Главная  Показатели химического производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 [ 52 ] 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

Количество подведенной теплоты в процессе найдем по формуле (5.9): Е^и<== GpiFocH4i-10V(22,4-3600) +

+ Gp2 Foch/2-10V(3600-22,4) = -826,96 кВт

Пример 5-3. Составить тепловой баланс производства кетена пиролизом ацетона и рассчитать количество топлива - природного газа (98 объемных долей метана, %, + 2 объемные доли азота, %), необходимого для поддержания теплового режима процесса. Производительность по кетену 1000 кг/ч, температура пиролиза 800 °С, степень превращения ацетона в кетен х = 0,25. Потери теплоты не учитывать.

Химическая реакция получения кетена

(СНз)2СО => СЩ = СО + СН4 - Gp (83700 Дж).

Ацетон поступает в процесс в жидком виде при температуре 7 = 20 °С. Теплота испарения ацетона Qj, = 553,5 кДж/кг, удельная теплоемкость ацетона при 20 °С с = 2,26 кДж/(кгграц), теплоемкость реакционной смеси с^ = 2,26 вдж/(кг-фад) при t= 800 °С, теплотворная способность метана Qj = 890 МДж/кмоль. Молекулярные массы: ацетона Л/дц = 58, кетена Л/, = 42.

Решение. С учетом степени превращения количество поступивщего в процесс ацетона G = M\Q(Xi/{Mx) = 5523,8 кг/ч.

Приход теплоты с потоком жидкого ацетона = Gc ?j, = = 231-10-3 кДж/ч. Расход теплоты:

на испарение ацетона

= С..,еиг,п = 3057-10-3 кДж/ч;

а ац исп

С отходящими газами

bix = Gc Гр =9987-10-3 кДж/ч; в эндотермической реакции

= GauGp-10VA4 = 20-10-3 кДж/ч.

Таблица 5.4. Тепловой баланс процесса пиролиза

Приход, кДж/ч

Расход, кДж/ч

С жидким ацетоном

231-10-3

На испарение ацетона

3057-10-3

Теплота горения

С отходящими газами

9987 10-3

природного газа

12433-10-3

На химическую

2010-3

реакцию

Итого

13064-10-3

Итого

13064-10-3



5.3. ЗАДАЧИ

5-1. В абсорбционную установку (рис. 5.1) подается 10 ООО м^/ч газа с 7,5% объемных долей SO2. В результате абсорбции получают 2000 кг/ч олеума с содержанием 15% свободного SO3 и 93% массовых долей серной кислоты. Общая степень абсорбции равна 0,995%. Рассчитать материальный баланс установки и степень абсорбции в первом абсорбере.

5-2. В абсорбционную установку (см. рис. 5.1) подается 20 ООО м^/ч газа с 7,8% объемных долей SO2. В результате абсорбции получают олеум с содержанием 10% свободного SO3 и 93% массовых долей серной кислоты. Степень поглощения триоксида серы в первом абсорбере составляет 40%. Общая степень абсорбции равна 0,995%. Рассчитать материальный баланс установки.

5-3. Составить уравнения материального баланса по газовой и жидкой фазам для расчета материальных потоков ХТС (см. рис. 5.1), если объем входящего газа Vp концентрация серного ангидрида Cq, степень абсорбции в олеумном абсорбере Р общая степень абсорбции р.

Данные расчета теплового баланса сведем в табл. 5.4.

Суммарный расход теплоты р^ = 13064-10 кДж/ч, дефицит теплоты даф = 12833 103 кДж/ч- Количество природного газа, необходимое для сжигания в зоне реакции, N = qlQ- = 14,4 кмоль/ч или в пересчете на природный газ Л'сн4 22,4/0,98 = 329 м^/ч. Расчеты сведены в табл. 5.4.

Пример 5-4. Какое количество растворов серной кислоты с концентрациями 92 % и 48 % массовых долей по H2SO4 нужно смешать, чтобы получить 1000 кг 83%-ной H2SO4?

Решение. В этой задаче целесообразно составить балансы по всей массе веществ и по компоненту (воде, серному ангидриду или моногидрату H2SO4).

Баланс по всей массе веществ

(?92 + G48 = Gy

Баланс по компоненту (моногидрату H2SO4) 92-0,92 -ь (?920,48 = Gg3-0,83.

После подстановки в эти уравнения исходных данных получим (?92 = 795,5 кг и G4g = 204,5 кг



Отходящие t газы

Сернистый Таз

Олеум


кислота

Рис. 5.1. Схема материальных потоков абсорбционного отделения в производстве серной кислоты

5-4. Составить уравнения материального баланса для ХТС конверсии метана водяным паром с целью получения стехиометрической азотно-водородной смеси для синтеза аммиака (рис. 5.2). Объем метана, подаваемого на конверсию V-, мольное соотношения метана и водяного пара 1:3.

5-5. В установку конверсии метана водяным паром (см. рис. 5.2) подается 20 ООО м^/ч метана. Степень конверсии метана равна 0,98. Оксид углерода, образующийся в результате конверсии метана, подвергается конверсии водяным паром в следующем реакторе и степень его конверсии составляет 0,96.

Рассчитать материальный баланс установки производства азотно-водородной смеси с соотношением азота к водороду как 1:3,1.

5-6. Составить материальный баланс ХТС (рис. 5.3) производства 1500 кг/ч 36%-ной ортофосфорной кислоты разложением апатита, содержащего 52% СаО, 34% Р2О5, 4% массовых долей F, остальное балласт, серной кислотой концентрацией 63%. Степень разложения фосфорита составляет 96%, степень отмывки кислоты на фильтре - 0,99. Соотношение твердой и жидкой фаз на выходе из реактора должно

Конверсия метана

Конверсия оксида углерода

Газ

конверсии

Рис. 5.2. Схема материальных потоков в процессе конверсии метана водяным паром



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 [ 52 ] 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов