| |||||
МЕНЮ
| Регенерация азотной и серной кислоты| | |серной кислоты | | | | |Теплота разложения|5372,14 | | | |С продуктами |171,08 | | | |разложения | | | | |Теплота |1446439,52 | | | |дегидратации | | | | |Потери в |63594,43 | | | |окружающую среду | | |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 | | | | | | | | |1. Температура газа, ОС | | | | | | |на входе |850 |230 |210 |190 |175 | |на выходе |230 |210 |190 |175 |160 | |2. Концентрация H2SO4, % | | | | | | |на входе |88 |84 |80 |75 |70 | |на выходе |92 |88 |84 |80 |75 | |3. Температура H2SO4, ОС |220 |200 |180 |165 |150 | |Давление насыщенных паров H2SO4, | | | | | | |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 | | | | | | | | |1. Температура газа, ОС | | | | | | |на входе |850 |250 |210 |190 |175 | |на выходе |250 |210 |190 |175 |170 | |2. Концентрация H2SO4, % масс. | | | | | | |на входе |89 |85 |81 |76 |70 | |на выходе |92 |89 |85 |81 |76 | |3. Давление насыщенных паров H2SO4, | | | | | | |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 |- |- | |ступень кислоты | | | | | | 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 Si/Sкрi [pic]1 происходит образование тумана H2SO4, а при Si/Sкрi 0,7атм. |месту |назначения | | | |кий завод г.| | | |магистрали, | | | | | | |Томск | | | |поступающей | | | | | | | | | | |в днище | | | | | | | | | | |колонны | | | | | | | | | |11-1 |Температура |140-240 ОС|По |Термоэлектрический термометр. |ТХК 0515 |1 |1 |Приборострои| | | |пара в общей| |месту |Матириал электродов – хром. | | | |тельный | | | |магистрали | | |Пределы измерения 50-60 ОС | | | |завод, г. | | | | | | | | | | |Луцк | | |12-1 |Температура |85-90 ОС |По |Термометр сопротивления. |ТСП60-97 |1 |1 |Львовприбор"| | | |верха | |месту |Предел измерения: [-50 ОС, | | | |г. Львов | | | |колонны | | |+250 ОС], град 20,22. Материал| | | | | | | | | | |– платина | | | | | | |11-2 |Температура |140-240 ОС|По |Прибор измеряющий, |НПТЛ-14 |1 |1 |г. | | | |верха | |месту |нормированный. Предназначен | | | |Чебоксары, | | | |колонны | | |для преобразования сигналов | | | |з-д | | | | | | |термоэлектрических | | | |"Электроиспо| | | | | | |термометров, датчиков ЭДС и | | | |лнмех-ов" | | | | | | |термометров соспротивления в | | | | | | | | | | |унифицированные сигналы | | | | | | | | | | |постоянного тока. Предел | | | | | | | | | | |измерений 0-5мА | | | | | | |11-3, 12-3 |-"- |-"- |На |Вторичный прибор |КСП-4 |1 |2 |"Теплоприбор| | | | | |щите |автоматический, потенциометр | | | |" г. | | | | | | |стандартный одноточечный | | | |Челябинск | | | | | | |измеряющий и регистрирующий. | | | | | | | | | | |Оснащен полупроводниковым | | | | | | | | | | |усилителем | | | | | | |15-1 |Нагрузка |3,4 гк/ч |По |Ротаметр с пневматической |РПД |1 |1 | | | | |колонны | |месту |дистанционной передачей | | | | | | | |(количество | | | | | | | | | | |продукционно| | | | | | | | | | |й HNO3) | | | | | | | | | |15-2 |-"- |-"- |По |пневмоэлектрический |ПЭ55М |1 |1 |г. | | | | | |месту |преобразователь | | | |Чебоксары, | | | | | | |(преобразователь пневмосигнала| | | |з-д | | | | | | |0,2-1 кгс/см2 в электрический| | | |"Электроиспо| | | | | | |сигнал 0-5 мА. Класс точности | | | |лнмех-ов" | | | | | | |1 | | | | | | |15-3 |-"- |-"- |На |Вторичный пневматический |ПВ 1,3 |1 |1 |"Тизприбор" | | | | | |щите |прибор (показание, запись) | | | |г. Москва | | |18-1 |Концентрация|98% |По |Концентратометр предназначен |КСО-У |1 |1 |Опытный | | | |H2SO4 | |месту |для непрерывного измерения | | | |завод УНИхим| | | | | | |концентрации | | | |г.Свердловск| | |18-2 |-"- |-"- |По |Измерение, запись величин, |КСМ-3 |1 |1 |"Теплоприбор| | | | | |месту |преобразуемых с помощью | | | |" г. | | | | | | |датчиков в напряжение | | | |Челябинск | | | | | | |постоянного тока. | | | | | | |18-3 |-"- |-"- |По |Вторичный самопишущий прибор. |Пв4.2 П |1 |1 |"Тизприбор" | | | | | |месту |Класс точности 1 | | | |г. Москва | | |25-1, 25-2 |Оотношение |1:6 |По |Стандартные сужающие |ДК16х80 |2 |2 |"Теплоконтро| | | |природного | |месту |устройства: диафрагма камерная| | | |ль" г. | | | |газа и | | |Dy=16кгс/см2 , усл. проход = | | | |Казань | | | |воздуха в | | |80 мм. | | | | | | | |топке | | | | | | | | | |25-3 |-"- |-"- |На |Вторичный самопишущий прибор |ПВ 102П |1 |1 |"Тизприбор" | | | | | |щите |(запись, показ, управляющее | | | |г. Москва | | | | | | |воздействие) | | | | | | 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 |Наименование |Класс |Класс |Категория по НПБ 105-95 | |производственного помещения |по ПУЭ|са-нитарной| | | | |зоны по | | | | |СН245-71 | | | | | | | |Абсорбционное отделение |В-1б |V |Б (взрывопожароопасная) | |Отделение серной кислоты |П-IIа |VI |В1-В4 (пожароопасная) | |Отделение азотной кислоты |П-IIа |VI |В1-В4 (пожароопасная) | 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. |Наименов|Токсичность |Способы |ПДК, класс | |ание | |обезвреживания, |опасности по ГОСТ | |веществ | |первая помощь |12.1007-76 | | | | | | |I. HNO3 |При попадании на кожу |При попадании на |ПДК паров HNO3 в | |– |человека вызывает сильные |кожу человека, |воздухе рабочей | |азотная |ожоги. Дым, содержащий |смыть водой, |зоны | |кислота |туман HNO3, раздражает |нейтрализовать. |производственных | | |верхние дыхательные пути, |Вывести на свежий |помещений 2мг/м3. | | |вызывает коньюктивит и |воздух и вызвать |По ГОСТ 12.100776 | | |поражает роговицу глаз. |скорую помощь, |ССБТ относится к | | | |HNO3, пролитую на |III классу | | | |пол, следует смыть|опасности | | | |водой |(умеренно-опасные)| | | | | | |II. |По характеру токсического |То же самое, что и|ПДКр.з.-1мг/м3 По | |H2SO4 - |действия на организм |для HNO3, но |ГОСТ 12.100776 | |серная |человека H2SO4 относится к |H2SO4, пролитую на|ССБТ относится к | |кислота |раздражающей группе |пол, нейтрализуют |III классу | |регенери|веществ. При попадании на |гашеной известью. |опасности | |рованная|кожу вызывает сильные долго| |(умеренно-опасные)| | |не заживающие раны (ожоги),| | | | |образование нарывов, язв. | | | Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|