Регенерация азотной и серной кислоты (стр. 8 из 19)

ккал/моль=1436,59 кДж/моль

Теплота закрепления HNO₃, находящейся в отработанной кислоте с 49% до 98%:

=(25476,86-1436,59)

=89017,7 кДж=21245,27 ккал

7) Теплота, уносимая с нитрозными газами:

q₇*c₇*t, где

c- удельные теплоемкости газов с t=85 ^ОС

NO₂	13,50,7585=865,92 кДж
NO	7,090,99685=600,2 кДж
N₂	16,021,0485=1416,17 кДж
O₂	7,440,92385=583,71 кДж

H₂O 0,07*1,373*85 = 8,17 кДж

HNO₃ 2,42*1,8*85 = 370,26 кДж

Всего: 3843.73 кДж

8) В окружающую среду колонна ГБХ в течение 1 часа теряет порядка 800 ккал (33520 кДж). При условии подачи в колонну 92 кг/мин тройной смеси и выработки колонны 60 тиг в сутки.

Потери тепла в окружающую среду:

=6072,46 кДж

Всего расход тепла, кДж:

=39075,43+137040,64+201535,71+447,86х+39749,32+1392,3+89017,7+3843,73+6072,46=517727,29+447,86х

Приход приравним к расходу:

674442,76+35,18х+700,8у=517727,28+447,86х

у=0,59х-223,62

Решаем совместно уравнение материального и теплового балансов:

0,43х-88,19=0,59х-223,62

х=847

у=276,11

Таблица №11 - Материальный баланс денитрации и концентрирования HNO₃

Расчет составлен на 1 тонну отработанной кислоты

Приход			Расход
статьи прихода	кг	%	статьи расхода	кг	%
1. Отработанная кислота	900	42	1. Крепкая HNO₃98%	242,3	11,3
2. 50% HNO₃	100	4,7	2. Слабая HNO₃ 70%	1852,86	86,5
3. Купоросное масло	847	39,52	3. Нитрозные газы	46,54	2,2
4. Перегретый пар	276,11	12,88
5. Воздух через неплотности	19,89	0,93
Всего:	2143	100	Всего:	2143	100

Таблица №12 - Тепловой баланс концентрирования азотной кислоты

Приход		Расход
статьи прихода	КДж	статьи расхода	кДж
1. С отработанной кислотой	199800	1. С парами HNO₃98%	39075,43
2. С перегретым паром	193497,89	2. На испарении HNO3	137040,64
3. Теплота от H2SO4 91%	485336,86	3. С H₂SO₄70%	581546,53
4. С HNO3 50% из конденсатора	18705,56	4. С HNO₃ 98%	39749,32
5. С воздухом	397,8	5. На нагрев воздуха	1392,3
6. На закрепление слабой HNO₃	89017,7
7. С нитрозными газами	3843,73
8. В окружающую среду	6072,46
Всего:	897738,11	Всего:	897738,11

На 1 тонну отработанной кислоты приходится в 4.127 раза больше крепкой 98% HNO₃. Пересчитаем на 1 тонну готового продукта 98% HNO₃

Таблица №13 - Нормы расхода сырья для производства 1 тонны готового продукта 98% HNO₃

Приход			Расход
статьи прихода	кг	%	статьи расхода	кг	%
1. Отработанная кислота	3714,3	41,97	1. Крепкая HNO₃98%	1000	11,3
2. 50% HNO3	412,7	4,73	2. Слабая HNO3 70%	7654,87	86,5
3. Купоросное масло	3492,48	39,52	3. Нитрозные газы	194,69	2,2
4. Перегретый пар	1138,24	12,88
5. Воздух через неплотности	79,54	0,9
Всего:	8849,6	100	Всего:	8849,6	100

2.8 Расчет материального баланса концентрирования H₂SO₄

Исходные данные:

1. Температура кислоты на входе 150 ^ОС

2. Температура кислоты на выходе 250 ^ОС

3. Температура дымовых газов на входе 900 ^ОС

4. Температура дымовых газов на выходе 130 ^ОС

1. Потери при концентрировании составляют 0,06%, из них 50% на разложение SO₂ и 50% - теряется в виде паров серной кислоты

В вихревую колонну поступает разбавленная серная кислота (с учетом потерь):

G_разб = G(1-0,0006) = 7654,87*0,9994 = 7650,28 кг.

в том числе воды:

= G_разб(1-

) = 7650,28(1-0,7) = 2295,08 кг.

