Регенерация азотной и серной кислоты

| | |Теплота разложения|5372,14 |

| | |С продуктами |171,08 |

| | |Теплота |1446439,52 |

| | |Потери в |63594,43 |

|Всего: |9041042,68 |Всего: |9041042,68 |

3. Технико-технологическая часть

3.1. Выбор и расчет производительности основного и вспомогательного

оборудования технологической схемы

Исходя из заданной производительности проектируемого производства по

готовой продукции (98% HNO3) определяем суточную и часовую

производительность основного аппарата цеха-колонны ГБХ.

Псут=[pic], где

Пгод-10000 т/год

n – время на ремонт и простои оборудования

Псут=[pic]=29,85 т/сут

Пчас=[pic]=1,24 т/час

При отгонке концентрированной HNO3 определенного состава расход

безводной H2SO4 зависит от массовой доли H2SO4 в разбавленной HNO3, при

этом расход H2SO4 будет тем больше, чем сильнее разбавлена HNO3. Для одной

и той же исходной разбавленнной HNO3 удельный расход H2SO4 обратно

пропорционален ее степени концентрации. В соответствии с расчетом по

треугольным диаграммам (услович – Температура кипения смеси на палках) при

массовой доле HNO3 48-50% и технической H2SO4 91-92% соотношение HNO3:H2SO4

составляет 1:32 при исходной HNO3 50% и H2SO4 92%. Исходя из сказанного

выше, годовая производительность по H2SO4 будет равна 32000 т/год.

[pic]=[pic]

Рассчитаем суточную и часовую производительность вихревой колонны:

Псут=[pic]=95.52 т/сут

Пчас=[pic]=3,98 т/час

3.2 Расчет количества аппаратов

n=[pic]

Пгод – годовая производительность

Пчас – часовая производительность

КИО – коэффициент использования оборудования

Тэф – эффективный фонд времени работы аппарата, ч

Денитрационная колонна ГБХ

Тэф=8040 час/год

КИО=0,95

Пгод=10000 т/год

Пчас=1,24 т/час

n=[pic]=1.1 шт

Выбираем 1 аппарат

Вихревая колонна

Тэф=8040 ч/год

КИО=0,9

Пгод=32000 т/год

Пчас=3,98 т/час

n=[pic]=1.1 шт

Выбираем 1 аппарат

Абсорбер для улова паров азотной кислоты и окислов азота:

Тэф=8760-1404 =7365 ч

КИО=0,86

Пгод=5337000 т/год

Пчас=5337000/7356 =725,5 т/час

n=[pic]=3,8 шт

Выбираем 4 абсорбера

4. Конструктивно-механические расчеты

4.1 Расчет числа ступеней контакта фаз концентратора [5]

Определение числа ступеней концентратора серной кислоты при

концентрировании от 70% масс до 91-92% масс H2SO4 проводим аналитическим

методом. При нагреве серной кислоты до 260-280 ОС продукционную 92% H2SO4

можно получить в одной ступени. Однако при этом содержание серной кислоты в

парах достигает 30-50 г/м3 , что приводит к значительному газовому выбросу.

Для уменьшения содержания в парах, серную кислоту концентрируют в 2-3

ступенчатых аппаратах, однако, если при этом пересыщение паров H2SO4 во

второй ступени превышает критическое значение более, чем в 30 раз:

Sкр>[pic]=3,3, то происходит образование тумана серной кислоты.

Концентрация кислот во второй ступени для работы концентратора в режиме без

образования тумана серной кислоты должна составлять 85-90% масс,

температура 240 ОС.

Аналитическое определение числа ступеней, концентрации и температур

H2SO4 на ступенях концентратора, работающего без образования тумана,

представлено в таблице .

