Модернизация технологии производства аммиачной селитры на ОАО "Череповецкий "Азот"
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
) составим таблицу теплового баланса
Таблица 6.8 Тепловой баланс донейтрализатора Р-4
ПРИХОДРАСХОДПотоккДж/ч%ПотоккДж/ч%Q1 19241030,497,6Q4 1947429998,8Q26651,60,03Q5 237178,21,2Q3463795,22,35ВСЕГО19711477,2100ВСЕГО19711477,2100
В данном разделе произведен расчет материального баланса донейтрализатора Р-4. Большую часть прихода составляет раствор аммиачной селитры - 97,6%, а расходуется больше раствора аммиачной селитры - 98,8%.
.3 Конструктивный расчет основного аппарата ИТН
В данной схеме производства используется вертикальный цилиндрический аппарат ИТН, состоящий из двух частей: реакционной и сепарационной. Реакционный стакан имеет отверстие в нижней части. Выше отверстий расположены барботер аммиака, ниже барботера газообразного аммиака - кольцевой барботер азотной кислоты. Верхняя часть реакционного стакана заканчивается диффузором.
Сепарационная часть аппарата - промыватель с четырьмя колпачковыми тарелками и двумя отбойниками. Среда: азотная кислота, аммиак, раствор NP-удобрения (аммиачной селитры) с массовой долей NН4NО3 до 91%, фосфаты аммония до 10 %, соковый пар.
Объем реакционной зоны:
, (6.21)
где V - расход реагентов в реакторе, м/с,
-время пребывания в реакционном стакане, с
Vз = 8,44 0,5 = 4,22 м3
. Площадь поперечного сечения:
S = V/w, (6.22)
где w- линейная скорость потока в реакторе, м/с
S = 4,22/3,5 = 1,2 м2
. Диаметр реакционного стакана:
D = (6.23)
D =м
. Высота стакана:
H = Vp /S, (6.24)
H = 4,22/1,2=3,5м
По имеющимся диаметру и высоте реакционного стакана, учитывая число тарелок, находим по таблице высоту сепарационной части: H = 7660мм.
Следовательно, высота аппарата ИТН будет равна: 7660 + 3500 = 11160мм.
.4 Расчет и выбор вспомогательного оборудования
Вспомогательным оборудованием процесса нейтрализации азотной кислоты газообразным являются: теплообменники, донейтрализаторы и скруббер.
Рассчитаем и подберем по ГОСТу подогреватель газообразного аммиака Т-1.
Перед подачей аммиака в аппарат ИТН аммиак нагревают до температуры 120-180 0С в цилиндрическом одноходовом кожухотрубчатом теплообменнике.
Количество тепла Q, Вт, затрачиваемое на нагрев раствора определяется по формуле:
Q = G c ?t , (6.25)
где G - расход раствора ДАФ, кг/с;
c - теплоёмкость раствора, Дж/ (кгК);
?t -разность температур, оС;
= 12096,4 2,3 (125 - 40) = 2364846,2 Вт
Количество нагревающего раствора G, кг/с, определяется по формуле:
G = 2364846,2 / (3743,763 85) = 7,43 кг/с
В процессе теплообмена аммиак нагревается от 40 оС до 125 оС
Среднелогарифмическая разность температур ?t ср лог, определяется по формуле:
, (6.26)
где ?t б -большая разность температур, град;
?t м- меньшая разность температур, град;
?t м =?t б =50 град
?t ср лог = 50 град
Отношение n/Z определяется по формуле:
(6.27)
где n -общее число труб, шт;
Z - число ходов;
Re - критерий Рейнольдса;
- вязкость среды, Пас;
d- внутренний диаметр трубок, м
- при диаметре труб тр= 252 мм
,
-при диаметре труб тр=202 мм
Площадь поверхности теплообменника Fор , м 2, определяется по формуле:
(6.28)
- коэффициента теплопередачи, Вт/( м 2К)
Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи: =250 Вт/( м 2К)
Тогда ориентировочная поверхность теплообмена:
ор= 189 м 2
Выбираем теплообменник, соответствующий площади поверхности теплообменника Fор = 189 м2. (ГОСТ 15120- 79):
- поверхность теплообмена F=219 м2
диаметр теплообменника =800 мм
диаметр труб теплообменника тр=252 мм
- число ходов Z = 1
- число трубок n = 465 шт
длина труб = 6м
площадь сечения в вырезе S1 =16,110-2 м2
- площадь сечения между перегородками S2 =7,910-2 м2
- площадь сечения одного хода по трубе S3 =6,910-2 м2
Критерий Рейнольдса Re определяем исходя из формулы:
Re=
Критерий Прандтля (Pr) определяем по формуле:
= (6.29)
где c - удельная теплоемкость, кДж/ (кгК);
? - теплопроводность, Вт/ (мК);
- вязкость среды, Пас.
Pr == 5,07
Коэффициент теплоотдачи к жидкости ?, Вт/( м2К), движущейся по трубам турбулентно, определяется по формулам :
? = 0,023 Re0,8 Pr0,4 ? /d , (6.30)
?1 = 0,023 9500,8 5,070,4 (0,748/0,021) =377,9 Вт/(м2К)
Площадь сечения потока в межтрубном пространств между перегородками:
2 = 0,079 м2
Критерий Рейнольдса Re в межтрубном пространстве определяется:
Re = G dвн / S2 ? , (6.31)
где G - расход, кг/с;вн - внутренний диаметр, м ;
S2 - площадь сечения между перегородками, м2
2 = 7,43 0,02/(0,079 0,0125) =150,5
Критерий Прандтля: Pr2 = 3743,4630 0,00125/ 0,548 = 6,255
Коэффициент теплоотдачи к жидкости, движущейся в межтрубном пространстве:
? = 0,24 Re0,6 Pr0,36 ? /d, (6.32)
?2 = 0,24 150,50,6 6,255 0,36 (0,748/0,02) =351,7 Вт/( м2К)
Коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2 К), определяется по формуле:
, (6.33)
где ??/? - сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений, м2К/Вт
??/?= (6.34)
??/? = 0,002/17,5 + 2/2900 = 0,000804 м2К/Вт
Коэффициент теплопередачи: К = 1/(1/377,9 +0,000804 +1/351,7) =160 Вт/(м2К),
Поверхность теплообмена составит: F = 2364846,2/ (50 160) = 295,6 м2
Запас поверхности теплообмена составляет: ? = (295,6 - 189)/2