ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

Березниковский филиал

Кафедра химической технологии и экологии

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

И ОБОРУДОВАНИЕ

Методические указания к практическим работам

Для студентов специальности

240301.65 «Химическая технология неорганических веществ»

Березники 2008 г.

УДК 66.02

БКК 35.11

З 17

Рецензенты:

кандидат химических наук, доцент

Н.П. Нечаев

кандидат технических наук, доцент

С.В. Лановецкий

 

Зайнуллина А.Ш.

З 17 Основы проектирования и оборудование: Методические указания к

практическим работам / Пермь: Перм. гос. техн. ун-т. - 2008. - 28 с.

 

Методические указания написаны в соответствии с программой курса «Основы проектирования и оборудование» и предназначены для студентов специальности 240301.65 «Химическая технология неорганических веществ».

Цель работы состоит в систематизации, расширении и углублении знаний, приобретенных студентами при изучении данной дисциплины, в практическом использовании этих знаний для решения конкретной задачи.

 

УДК 66.02

БКК 35.11

 

© Пермский государственный

технический университет, 2008

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 4

СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ.. 4

ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ. 5

ОФОРМЛЕНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ.. 6

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ, РЕКОМЕНДОВАННЫЙ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ.. 8

ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ. 9

Пример 1. Расчет мощности производства. 9

Пример 2. Описание архитектурно-строительного решения производства. 11

Пример 3. Расчет материального баланса. 18

Пример 4. Расчет теплового баланса. 22

Пример 5. Расчет оборудования. 24

 

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Цель выполнения практических работ состоит в систематизации, расширении и углублении знаний, приобретенных при изучении курсов «Химическая технология неорганических веществ» и «Основы проектирования и оборудование», в практическом использовании этих знаний для решения конкретной задачи расчета проектирования стадии процесса, в приобретении навыков по оформлению графической части проекта в соответствии с требованиями ЕСКД.

Практическая работа выполняется в виде расчетно-пояснительной записки по индивидуальному заданию под руководством преподавателя.

Оформленная практическая работа проверяется и подписывается руководителем и представляется к защите.

 

СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

1. Вводная часть.

Во введении указывается цель работы и обоснование выбора технических решений для достижения поставленной цели, приводятся исходные данные для выполнения работы.

2. Основная часть.

Основная часть содержит результаты выполнения работы (краткая теория, таблицы, графики, рисунки, расчеты).

3. Заключение.

Заключение должно содержать краткие выводы по выполненной практической работе.

4. Список использованной литературы.

 

ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Темы работы определяются руководителем совместно со студентом, и могут быть самыми различными, например:

1. Исходные данные для расчета технико-экономических показателей: выпуск продукта, состав исходного сырья, качество продукции.

2. Расчет мощности производства. Выбор географической точки строительства.

3. Расчеты материальных и тепловых балансов. Выбор критериев оптимальности.

4. Основные принципы расчета оборудования для химических производств. Технологические расчеты:

- реакторов с гидродинамическим режимом перемешивания;

- реакторов идеального вытеснения;

- абсорберов;

- кристаллизаторов;

- ректификационных колонн.

5. Конструкционные материалы. Коррозия металлов. Виды коррозии и коррозионных разрушений. Способы борьбы с коррозией.

6. Роза ветров и зонирование территории. Застройка территории на генеральном плане. Совмещенная прокладка инженерно-технологических сетей.

7. Типы промышленных зданий:

- одноэтажные;

- многоэтажные;

- павильонного типа;

- установка оборудования на открытых площадках.

8. Поперечный и продольный разрез зданий. Понятие о пролете, шаге и сетке колонн.

 

ОФОРМЛЕНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Расчетно-пояснительная записка должна быть написана от руки или отпечатана на принтере на листах белой бумаги форматом А4 (210´297 мм).… Страницы расчетно-пояснительной записки нумеруются арабскимицифрами без точки.… Иллюстрации центрируются по ширине страницы, обозначаются словом "Рисунок", подпись располагается под…

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ, РЕКОМЕНДОВАННЫЙ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Литература основная:

1. Косинцев В.И., Михайличенко А.И. Основы проектирования химических производств – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.-332с.

