Материальный баланс холодильника-конденсатора

1. Исходные данные для расчета

1.         В холодильник-конденсатор поступает 5000 нм³/ч нитрозных газов.

2.         Состав газа на входе, %об.: NO – 2, NO2 – 8,35, O2 – 1,92, N2 – 70,80, Н2О – 16,93.

3.         Давление в системе 7,5 атм.

4.         Степень превращения окислов азота при абсорбции – 0,98.

5.         В расчете теплового баланса определить количество охлаждающей воды.

6.         Температура нитрозного газа на входе в холодильник – конденсатор – 160ºС.

7.         Температура нитрозного газа на выходе из холодильника–конденсатора – 40ºС.

8.         Степень конденсации водяных паров – 90 %.

2. Материальный баланс холодильника-конденсатора

Цель материального баланса: определение состава нитрозного газа после холодильника-конденсатора.

Таблица 1. Состав нитрозных газов, поступающих в холодильник-конденсатор

Состав	м3/ч	кг/ч	кмоль/ч	% (об.)
NO	100	133,8	4,46	2
NO2	417,5	857,44	18,64	8,35
O2	96	137,152	4,286	1,92
N2	3540	4425,008	158,036	70,80
H2O	846,5	680,22	37,79	16,93
Всего	5000	6233,62	223,212	100

В холодильнике – конденсаторе образуется конденсат, содержащий 40%-ную HNO₃ , что соответствует степени превращения окислов азота 25 %.

Условно пересчитываем окислы азота, содержащиеся в нитрозном газе, на NO₂:

(NO+ NO₂)=4,46+18,64=23,1 кмоль/ч

1. Количество конденсата.

Количество двуокиси азота, превращенной в азотную кислоту, составит:

23,1*0,25=5,775 кмоль/ч

На образование азотной кислоты по реакции

4 NO₂ + O₂ +2Н₂О = 4HNO₃ - 73600 кДж

расходуется воды: 5,775 / 2 = 2,887 кмоль/ч.

Количество сконденсировавшейся воды x, пошедшей на образование 40%-ной HNO₃ , можно вычислить по уравнению:

36382,5=14553+720x

x= 30,32 кмоль/ч

Всего сконденсировалось воды:

2,887 + 30,32 = 33,21 кмоль/ч

В газе осталось водяных паров:

37,79 – 33,21 =4,58 кмоль/ч

Количество образовавшейся 40%-ной HNO₃ :

5,775 + 30,32 = 36,095 кмоль/ч

2. Количество и состав газа после холодильника.

На образование HNO₃ пошло кислорода:

5,775*0,25 = 1,444 кмоль/ч

В газе осталось:

кислорода

4,286 - 1,444=2,842 кмоль/ч

окислов азота

23,1 – 5,775=17,325 кмоль/ч

Таблица 2. Состав нитрозных газов, выходящих из холодильника-конденсатора

Состав	м3/ч	кг/ч	кмоль/ч	% (об.)
NO	99,904	133,8	4,46	2,44
NO2	288,176	591,79	12,865	7,04
O2	63,661	90,944	2,842	1,55
N2	3540,006	4425,008	158,036	86,46
H2O	102,592	82,44	4,58	2,51
Всего	4094,339	5323,982	182,783	100

Таблица 3. Состав конденсата

Состав	м3/ч	кг/ч	кмоль/ч	%(об.)
HNO3	129,36	363,825	2,05	39,99
H2O	679,17	545,76	37,73	60,01
Всего	808,53	909,585	39,78	100