Таблица №18 - Число ступеней, концентрации и температуры серной

кислоты на ступенях концентратора.

| |Ступени концентратора |

| |1 |2 |3 |4 |5 |

| | | | | | |

|на входе |850 |230 |210 |190 |175 |

|на выходе |230 |210 |190 |175 |160 |

|на входе |88 |84 |80 |75 |70 |

|на выходе |92 |88 |84 |80 |75 |

|3. Температура H2SO4, ОС |220 |200 |180 |165 |150 |

|Па | | | | | |

|на входе |200 |56 |16 |2,2 |0,47 |

|на выходе |960 |200 |56 |16 |2,2 |

|5. Пересыщение, S | |4,8 |3,57 |3,5 |7,3 |

|6. Критическое состояние, Sкр | |4,5 |6 |7,1 |12,27 |

|7. Отношение: S : Sкр | |1,07 |0,6 |0,5 |0,6 |

Принимая равными эффективности ступеней вихревой колонны по

температуре, массоотдаче в газовой и жидкой фазах для процессов десорбции

паров воды и абсорбции паров серной кислоты, задаемся распределением

концентрации (xi) и температур (ti) серной кислоты.

Таблица №19

| |Ступени концентратора |

| |1 |2 |3 |4 |5 |

| | | | | | |

|на входе |850 |250 |210 |190 |175 |

|на выходе |250 |210 |190 |175 |170 |

|на входе |89 |85 |81 |76 |70 |

|на выходе |92 |89 |85 |81 |76 |

|Па | | | | | |

|на входе |250 |56 |16 |2,2 |0,47 |

|на выходе |980 |250 |56 |16 |2,2 |

|4. Пересыщение, S |3,8 |4,5 |3,5 |7,3 | |

|5. Критическое пересыщение, Sкр |4,3 |6 |7,1 |12,27 | |

|6. Отношение: S : Sкр |0,88 |0,75 |0,49 |0,59 | |

|7. Брызгоунос на 1 кг подаваемой на |0,319 |0,318 |0,317 |- |- |

1. Определяем расходы СК на ступенях вихревой колонны

[Li, (i=1-5)]

Li=Li+1*[pic], кг/час

Количество слабой H2SO4, поступающей в колонну (из материального

баланса) составляет:

L6= 7654.9 кг, температура кислоты t6=150 ОС, концентрация C6=70%,

[pic]=1,494 т/м3

Количество серной кислоты, поступающей из пятой на четвертую ступень:

L5=[pic][pic]=7654.9*0.7/0.75=7143 кг/ч (4687,5 м3 /ч)

X5=0,75; t5=165 ОС, [pic]=1,524 т/м3

Количество СК, поступающей из четвертой на третью ступень:

L4=[pic][pic]=7143*0.75/0.8=6696.6 кг/ч (4273.49 м3 /ч)

X4=0,8; t4=180 ОС, [pic]=1,567 т/м3

Количество СК, поступающей из третьей на вторую ступень:

L3=[pic][pic]=6696,6*0.8/0,84=6377,7 кг/ч (4059,6 м3 /ч)

X3=0,84; t3=200 ОС, [pic]=1,571 т/м3

Количество СК, поступающей из второй на первую ступень:

L2=[pic][pic]=6377,7*0.84/0,88=6087,8 кг/ч (3848 м3 /ч)

X2=0,88; t2=220 ОС, [pic]=1,582 т/м3

Количество продукционной СК, выходящей из первой ступени:

L1 =[pic][pic]=6087,8*0.88/0,92=5823,1 кг/ч (3653,14 м3 /ч)

X1=0,92; t1=250 ОС, [pic]=1,594 т/м3

По уравнению и табличным значениям (таблица №19 ) определяем

равновесные концентрации паров серной кислоты на ступенях колонны:

[pic], Па

Рассчитываем значения пересыщения паров H2SO4 на ступенях колонны:

S=yi-1/yi; i = 2-5

По уравнению [pic][5]