2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В 2-х книгах.-3-е изд. М.: Химия, 2002.-386с. (Учебник для вузов).

3. Позин М.Е., Зинюк Р.Ю. Физико-химические основы неорганической технологии. – СПб.: Химия, 1993. – 438 с. (Учебное пособие).

4. Амирова С.А. Островский С.В. Основы теоретического анализа химико-технологических процессов. В 2-х кн. – Екатеринбург: РАН, 1992. (Учебное пособие).

5. Альперт Л.З. Основы проектирования химических установок – 4-е изд. перераб. и дополн. М.: Высшая школа,1989.-304с. (Учебное пособие для вузов).

6. Позин М.Е. Расчеты по технологии неорганических веществ – М.: Химия, 1977.- 496с. (Учебное пособие для вузов).

Дополнительная литература:

1. Кафаров В.В. Принципы математического моделирования химико-технологических систем – М.: Химия, 1974.-344с. (Учебное пособие).

2. Справочник азотчика: Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Синтез аммиака – М.: Химия, 1986.-512с.

ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Пример 1. Расчет мощности производства

Цель работы – рассчитать производственную мощность и коэффициент использования мощности производства слабой азотной кислоты.

Исходные данные для выполнения работы

Производство состоит из шести агрегатов УКЛ-7-76 (унифицированных комплексных линий), работающих под давлением 0,73 МПа (7,3 кгс/см²). Ведущая стадия – компрессия.

Головной агрегат – газотурбинный технологический агрегат ГТТ-ЗМ. Проектная мощность одного агрегата – 14,8 т/ч моногидрата (мнг.). (120000 т/год).

Производство непрерывное. Календарное время - 8760 ч. Годовой простой в ремонте, согласно графику ППР:

1 агрегат – 696 ч	4 агрегат – 936 ч
2 агрегат – 696 ч	5 агрегат – 1296 ч
3 агрегат – 984 ч	6 агрегат – 936 ч
	Итого: 5544 ч.

Расчет среднечасовой прогрессивной производительности

Среднечасовая прогрессивная производительность определяется:

q_ср = (q _{max зп} + q _{max лп})/2 = (15,13 + 14,02)/2 =14,57 т/ч мнг., (1)

где q _{max зп} – максимальная производительность в зимнем периоде (январь – март; октябрь – декабрь), т/ч мнг;

q _{max лп} – максимальная производительность в летнем периоде (апрель – сентябрь), т/ч мнг.

Максимальная производительность в зимнем и летнем периодах определяется на основании данных таблицы 1.

Таблица 1 – Производительность по месяцам

	Январь	Февраль	Март	Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь
Выработка кислоты, т мнг.
Время работы агрегатов, час
Производи тельность, т/ч мнг.	12,98	14,35	13,83	14,02	13,73	13,06	13,30	12,68	13,67	13,97	13,99	15,13

Максимальная производительность в зимнем периоде – 15,13 т/ч мнг. Максимальная производительность в летнем периоде – 14,02 т/ч мнг.

Расчет мощности

Коэффициент использования календарного времени:

К=(Т_кал ´ n – Т_р) / Т_кал ´ n = (8760 ´ 6 – 5544) / 8760 ´ 6 = 0,895 (2)

где Т_кал – календарное время работы оборудования, ч;

n – количество агрегатов;

Т_р – годовой простой оборудования в ремонте, ч.

Среднегодовая мощность:

М = Т_кал ´ n ´ q_ср ´ К = 8760 ´ 6 ´ 14,57 ´ 0,895 = 685390 т/год (3)

где Т_кал – календарное время работы оборудования, ч;

n – количество агрегатов;

q_ср – среднечасовая прогрессивная производительность, т/ч мнг.;

К – коэффициент использования календарного времени.

