ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
ОПЕРАЦИОННОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Концентрирование серной кислоты
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНОГО ОБРУДОВАНИЯ
Применение прямоточного взаимодействия газовой и жидкой фаз в зоне контакта при сохранении противоточного движения потока по аппарату в целом
Слабая серная кислота с массовой долей 70 %
С продуктами разложения серной кислоты в результате разложения
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОНТРОЛЬ
АВТОМАТИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Характеристика производственного процесса: фаза концентрирования серной кислоты относится к В - Iа /3/ группе производственных процессов
СТАНДАРТИЗАЦИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА
СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
ВЕНТИЛЯЦИЯ
ПОЖАРНАЯ ПРОФИЛАКТИКА И СРЕДСТВА ПОЖАРОТУШЕНИЯ
ОСВЕЩЕНИЕ
МОЛНИЕЗАЩИТА
РАСЧЕТ ГОДОВОГО ВЫПУСКА ПРОДУКТА
Навигация
Применение прямоточного взаимодействия газовой и жидкой фаз в зоне контакта при сохранении противоточного движения потока по аппарату в целом
Разработка технологии концентрирования серной кислоты
129124
знака
33
таблицы
2
изображения
1. Применение прямоточного взаимодействия газовой и жидкой фаз в зоне контакта при сохранении противоточного движения потока по аппарату в целом.
2. Использование вихревого движения /3/ газожидкостного потока в зоне контакта фаз, обеспечивающего максимальную турбулизацию потока, обновление межфазной поверхности, широкий диапазон устойчивости работы контактных ступеней, а также эффективную сепарацию жидкости в поле центробежных сил.
3. Применение восходящего движения фаз в зоне контакта, обеспечивающего минимальный диаметр многоступенчатых аппаратов.
Принцип прямоточного движения газовой и жидкой фаз осуществляется в вихревом контактном устройстве (графическая часть), состоящем из тарелки, на которой установлен завихритель, и контактного патрубка. Завихритель газового потока расположен внутри контактного патрубка и изготовлен в виде глухого цилиндра, имеющего 8 тангенциально расположенных лопаток, образующие между собой тангенциальные щели для прохода жидкости. Завихритель расположен на нижней царге, а контактный патрубок на верхней царге 2 – ой ступени. Подача жидкости на ступень осуществляется в нижнюю царгу, а ее вывод из верхней царги.
Контактируемый газ входит в щель между лопатками завихрителя и приобретает вращательное движение. Серная кислота из вышележащей ступени по линии перетока поступает на нижнюю царгу ступени, протекает через прорези контактного патрубка во внутреннюю полость между завихрителем и внутренней стенкой контактного патрубка. Поток кислоты разделяется на две части. Часть кислоты эжектируется внутрь завихрителя и вылетает из него в виде капель и струй. Основная доля жидкости раскручивается газожидкостным потоком и движется по спирали вверх по внутренней стенке контактного патрубка. При этом жидкостная пленка непрерывно бомбардируется каплями и струями кислоты, вылетающими из завихрителя, и непрерывно многократно обновляет свою поверхность. Выходящий из щели завихрителя свежий газовый поток образует вихри жидкости, которые сливаются и движутся по спирали в восходящем потоке в виде высокотурбулизированного слоя жидкости, основная часть которой затем отсекается от газового потока под вышележащей царгой, служащей отбойником. Часть серной кислоты уносится газовым потоком на вышележащие ступени. Количество уносимой кислоты определяется расходами газовой и жидкой фаз, поступающих на ступень. За счет уноса определенного количества серной кислоты со ступени на ступень осуществляется такое распределение концентраций серной кислоты на ступенях, при котором величины пересыщения паров серной кислоты на ступенях не достигают критических значений и исключаются условия образования тумана серной кислоты. Отсепарированная на верхней царге серная кислота перетекает через внешний гидрозатвор на нижнюю царгу нижележащей ступени.
Серная кислота перетекает со ступени на ступень вниз, концентрируется и поступает в нижнюю часть колонны. На первой ступени кислота подхватывается газовым потоком и в виде капель и струй по тангенциальному каналу поступает в днище колонны, где раскручивается газовым потоком и поднимается в виде высокотурбулизированного слоя жидкости, струй, брызг по внутренней стенке днища колонны вверх, в зону сепарации по трубопроводу в холодильник.
Газовый поток, контактируя на ступенях с кислотой, отдаст ей свое тепло, освобождается от брызг кислоты на брызгоуловительных ступенях, и с содержанием кислых компонентов в пределах санитарных норм выбрасывается через трубу выброса газов в атмосферу.
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 МАТЕРИАЛЬНЫЕ РСЧЕТЫ
3.1.1. МАТЕРИАЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ ОТДЕЛЕНИЯ ДЕНИТРАЦИИ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
Для расчета примем исходные условия: массовая доля азотной кислоты – 98 %, массовая доля отработанной серной кислоты – 70 %, массовая доля регенерированной серной кислоты – 92 %.
Состав отработанных кислот, поступающих на денитрацию /3/:
а) от нитрации HNO3 - 16 – 26 %
H2SO4 – 46 - 66 %
H2O – 18 - 28 %
б) от абсорбционной установки
HNO3 – 50 %
H2O – 50 %
Расчет составлен на 1 тонну условной отработанной кислоты, поступающей в колонну ГБХ, учитывая, что отработанная кислота составляет 80%, а смесь азотной кислоты и воды – 20 %.
Выбираем средний состав кислот: HNO3 – 27%, H2SO4 – 45%, H2O – 28%.
Принимаем, что в отработанной кислоте содержится 3% азотной кислоты в виде окислов азота связаны в нитрозилсерную кислоту по реакции:
2H2SO4 + N2O3 = 2HNSO5 + H2O (3.1)
В колону поступает:
HNO3 – 24,3 %
H2SO4 – 13,5 %
H2O – 58,3 %
N2O3 – 0,9 %
HNSO5 – 3 %
Всего – 100 %
В процессе разгонки кислотных смесей и гидролиза HNSO5 в колонне протекают следующие реакции:
- разложение HNSO5
2HNSO5 + H2O = 2H2SO4 + NO2 +NO (3.2)
- разложение HNO3
2HNO3 = 2NO2 + H2O + ½O2 (3.3)
2HNO3 = N2 + H2O + 2 · ½O2 (3.4)
- разложение N2O3
N2O3 (газ) = NO (газ) + NO2 (газ) (3.5)
В колонну ГБХ поступает:
1. Перерабатываемая кислотная смесь в количестве G ´ = 1000 кг, в том числе:
HNO3 – 243 кг
H2SO4 – 135 кг.
H2O – 583 кг.
N2O3 – 9 кг.
HNSO5 – 30 кг.
2. Регенерированная серная кислота с массовой долей 92 % G ´ = 1900 кг, в том числе воды g 1 = 1900 · 0,08 = 152 кг.
3. Вода в виде перегретого пара g 2 = ∑ g расх - ∑ g прих
4. Азотная кислота с массовой долей 98 % G ´1 = 243 / 0,98 = 248 кг
Принимаем, что 3 % азотной кислоты разлагается на нитрозные газы и 1 % уносится с нитрозными газами.
Тогда из колоны выходит:
1. Азотная кислота с массовой долей 98 %:
G ´2 = 98 % ∙ G ´1, (кг) (3.1)
где G ´1 – количество азотной кислоты, поступающей в колонну.
G ´2 = 0,98 ∙ 248 = 243 кг
При этом с парами азотной кислоты уносится вода:
g 1 = 2 % · G ´2 , (кг) (3.2)
где G ´2 – количество азотной кислоты, выходящей из колонны.
g 1 = 243 · 0,02 = 4,86 кг
2. Нитрозные газы:
а) в колоне ½ количества (1,5 %) азотной кислоты разлагается до NO2 по реакции (3.3):
g 2 = 1,5 % · G ´1 , (кг) (3.3)
g 1 = 0,015 · 248 = 3,72 кг
При этом образуются газообразные вещества,:
NO2 
, (кг) (3.4)
где M 1 – молекулярная масса оксида азота (IV), кг/моль; M 4 – молекулярная масса азотной кислоты, кг/моль.
