Таблица №16 - Материальный баланс концентрирования серной кислоты

Таблица №17 - Тепловой баланс концентрирования серной кислоты

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=, где

Пгод-10000 т/год

n – время на ремонт и простои оборудования

Псут==29,85 т/сут

Пчас==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.

=

Рассчитаем суточную и часовую производительность вихревой колонны:

Псут==95.52 т/сут

Пчас==3,98 т/час

3.2 Расчет количества аппаратов

n=

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==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==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==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>=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.