Коэффициент использования мощности:

К_и._м. = М/(q ´ n) = 685390 / (120000 ´ 6) = 0,95 (4)

где М – среднегодовая мощность, т/год;

q – проектная мощность одного агрегата, т/год мнг.;

n – количество агрегатов.

 

Вывод: в работе произведен расчет производственной мощности и коэффициента использования мощности производства слабой азотной кислоты. Имеется запас мощности, что позволяет увеличивать выпуск готового продукта.

Пример 2. Описание архитектурно-строительного решения производства

Цель работы – провести описание архитектурно-строительного решения производства слабой азотной кислоты в зависимости от месторасположения производства и условий эксплуатации.

Исходные данные для выполнения работы

Природные условия месторасположения производства слабой азотной кислоты характеризуются следующими особенностями.

Площадка расположена в пойме реки Зырянки и частично на старом ее русле. Рельеф площадки неспокойный, но значительно сглажен насыпным грунтом. Абсолютные отметки поверхности изменяются от 106,00 до 110,38 м. Место строительства относится к I В климатическому району.

Средняя годовая температура составляет:

- средняя самого жаркого месяца 17,4 °С;

- средняя самого холодного месяца –15,7 °С.

Скоростной напор ветра 35 кг/м².

Среднемесячная относительная влажность воздуха:

- максимальная 86%

- минимальная 61%.

Количество осадков:

- годовое 821 мм

- суточный максимум 72 мм.

Нормативная снеговая нагрузка 200 кг/м². Глубина промерзания 2,0 – 2,4 м.

Территория относится к устойчивым по сейсмичности районам.

 

Архитектурно-строительные решения

Технологическими, санитарными и противопожарными особенностями, влияющими на проектирование строительной части установки, являются особенности объемно-планировочной компоновки зданий и сооружений, а также вынос технологического оборудования на открытые площадки и этажерки.

Для проектирования производства неконцентрированной азотной кислоты выбраны следующие принципиальные объемно-планировочные решения: максимальное блокирование однородных служб и разделение производства на подсобно-вспомогательную зону (блок подсобно-вспомогательных помещений), зону подсобно-производственных помещений и зону производственных отделений (блок отделений турбокомпрессии, конверсии, абсорбции, насосной, деаэраторной, общецеховой службы, складскую зону (склад кислоты с насосной), зону выбросов (выхлопная труба).

Каркас основного производственного корпуса выполнен из стальных индивидуальных конструкций. Стальные конструкции применены для этажерки общецеховых служб, башни выхлопной трубы, а также для пролетных строений эстакад.

Многоэтажное здание подсобно-вспомогательного назначения и 3-х этажная пристройка основного производственного корпуса решены каркасными из сборных железобетонных конструкций.

Стены неотапливаемого отделения конверсии выполнены из асбестоцементных листов усиленного профиля по металлическим прогонам.

В качестве утеплителя для покрытий зданий принят газобетон и фенольный пенопласт.

В виду значительной толщи слабых грунтов выполнены свайные фундаменты с отметкой острия свай –12, –14 м. Сваи из бетона на сульфатостойком цементе в сечении 350 ´ 305 ´ 110300 (12300) мм. Плотность бетона В-8.

Объемно-планировочное решение основного производственного корпуса

Основной производственный корпус – одноэтажное здание с рабочей технологической площадкой на отм. 7,200 метра.

Фундамент железобетонный, сваи с монолитным ростверком. Опорные колонны металлические, подкрановые балки – двутавровые. Для сообщения между площадками предусмотрены металлические лестницы.

Размеры корпуса 24 ´ 98 м.

Сетка колонн 6 ´ 12 м.

Отметка низа несущих конструкций покрытия 17,4 м. назначена из условий обслуживания мостовыми электрическими кранами грузоподъемностью 15 т.

Отделение конверсии – одноэтажное неотапливаемое здание павильонного типа, частично закрытое асбоцементными листами с целью защиты от атмосферных воздействий.

Стены отделения из волнистых асбоцементных листов усиленного профиля.

