Модернизация технологии производства аммиачной селитры на ОАО "Череповецкий "Азот"
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
упает 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
) Масса 90%-го раствора нитрата аммония после упарки 20%-го раствора:
/0,9 = 1543 кг
) Масса испарившейся Н2О: 6944 - 1543 = 5401 кг
) Общая масса выходящего 90%-го раствора NН4NО3 из ИТН:
+ 1543 = 64654кг.
) Общая масса выходящего сокового пара из аппарата ИТН складывается из массы потерь NН3 и НNО3 и массы дополнительного пара после упарки 20%-го раствора:
+ 5401 + 426 + 142 = 32357кг.
) Общий приход и расход массы.
Приход: 90067 + 6944 = 97011кг
Расход: 64654 + 32357 = 97011кг.
Таблица 6.1 Материальный баланс процесса нейтрализации (на два аппарата ИТН)
ПриходКг/ч% массРасходКг/ч% массГазообразный аммиак (с м. д. NН3 99,6 %), 1221212Раствор аммиачной селитры с м. д. NН4NО3 90% на выходе из аппарата ИТН6465467Азотная кислота с масс. дол. НNО3 80%, в том числе НNО3 Н2О 77855 45156 32699 81Соковый пар, в том числе: Н2О NН4NО3 НNО332357 31789 426 14233 Раствор аммиачной селитры с м. д. NН4NО3 20%, том числе NН4NО3 Н2О6944 1389 55557 Всего:97011100 Всего:97011100
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).
.1.2 Тепловой баланс аппарата ИТН
Исходные данные:
Данные материального баланса аппарата ИТН
Температура аммиака………………………………………….……………..125СТемпература раствора азотной кислоты ………………………………..……90СТемпература 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
) физическое тепло азотной кислоты рассчитаем по формуле:
Q = m c t, (6.3)
где m - масса азотной кислоты, кг;
с - теплоемкость азотной кислоты, кДж/кгК;
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/кмольК;
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
) 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
) 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%:
кДж/кг 58189кг = 7099058кДж
Затраты тепла на растворение NН4NО3 до концентрации 90%:
кДж/кг 58189кг = 4422364кДж
Q5 = 7099058 - 4422364 = 2676694кДж
) теплоту, затраченную на испарение воды из раствора аммиачной селитры, рассчитаем по формуле:
Q7 = ?Нисп. G, (6.6)
где ?Нисп - 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
) 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
) Q9 = 64654 2,193 155,5 = 22047758 кДж
) Q10= Qприх - (Q5 +Q6+ Q7+ Q8+ Q9) (6.7)
Q10 = 109214542 - 105431766,7 = 3782775,3кДж,
Таблица 6.2 Тепловой баланс на два аппарата ИТН.
ПриходКг/ч% массРасходКг/ч% массQ1 - физ. тепло 58%-й НNО3 кДж;194