,8564 кг С, сгоревшего до СО2
5. Масса углерода, сгоревшего до СО с учетом степени ?СО=0,027 составляет
mС . = mС сгор. * ? СО,
где mС сгор. - масса сгоревшего углерода, кг;
? СО - степень сгорания углерода до СО ,%.
mС . = 0,88021*0,027 = 0,0237 кг С,. сгоревшего до СО
. Масса несгоревшего углерода
mС несгор.. = mС * ? неполноты сгор.,
где mС - масса углерода в коксе, кг;
? неполноты сгор - неполнота сгорания углерода ,%.
mС сгор. =1* 0,89*0,011 = 0,0098 кг С несгор.
Итого углерода в коксе 0,8900 кг
. Количество кислорода, теоретически необходимое для сжигания С до СО2 по реакции (3.6.2):С + О2 = СО2 (3.6.2)
mО2./ МО2 = mС/ МС
mО2 = mС* МО2 / МС ,
где mС - масса углерода, сгоревшего до СО2, кг;
МС, МО2 - молярные массы углерода и кислорода, кг/моль.
mО2 = 0,8564*32/12=2,2837 кг О2 (теор.)
Масса теоретического СО2 по реакции (3.6.2) составляет
mС./ МС = mСО2/ МСО2
mСО2 = mС.* МСО2/, МС
где mС - масса углерода, сгоревшего до СО2, кг;
МСО2, МС - молярные массы СО2 и углерода, кг/моль.
mСО2 = 0,8564*44/12 = 3,1401 кг СО2 (теор.)
. Количество кислорода, теоретически необходимое для сжигания С до СО по реакции (3.6.3):С + 1/2 О2 = СО (3.6.3)
mО2./ МО2 = mС/ МС
mО2 = mС* МО2 / МС,
где mС - масса углерода, сгоревшего до СО, кг;
МС, МО2 - молярные массы углерода и кислорода, кг/моль.
mО2 = 0,0237*16/12=0,0316 кг О2 (теор.)
Масса теоретического СО по реакции (3.6.3) составляет
mС./ МС = mСО/ МСО
mСО = mС* МСО / МС,
где mС - масса углерода, сгоревшего до СО, кг;
МСО, МС - молярные массы СО и углерода, кг/моль.
mСО2 = 0,0237*28/12 = 0,0553 кг СО (теор.)
.Всего требуется стехиометрического кислорода
?m О2 = m1 + m2
?m О2 =2,2837+0,0316= 2,3153 кг О2 (теор.)
. При коэффициенте избытка воздуха ? = 1,06 необходимо ввести кислорода
О2 = ?m О2* ?
О2 =2,3153*1,06= 2,4542 кг О2 или в пересчете на нормальные м3 это составит
О2 = m О2 * V М /МО2 ,
где m О2 - масса кислорода, кг;
МО2 - молярная масса кислорода, кг/моль;
V М - молярный объем, нм3.О2 = 2,4542*22,4/32 =1,7179 нм3 О2.
С учетом обогащения воздуха до 29 объемных % масса воздуха составит
воздуха =VО2*100/29,
где 29- обогащение воздуха по кислороду.воздуха =1,7179*100/29 = 5,9238 нм3 сухого воздуха, обогащенного О2.
В пересчете на кг масса сухого воздуха составитвоздуха = 5,9238*(0,29*32+0,71*28)/22,4 = 7,7115 кг сухого воздуха,
где 0,29; 0,71- содержание О2 и N2 в воздухе;
; 28 - молярные массы О2 и N2;
,4 - молярный объем, нм3.
В воздухе содержится:N2 = 5,9238*0,71*28/22,4 = 5,2574 кг N2 в обогащенном воздухе/ 1 кг коксаО2 = 5,9238*0,29*32/22,4 = 2,4541 кг О2 в обогащенном воздухе/ 1 кг кокса
Итого сухого воздуха: 7,7115 кг
. Баланс обогащенного воздуха ( на 1 кг кокса)
В печь поступает воздух, содержащий О2 (20,9 об. %) и технический О2 (93 об. %)
Обозначим за х, нм3 - количество технического О2 , тогда V воздух =( 5,9238-х) нм3. Всего сухого воздуха, обогащенного О2, V в= 5,9238 нм3 (29 об. % О2). Составляем уравнение:
(5,9238-х)*0,209 + 0,93*х = 5,9238*0,29; х=0,6655О2 технич.=0,6655 нм3 ( в техническом О2 содержится: О2= 0,6655*0,93=0,6189 нм3; N2=0,6655*0,07=0,0466 нм3)О2 В ВОЗДУХЕ =5,9238-0,6655=5,2583 нм3 ( в воздухе содержится:
О2= 5,2583*0,209=1,099 нм3; N2= 5,2583*0,791=4,1593 нм3).
Итого кислорода: 1,7179 (0,6189+1,099) нм3 или 2,4542 кг
. При 16оС и относительной влажности 75% влагосодержание воздуха составляет 0,00899 кг Н2О на 1 кг сухого воздуха [3, приложение, табл. XIX].
С 7,7115 кг кг сухого воздуха поступает m паров воды = 7,7115*0,00899=0,06933 кг паров воды.
. В результате сгорания 1 кг кокса получаются следующие количества газообразных продуктов (в кг):СО2 =3,1401 кг СО2СО = 0,0553 кг СОО2 =(2,4542-2,3153)= 0,1389 кг О2N2 = 5,2574 кг N2H2О (КОКС) =0,03 кг H2О в коксеH2О (ВОЗДУХ) =0,06933 кг H2О в воздухе
Итого газообразных продуктов 8,69103 кг/ 1 кг кокса
. Кроме того остается mзолы = 0,08 кг и mс = 0,0098 кг,
т.е. масса твердого остатка m.тв.ост. = mзолы + mс = 0,08+0,0098=0,0898 кг/1 кг кокса.
. Всего расход продуктов ? m = m газ. прод.+ m.тв.ост = 8,69103+0,0898 = 8,78083 кг на 1 кг кокса.
II) Обжиг известняка (в расчете на 1000,0 кг/ч известняка).
. Расчет массы веществ в известняке определяем по форм?/p>