Наружная отделка – окраска кремнийорганической эмалью КО–174.

Покрытие без фонарей.

Кровля скатная рубероидная. Отвод воды с кровли наружный организованный.

Эвакуация из отделения обеспечивается эвакуационными выходами в сторону рабочих площадок отделения абсорбции и через тамбуры с дверями на отм. 0,0 и 7,200 м в сторону отделения турбокомпрессии.

Для обеспечения пожаротушения предусматриваются пожарные лестницы.

Дымоудаление осуществляется через неогражденные проемы в стенах и аэрационные щели в покрытии.

Антикоррозионная защита конструкций отделения конверсии

Агрессивная среда:

- 58% азотная кислота, продолжительность действия – случайно;

- окислы азота, аммиак, продолжительность действия – систематически.

Для защиты от разрушающего воздействия окружающей среды:

1) Полы на грунте выполнены из кислотоупорного кирпича.

2) Фундаменты оборудования покрыты этинолевыми покрытиями.

3) Колонны, балки, плиты покрытий, плиты перекрытий, фермы, металлоконструкции покрыты грунтом ХС-010 (2 слоя), эмалью (3 слоя), эмалью ХВ–1100 (2 слоя). Толщина покрытия 130мкм.

 

Выводы: в работе проведено описание архитектурно-строительного решения производства слабой азотной кислоты. Представлены план на отметке +7200 (Приложение 1) и поперечный разрез производственного помещения (Приложение 2). В Приложении 3 приведена спецификация оборудования, размещенного на отметках.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

 

Пример 3. Расчет материального баланса

Цель работы – провести расчет материальных потоков при растворении сильвинита в производстве галургического хлорида калия.

Исходные данные для выполнения работы

Таблица 1 – Состав руды, поступающей на переработку

Компонент	Концентрация компонента, %	Концентрация компонента, г/1000 г Н2О	Массовый расход, кг/ч
KCl	27,34	195 286	98 424
NaCl	68,34	488 143	246 024
MgCl2	0,12
CaSO4	2,12	15 143	7 632
н.о.	1,94	13 857	6 984
Н2О	0,14	1 000
Всего:	100,00	714 286	360 000

 

Таблица 2 – Состав растворяющего щелока

Компонент	Концентрация компонента, %	Концентрация компонента, г/1000 г Н2О
KCl	11,30
NaCl	18,84
MgCl2	0,58
CaSO4	0,53
Н2О	68,75	1 000
Всего:	100,00	1 455

 

Таблица 3 – Состав насыщенного щелока

Компонент	Концентрация компонента, %	Концентрация компонента, г/1000 г Н2О
KCl	19,83
NaCl	16,70
MgCl2	0,56
CaSO4	0,50
Н2О	62,41	1 000
Всего:	100,00	1 602

 

Степень выщелачивания KCl из сильвинита примем равной 97% (или 0,97).

Расчет

Определим количество KCl, перешедшего в раствор при выщелачивании:

Q_KCl = Q_{KCl в руде} ´ β = 98 424´0,97 = 95 471 кг/ч (2)

где Q_{KCl в руде} – количество KCl, поступающего с рудой, кг/ч;

β –степень выщелачивания KCl из сильвинита.

Насыщенный щелок содержит 318 кг KCl на 1000 кг Н₂О; растворяющий – 164 кг KCl на 1000 кг Н₂О. На 1000 кг Н₂О растворяется KCl: 318 – 164 = 153 (кг). Рассчитаем количество воды, необходимое для растворения 95 471 кг KCl, исходя из того, что в 1000 кг воды растворяется 153 кг KCl: (95 471 ´ 1000) / 153 = 622 474 (кг).

Количество растворяющего щелока: (622 474 ´ 1 455) / 1000 = 905 417 (кг).