NO2 
кг
H2O 
, (кг) (3.5)
где M 2 – молекулярная масса воды, кг/моль.
H2O 
кг
O2 
, (кг) (3.6)
где M 3 – молекулярная масса кислорода, кг/моль.
O2 
кг
б) По реакции (3.4) разлагается ½ количества (1,5 %) азотной кислоты до N2:
N2 
, (кг) (3.7)
где M 5 – молекулярная масса азота, кг/моль.
N2 
кг
H2O 
, (кг) (3.8)
где M 2 – молекулярная масса воды, кг/моль.
H2O кг
O2 
,(кг) (3.9)
где M 3 – молекулярная масса кислорода, кг/моль.
O2 
кг
3. При разложении N2O3 по реакции (3.5):
NO2 
, (кг) (3.10)
где M 5 – молекулярная масса оксида азота (IV), кг/моль; M 4 – молекулярная масса оксида азота (VI), кг/моль.
NO2 
кг
NO
, (кг) (3.11)
где M 7 – молекулярная масса оксида азота (II), кг/моль; M 4 – молекулярная масса оксида азота (VI), кг/моль.
NO
кг
4. При разложении нитрозилсерной кислоты по реакции (3.2):
NO2 
, (кг) (3.12)
где M 1 – молекулярная масса оксида азота (IV), кг/моль; M 4 – молекулярная масса нитрозилсерной кислоты, кг/моль.
NO2 
кг
NO
, (кг) (3.13)
где M 7 – молекулярная масса оксида азота (II), кг/моль; M 4 – молекулярная масса оксида азота (VI), кг/моль.
NO
кг
Выделившаяся в процессе реакции серная кислота вновь войдет в состав отработанной кислоты и ее количество составит 154 кг.
5. С нитрозными газами уносится 1 % азотной кислоты:
G ´3 = 1 % · G ´1 , (кг) (3.14)
где G ´1 – количество азотной кислоты, поступающей в колону.
G ´3 = 0,01 · 248 = 2,48 кг
Похожие работы
... Содержание прокаленного остатка, в % 0,4 4. Содержание окислов азота N2O3, в %, не более 0,01 5. Содержание железа, в %, не более 0,2 3. Отработанные и вытесненные кислоты представляют собой тройную смесь азотной и серной кислот, а также воды. Таблица №5 - Состав тройных смесей № Наименование составных частей Отработанной кислоты Вытесненной кислоты 1. Азотная ...
... еще не всегда осуществима. В то же время отходящие газы – наиболее дешевое сырье, низки оптовые цены и на колчедан, наиболее же дорогостоящим сырьем является сера. Следовательно, для того чтобы производство серной кислоты из серы было экономически целесообразно, должна быть разработана схема, в которой стоимость ее переработки будет существенно ниже стоимости переработки колчедана или отходящих ...
... между трубками теплообменников, расположенных в контактном аппарате между полками с контактной массой, нагревается до 450 °С и поступает на верхний слой катализатора, где 70...75 % Рис. 2.2. Схема производства серной кислоты контактным способом: 1, 2—промывные башни (полая и с насадкой); 3 — электрофильтр; 4 — башня с насадкой; 5 - турбокомпрессор; 6 - теплообменник; 7 — контактный аппарат; ...
... 300 С ). Недостатком схемы является большой расход щелочи и сложность регенерации ее из шлама [ 3 ]. Глава 2. Обеспечение экологической безопасности путем разработки малоотходного способа реутилизации сернокислых отходов аккумуляторных батарей Экологическая безопасность и эффективное функционирование экономики каждого государства неразрывно связаны с транспортной отраслью. Транспортные ...
0 комментариев