В колонну подается кислота ( в пересчете на моногидрат):

G_пр = G(1-0.0006)

= 7650,28*0,7 = 5355,2 кг.

2. При концентрировании серная кислота разлагается по формуле:

H₂SO₄ = SO₂+ H₂O + 1/2O₂

Q_разл = 228900 кДж/кмоль – теплота разложения H₂SO₄. Потери от разложения составляют 50% общих потерь или 0,03%:

G_пот = G_т*0,03/100 = 7650,28*0,0003 = 2,3 кг.

3. Потери вследствие уноса серной кислоты с дымовыми газами составляют также 50% общих потерь (0,03%)

G_ун = 0,0003*7650,28 = 2,3 кг.

4. Общие потери составляют:

G_{пот =}G_ун + G_разл₌2.3*2 = 4.6 кг.

5. При разложении серной кислоты образуется:

H₂SO₄ = SO₂ + H₂O + 1/2O₂

= 98;

= 64

SO_{2 =}

= 1,5 кг.

O₂ =

= 0,38 кг.

H₂O =

= 0,42 кг.

6. В колонне выпариваются воды:

G_вых = G_разл[(1-G_исх/100)-( 1-G_к/100)] = 7650.28[(1-70/100)-(1-91/100)] = 1606,56 кг.

7. Выход 91% продукционной H₂SO₄:

G_кон= G_разл- G_разл[(1-G_исх/100)-( 1-G_к/100)] ] = 7650.28-1606.56=6043.76 кг.

8. Приход кислоты по моногидрату:

G_пр = G_исх

= 7650,28*0,7 = 5355,2 кг.

2.9. Расчет теплового баланса вихревой колонны[4]

Приход тепла:

1. с разбавленной серной кислотой 70% при t = 150 ^ОС

Q_{1 =}Q_прH_пр = 7654.87*342 = 2617934.76 кДж = 624805,43 ккал.

H_{пр =}342 кДж/кг – энтальпия исходной кислоты

2. С дымовыми газами, поступившими из топки:

Q_{2 =}

= 31,37х*1,45*900 = 40937,85х кДж = 9770,37 ккал.

V_{2 =}31,37 м³– объем газов

С_{2 =}1,450 кДж/м³град

Общий приход тепла: Q_общ = Q₁₊ Q₂ = 2617934,76+40937,85х кДж

Расход тепла

1. С продукционной кислотой при 250 ^ОС:

Q_{1 =}C_k*H_{k =}5355.2*458 = 2452681.6 кДж = 585365,54 ккал

H_{к =}458 кДж/кг – энтальпия серной кислоты 91%

2. С водяным паром выделяется при выпаривании и разложении:

Q_{2 =}C_вп*H_{вп =}1606.98*2737.7 = 4399429.15 кДж = 1049983.09 ккал

G_{вп =}G_уп+ G_разл = 1606,56 + 0,42 = 1606,98 кг.

H_{вп =}2737,7 кДж/кг – энтальпия водяного пара

G_{уп и}G_разл– из материального баланса.

3. С дымовыми газами, уходящими с t = 30^ОС:

Q_{3 =}

= 31,37х*1,336*130 = 5448,34х кДж = 1300,32 ккал.

V₂– объем дымовых газов на м³сжигаемого газа

С₂= удельная теплоемкость дымовых газов при t=130 ^ОС

С₂ = 1,336 кДж/м³град

4. На испарение серной кислоты:

Q₄= G_исп+ H_исп=2,3*511,2=1175,76 кДж=280,61 ккал

Н_исп=511.2 кДж/кг - удельная теплота парообразования серной кислоты

5. С парами серной кислоты:

Q₅= G_исп+ H = 2,3*201,4=463,22 кДж=110,55 ккал

Н – энтальпия 100% серной кислоты при температуре отходящих газов 130 ^ОС.

6. На разложение серной кислоты:

Q₆=

=5372,14 кДж = 1282 ккал.

7. С продуктами разложения серной кислоты в результате разложения серной кислоты при температуре отходящих газов 130 ^ОС образуются:

=1,5 кг.; =0,38 кг.;

=2,3 кг

Q₇ = (

)t=(0.963 + 0.353)130 = 171.08 кДж = 40,83 ккал

8. При концентрировании серной кислоты (дегидратации) от 70% до 91% расходуется тепла:

Q₈=G_уп(Q₇₀_%- Q₉₁_%)