Таблица 4 – Расчет массового расхода растворяющего и насыщенного щелоков

Компонент	Растворяющий щелок	Насыщенный щелок
Концентрация компонента, %	Массовый расход, кг/ч	Массовый расход, кг/ч
KCl	11,30	102 312	95 471 + 102 312 = 197 783
NaCl	18,84	170 581	(197 783 ´ 16,70) / 19,83 =166 565
MgCl2	0,58	5 251	432 + 5 251 = 5 683
CaSO4	0,53	4 799	(197 783 ´0,50) / 19,83 = 4 987
Н2О	68,75	622 474	6 984 + 622 474 = 622 978
Всего:	100,00	905 417	997 997

 

Таблица 5 – Расчет количества компонентов, перешедших в раствор и в отвал

Компонент	Из руды перейдет
в раствор, кг/ч	в отвал, кг/ч
KCl	98 424 ´ 0,97 = 95 471	98 424 – 95 471 = 2 953
NaCl	166 565 – 170 581 = –4 016	246 024 – (– 4 016) = 250 040
MgCl2	5 683 – 5 251 = 432	–
CaSO4	4 987 – 4 799 = 188	7 632 – 188 = 7 444
Н2О	622 978 – 622 474 = 504	–
н.о.	–	6 984
Всего:	92 580	267 420

 

По данным ВНИИГ на Березниковской ХОФ вместе с горячим насыщенным щелоком из растворителя увлекается 18% твердой фазы. Это солевой и глинистый шламы.

Количество твердой фазы: 360 000 * 0,18 = 64 800 (кг/ч). С горячим щелоком увлекается 6 984 кг/ч глинистого шлама (по данным табл.5). Солевой шлам возвращается в растворитель, т.е. 57 816 кг шлама циркулирует между растворителями и конусами отстойника, поэтому этот шлам в дальнейшем расчете не учитывается.

Таблица 7 – Расчет количества компонентов, содержащихся в глинистом шламе

Компонент	Концентрация компонента, %	Массовый расход, кг/ч
н.о.	75,00	0,75 ´ 6 984 = 5 238
NaCl	15,00	(0,15 ´ 5 283) / 0,75 = 1 048
CaSO4	10,00	(0,10 ´ 5 283) / 0,75 = 698
Всего:	100,00	6 984

 

Отвал поступает на ленточный вакуум-фильтр.

Таблица 8 – Расчет состава твердой фазы отвала, поступающего на вакуум-фильтр

Компонент	Массовый расход, кг/ч
KCl	2 953
NaCl	250 040 –1 048 = 248 992
CaSO4	7 444 – 698 = 6 745
н.о.	6 984 – 5 238 = 1 746
MgCl2	–
Н2О	–
Всего:	260 436

 

Отвал содержит 11% влаги – жидкая фаза. Примем, что состав жидкой фазы отвала аналогичен составу растворяющего щелока.

На 1000 кг Н₂О приходится 1 455 кг щелока

На Х кг Н₂О приходится 11 кг щелока

Х = (1000 ´ 11) / 1 455 = 7,56 (кг)

Таблица 9 – Расчет состава жидкой фазы отвала, поступающего на вакуум-фильтр

Компонент	Концентрация компонента, %	Массовый расход ж.ф., кг/ч
KCl	11,30	2 408
NaCl	18,84	4 014
CaSO4	0,53
н.о.	–	–
MgCl2	0,58
Н2О	68,75	14 648
Всего:	100,00	21 307

Таблица 10 – Сводная таблица материального баланса растворения (кг/ч)

	KCl	NaCl	MgCl2	CaSO4	Н2О	н.о.	Всего:
Приход
1. Сильвинит	98 424	246 024		7 632		6 984	360 000
2. Раств. щелок	104 720	174 595	5 375	4 912	637 123		926 724
Итого	203 144	420 619	5 807	12 544	637 627	6 984	1 286 724
Расход
1. Насыщ. щелок, в т.ч.	197 783	167 613	5 683	5 685	622 978	5 238	1 004 981
жидк. фаза	197 783	166 565	5 683	4 987	622 978		997 997
тв. фаза		1 048				5 238	6 984
2. Отвал, в т.ч.	5 360	253 006		6 858	14 648	1 746	281 743
жидк. фаза	2 408	4 014			14 648		21 307
тв. фаза	2 953	248 992		6 745		1 746	260 436
Итого	203 144	420 619	5 807	12 544	637 627	6 984	1 286 724
Разница

Выводы: в результате работы проведен расчет материальных потоков для процесса растворения сильвинитовой руды.

