Матеріальний та тепловий баланси збірника другого ступеня

Матеріальний розрахунок

Прихід. У збірник абсорбера другого ступеня поступають: циркулюючий розчин з абсорбера, сірчана кислота, вода для поповнення циклу.

Визначимо кількість цих потоків:

1. Кількість кислоти, що поступає, позначимо х₂.

2. Кількість розчину, що поступає з абсорберу, дорівнює:

G₂=157394,6 – 327=157067,6 кг/год.

3. Кількість води для поповнення циклу позначимо у₂.

Загальний прихід дорівнює 157067,6 + х₂ + у₂.

Витрата. Кількість розчину, що виводиться зі збірника в циркуляцію, дорівнює 157560 кг/год.

Прирівнюючи прихід і витрату, отримав:

x₂ + у₂=492,4.

Для визначення х₂ і у₂ складаю баланс моногідрату сірчаної кислоти.

Прихід:

З кислотою при концентрації, рівною 92,5%.......0,925× х₂

Витрата:

Переток розчину на перший ступінь………….………39,2

На реакцію з NH₃ у другому ступені ………………....67,4

Всього……..…….....106,6

Прирівнюючи прихід і витрату, отримаємо 0,925× х₂=106,6

Звідси кількість розчину кислоти х₂ = 115,2 кг/год, з них: моногідрату 115,2×0,925= 106,6 і води 8,6 кг/год.

Тоді, кількість води, необхідної для поповнення циклу:

y₂=492,4 – 115,2=377,2 кг/год.

Тепловий баланс збірника другого ступеня

Прихід. 1. Тепло, внесене циркулюючим розчином:

Q₁=157067,6×3,31×52=27034475,3 кДж/год.

2. Тепло, що вноситься кислотою:

Q₂=115,2×1,55×20=3571,2 кДж/год,

де 1,55 - теплоємність сірчаної кислоти, кДж/(кг×град), 20-температура кислоти °С.

3. Тепло, внесене водою поповнення:

Q₃=377,2×4,19×20=31609,4 кДж/год,

де 4,19 - теплоємність води, кДж/(кг×град).

4. Тепло розбавлення сірчаної кислоти від 92,5 до 12%:

кДж/кмоль

де

де 88 - кількість відсотків води у розчині;

12 - кількість відсотків кислоти у розчині;

98 - молекулярна маса сірчаної кислоти;

18 - молекулярна маса води;

та на 106,6 кг/год моногідрату

Q₄= .

Загальний прихід тепла

Q_прих=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄=27034475,3+3571,2+31609,4+61896,7=27131552,6 кДж/год.

Витрата.1.Тепло, що втрачається зовні (згідно практичних даних):

Q₅=125700 кДж/год.

2.Тепло, що уноситься циркулюючим розчином:

Q₈=157560×3,31×t=521523,6×t Дж/год.

Всього, витрата тепла: 125700+521523,6×t.

Прирівнюючи прихід та витрату

27131552,6=125700+521523,6×t,

звідси температура розчину, яка встановилася t=52°С.

Баланс кислоти та води поповнення наведено у таблиці 5.6

 

Таблиця 5.6 Баланс кислоти та води

Компоненти	Збірник 1		Збірник 2		Всього		Разом
	Н2SО4	H2O	Н2SО4	H2O	Н2SО4	H2O
Розчин кислоти	940,8	76,3	106,6	8,6	1047,4	84,9	1132,3
Вода поповнення циклу	—	2611,6	—	377,2	—	2988,8	2988,8
Всього	940,8	2687,9	106,6	385,8	1047,4	3073,7	4121,1

 

Матеріальний баланс сульфатної установки наведено у таблиці 5.7, кг/год:

 

Таблиця 5.7 Матеріальний баланс сульфатної установки, кг/год

Прихід		Витрата
Коксовий газ: Сухий коксовий газ Водяні пари Бензольні вуглеводні Сірководень Аміак Піридинові основи	24105,8 19456 1560 1872 832 365 20,8	Коксовий газ: Сухий коксовий газ Водяні пари Бензольні вуглеводні Сірководень Аміак Піридинові основи	24559,5 19456 2377,5 1872 832 1,6 20,8
Сірчана кислота	1132,3	Сульфат амонію	1440,4
Промивна вода	95
Вода для поповнення циклу	2988,8	Випаровується води у випарнику	2321,6
Всього	28321,9	Всього	28321,9

 

 

 

Розрахунок випарника

Матеріальний розрахунок

У випарник поступає розчин з першого ступеня абсорберу наступного складу:

кг/год %

Сульфату амонію………….2037,7 40

Сірчаної кислоти…………......50,9 1

Води………………………...3005,7 59

Всього……5094,3 100

У випарнику випаровується вода у кількості 2321,6 кг/год. Тому з випарника виходить пульпа наступного складу:

кг/год %

Сульфату амонію………….2037,7 73,4

Сірчаної кислоти…………......50,9 1,8

Води……………………….....684,1 24,8

Всього.........2772,7 100

При відділенні кристалів сульфату амонію у кількості 1440,4 кг/год після центрифуги залишиться маткового розчину 2772,7 – 1440,4=1331,8 кг/год.

Склад цього розчину: кг/год %

Сульфату амонію ……..2037,7 – 1411,6=626,1 47,0

Сірчаної кислоти…………...………............50,9 3,8

Води…………………...........684,1 – 28,8=655,3 49,2

Всього……...............1332,3 100