Рассчитываем значения критического пересыщения паров H2SO4 на ступенях

колонны Sкр-Sкр5

Определяем соотношения Si/ Sкрi на ступенях колонны. При

|11-1 |Температура |140-240 ОС|По |Термоэлектрический термометр. |ТХК 0515 |1 |1 |Приборострои| |

|12-1 |Температура |85-90 ОС |По |Термометр сопротивления. |ТСП60-97 |1 |1 |Львовприбор"| |

|11-2 |Температура |140-240 ОС|По |Прибор измеряющий, |НПТЛ-14 |1 |1 |г. | |

|11-3, 12-3 |-"- |-"- |На |Вторичный прибор |КСП-4 |1 |2 |"Теплоприбор| |

|15-1 |Нагрузка |3,4 гк/ч |По |Ротаметр с пневматической |РПД |1 |1 | | |

|15-2 |-"- |-"- |По |пневмоэлектрический |ПЭ55М |1 |1 |г. | |

| | | | |(преобразователь пневмосигнала| | | |з-д | |

| | | | |1 | | | | | |

|15-3 |-"- |-"- |На |Вторичный пневматический |ПВ 1,3 |1 |1 |"Тизприбор" | |

|18-1 |Концентрация|98% |По |Концентратометр предназначен |КСО-У |1 |1 |Опытный | |

|18-2 |-"- |-"- |По |Измерение, запись величин, |КСМ-3 |1 |1 |"Теплоприбор| |

|18-3 |-"- |-"- |По |Вторичный самопишущий прибор. |Пв4.2 П |1 |1 |"Тизприбор" | |

|25-1, 25-2 |Оотношение |1:6 |По |Стандартные сужающие |ДК16х80 |2 |2 |"Теплоконтро| |

| |воздуха в | | |80 мм. | | | | | |

|25-3 |-"- |-"- |На |Вторичный самопишущий прибор |ПВ 102П |1 |1 |"Тизприбор" | |

6. Безопасность и экологичность проекта.

Анализ производства. [10]

Производство концентрированной серной кислоты непрерывное и полностью

автоматизировано. Производство состоит из трех отделений:

Отделения концентрирования азотной кислоты, отделения концентрирования

серной кислоты и абсорбционного отделения. Используется следующее

оборудование: колонна ГБХ, вихревая ферросилидовая колонна, абсорберы,

вентиляторы, насосы, напорные баки, холодильники, конденсатор, топка.

Оборудование размещено в трехэтажном здании. В основном все оборудование

размещено на первом этаже, но так как колонна ГБХ высокая, то напорные баки

и вентиляторы находятся на третьем этаже. Так как HNO3 и H2SO4 являются

сильными кислотами, то отделение концентрирования кислот относим к

пожароопасным зонам по ПУЭ, т. е. К зоне класса В1а. В отделении абсорбции

возможны выделения нитрозных газов, которые при взаимодействии с воздухом

могут создать взрыво-пожароопасную смесь, то отделение по ПУЭ относим к

взрывоопасным зонам В-1б.

Таблица №23

| | |СН245-71 | |

| | | | |

|Абсорбционное отделение |В-1б |V |Б (взрывопожароопасная) |

Индивидуальные средства защиты

Работа с кислотами опасна возможными ожогами и отравлениями

выделяющимися газами и парами. Все рабочие кислотного цеха должны быть

обеспечены для защиты тела спецодеждой по ГОСТ 12.4.103-83 из

серошинельного сукна по ГОСТ 12.4.036-78; резиновыми сапогами или калошами

по ГОСТ 5379-73 с суконными чулками для защиты ног.; для защиты рук –

кислотнозащитными рукавицами типа КР; для защиты глаз – предохранительными

защитными очками по ГОСТ 12.4.013-85 закрытого типа с бесцветными стеклами;

для защиты органов дыхания – противогазы марки БКФ или КД. Также

применяются противогазовые респираторы РПГ-67 от действия на глаза

парообразных веществ.

На рабочих местах кислотных участков имеются водопроводные краны,

ванны с содовым раствором (для нейтрализации пролитой кислоты на открытых

участках тела), смена вод которых производится два раза в месяц.

Таблица №24 - Характеристика используемых веществ в производстве:

ПДК, класс опасности, действие на человека, способы обезвреживания.

| | | | |

| | | | |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

МЕНЮ

Регенерация азотной и серной кислоты

ИНТЕРЕСНОЕ