Пример 4. Расчет теплового баланса

Цель работы – составить тепловой расчет кристаллизации плава аммиачной селитры в грануляционной башне.

Исходные данные для выполнения работы

- температура воздуха на входе в грануляционную башню 30°С, на выходе 60°С;

- температура плава, поступающего в башню, 150°С;

- температура гранул, выходящих из башни, 80°С.

Расчет ведем на 1000 кг аммиачной селитры (1015,2 кг 98,5%-ного плава).

 

Расчет

1. Приход теплоты

Определяем теплоту, выделяющуюся при кристаллизации.

Q₁ = q´m₁ = 138,88´1 000 = 138 880 кДж, (1)

где q – тепловой эффект превращения расплавленного нитрата аммония в

кристаллическую модификацию, стабильную при 80°С, кДж/кг;

m₁ – масса кристаллического нитрата аммония, кг.

Теплота, вносимая плавом:

Q₂= m₂´c₂ ´t₂=1 015,2´1,758´150=267 710 кДж, (2)

где m₁ – масса 98,5%-ного плава, кг;

с₂ – теплоемкость 98,5%-ного плава, кДж/(кг´°С);

t₂ – температура плава, поступающего в башню, °С.

С воздухом поступает

Q₃ = V´c₃ ´t₃ =V´1,260´30 = V ´ 37,80 кДж, (3)

где V – объем воздуха, поступающего в грануляционную башню на 1000 кг

100%-ного нитрата аммония, м³ (при н.у.);

с₃ – теплоемкость воздуха, кДж/(кг´°С) (отнесенная к 1 м³ при н.у.);

t₃ – температура воздуха на входе в грануляционную башню, °С.

Общее количество теплоты, поступающей в грануляционную башню:

Q_прих =Q₁ + Q₂ + Q₃ = 138880 + 267708 + V´ 37,80 = 406588 + V´37,80 кДж, (4)

 

2. Расход теплоты

Количество теплоты, уносимое выходящими из башни гранулами:

Q₄= m₄´c₄ ´t₄ = 1 015,2 ´ 1,758 ´ 80= 142 780 кДж, (5)

где m₄ – масса гранул, выходящих из башни, кг;

с₄ – теплоемкость гранул, кДж/(кг´°С);

t₄ – температура гранул на выходе, °С.

С воздухом, уходящим из башни, отводится

Q₅ = V´c₅ ´t₅ =V´1,260´60 = V´75,60 кДж, (6)

где V – объем воздуха, поступающего в грануляционную башню на 1000 кг

100%-ного нитрата аммония, м³ (при н.у.);

с₅ – теплоемкость воздуха, кДж/(кг´°С) (отнесенная к 1 м³ при н.у.);

t₅ – температура воздуха на входе в грануляционную башню, °С.

Общий расход теплоты:

Q_pacx = Q₄ + Q₅ = 142 778 +V ´ 75,60 кДж , (7)

Из уравнения теплового баланса Q_прих = Q_pacx находим V – количество воздуха, которое необходимо подать в грануляционную башню:

406,588 + V ´ 37,80 = 142 778 + V ´ 75,60

V = 6979 м³

Следовательно, воздух:

- вносит в башню V ´ 37,801 = 6979 ´ 37,80 = 263 810 кДж

- уносит из башни V ´ 75,60 = 6979 ´ 7560 = 527 620 кДж

Таблица 1 – Сводная таблица теплового баланса кристаллизации плава NH₄NO₃

Приход тепла	кДж	Расход тепла	кДж
Теплота, выделяющаяся при кристаллизации, Q1		Теплота, уходящая с гранулами, Q4
Теплота, вносимая плавом, Q2		Теплота, уносимая из башни с воздухом, Q5
Теплота, поступающая с воздухом, Q3
Всего приход, Qприх		Всего расход, Qрасх

 

Выводы: в результате проведенной работы был составлен тепловой баланс кристаллизации плава аммиачной селитры и рассчитано количество воздуха, которое необходимо подавать в башню для проведения процесса.

