Материальный баланс холодильника-конденсатора (123249)

Посмотреть архив целиком

1. Исходные данные для расчета


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

  2. Состав газа на входе, %об.: NO – 2, NO28,35, 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

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

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

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


3. Сводный материальный баланс холодильника–конденсатора


Таблица 4.

ПРИХОД

РАСХОД

В-во

м3

кг/ч

кмоль/ч

%(об.)

В-во

м3

кг/ч

кмоль/ч

%(об.)

NO

100

133,8

4,46

2

NO

99,904

133,8

4,46

2,01

NO2

417,5

857,44

18,64

8,35

NO2

288,176

591,79

12,865

5,78

O2

96

137,152

4,286

1,92

O2

63,661

90,944

2,842

1,28

N2

3540

4425,01

158,036

70,80

N2

3540,01

4425,01

158,04

71,06

H2O

846,5

680,22

37,79

16,93

H2O

102,592

82,44

4,58

2,06






H2O

конд-ат

679,17

545,76

37,73

16,96






HNO3

конд-ат

129,36

363,825

2,05

0,92

Всего

5000

6233,62

223,212

100

Всего

4902,873

6233,57

222,39

100


Неувязка материального баланса составляет:



Она не превышает 1 %, соответственно материальный баланс рассчитан верно.

Тепловой баланс холодильника – конденсатора

Цель теплового баланса: расчёт тепловых потоков.

  1. Теплоту, приносимую с нитрозным газом, находим по формуле,

,


где ni – количество вещества исходных реагентов, кмоль/ч (материальный баланс);

ci – средняя удельная теплоемкость компонентов, кДж / (кмоль К);

tвх,i – температура входного потока, ºС.

Находим среднюю теплоёмкость компонентов нитрозного газа по формулам:


кДж / (кмоль К)

кДж / (кмоль К)

кДж / (кмоль К)

кДж / (кмоль К)

кДж / (кмоль К)



Таблица 3. Средняя теплоёмкость нитрозного газа

Компоненты

Теплоёмкость,

NО

30,53

N2

29,44

NO2

39,86

O2

29,78

H2O

34,15


Рассчитаем среднюю теплоёмкость нитрозного газа по правилу аддитивности:


;

.

Q1 =223,212*31,136*160 = 1111988,613 кДж/ч = 308,89 кВт.


  1. Теплоту, поступающую за счет конденсации паров воды, определяем как:


Q2 = (2780 – 4,18*40) 33,21*18 = 1561879,584 кДж/ч = 433,85 кВт.

где 2780 кДж / кг – теплота конденсации водяного пара.


  1. Теплоту при образовании азотной кислоты находим по формуле, кДж:


,

где q – теплота образования безводной HNO3 (по реакции), кДж; q=73600 кДж;

m – количество образовавшейся кислоты, кмоль/ч.( материальный баланс)


Q3 = кДж/ч = 29,52 кВт.


Теплота, выделяющаяся при разбавлении безводной кислоты до 40%-ной HNO3:


Q4 = 28400 * 5,775 = 164010 кДж/ч = 45,56 кВт.


где 28400 – теплота разбавления азотной кислоты, кДж / моль.


Случайные файлы

Файл
147387.rtf
proekt_ventil.doc
48997.rtf
178184.rtf
CBRR0853.DOC




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.