Пример 5. Расчет оборудования

Цель работы – на основании исходных данных провести расчет скруббера для очистки отходящих газов хлораторов с использованием известкового молока.

Исходные данные для выполнения работы

Скруббер представляет собой вертикальный аппарат цилиндрической формы. Корпус выполнен из трех секций. В нижней секции два патрубка: наклонный – для входа газа, другой для слива орошающей жидкости. Днище выполнено с уклоном в сторону слива. Верхняя секция закрыта и имеет патрубок для выхода газов. На крышке скруббера установлен распределительный бачок с девятью брызгалами отбойного типа.

Объемный расход газа V= 75000 м³/час, избыточное давление газов в скруббере P_c = 4,8 кПа, барометрическое P_бар = 101,3 кПа, температура газов t =130°С. Содержание вредных веществ в газе хлора – 10 г/м³, хлороводорода –15 г/м³, влаги –15 г/м³,плотность газа – 1,69 кг/м³.

 

Расчет

1) Плотность газа при рабочих условиях:

, (1)

где r₀ – плотность газа при н.у., кг/м³;

P_бар – давление барометрическое,Па;

P_с – избыточное давление газов в сруббере, Па;

t – температура газов, °С.

 

2) Расход газа при рабочих условиях:

, (2)

где V₀ – объемный расход газа, м³/ч;

r₀ – плотность газа при н.у., кг/м³;

r_г – плотность газа при рабочих условиях, кг/м³.

 

3) Для максимальной очистки газа при плотности орошения не менее 70 м³/м² принимается условная скорость газа не более 5м/с, исходя из этого находим диаметр скруббера.

, (3)

где V_г –расход газа при рабочих условиях, м³/с;

v – условная скорость газа, м/с.

Принимаем диаметр скруббера с запасом – D_c=3м.

 

4) При скорости газа в скруббере 4,5 – 5 м/сек отношение высоты скруббера к диаметру 5,5 – 4,5 .

Н_с = D_с ´ 4,5 = 3 ´ 4,5 = 13,5 м, (4)

где D_с – диаметр сруббера, м.

 

С учетом фланцевых соединений ввода известкового молока на орошение Н=14 м.

5) Скорость газа во входном патрубке равна 3,9 скорости газа в скруббере

(5)

где V_г –расход газа при рабочих условиях, м³/с;

D_с – диаметр сруббера, м.

 

6) Гидравлическое сопротивление скруббера при коэффициенте сопротивления скруббера – 34,1.

Па, (6)

где V_г –расход газа при рабочих условиях, м³/с;

D_с – диаметр сруббера, м;

r_г – плотность газа при рабочих условиях, кг/м³.

 

Выводы: в результате работы был рассчитан скруббер для очистки отходящих газов хлораторов.

Приложение 1

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

Березниковский филиал

Кафедра химической технологии и экологии

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА ПО КУРСУ

«ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ»

Тема: Расчет мощности производства слабой азотной кислоты

Исполнитель:

студент гр.ХТНВ–04(у)

Иванов И.И.

Руководитель:

профессор кафедры ХТиЭ,

Канд.техн.наук

Зайнуллина А.Ш.

Березники 2008 г.

 

 

 

Лицензия ЛР № 020370

Составители: А.Ш. Зайнуллина

Корректор Н.В. Шиляева

Подписано в печать 30.10.02.

Формат 60–90/16. Объем 1,75.

Тираж 50.

Редакционно – издательский отдел Пермского государственного технического университета (Березниковский филиал)

Отпечатано в ООО «Типограф».

Адрес: г.Соликамск, Соликамское шоссе, 17.