Курсовая работа (т): Технологический процесс производства сульфата аммония

Объем абсорбера определяем из условий абсорбции аммиака по уравнению:

где - объем поступающего газа,  = 108 435 м³/ч.

К - коэффициент абсорбции аммиака серной кислотой в распылительных аппаратах, по практическим данным, К = 5000 1/ч.

а₁ и а₂ - содержание аммиака в поступающем и выходящем газе, г/м³.

Объем абсорбера 1-й ступени будет равен:

 =  = 59 м³,

тогда требуемая высота рабочей части абсорбера:

Размеры рабочей части абсорбера 2-й ступени абсорбции остаются такими же, как и 1-й ступени, так как

,

где  - содержание аммиака в газе, выходящем из 2 -й ступени абсорбции.

Следовательно:

H_раб= 2  H = 2  7,8= 15,6 м.

.       
Расчет испарителя

5.1    Материальный расчёт

В испаритель поступает раствор из 1-й ступени абсорбера следующего состава:

В испарителе испаряется вода в количестве 4858 кг/ч. Поэтому из испарителя выходит пульпа следующего состава:

При отделении кристаллов сульфата аммония в количестве 3014 кг/ч после центрифуги остается маточного раствора 5797 - 3014 = 2783 кг/ч.

.2     
Тепловой расчёт

Приход:

1)      Тепло, вносимое раствором при температуре 57,9:

= 10655 0,7 57,9 4,19= 1 809 439 кДж/ч

2)      Тепло кристаллизации сульфата аммония

= (2600 )  4,19 = 243 795 кДж/ч

где 2600- тепло кристаллизации, ккал/моль (₂SO₄.

)        Тепло греющего пара .

Итого приход:  = 2 053 234 + .

Расход:

)        Тепло, уносимое пульпой из испарителя:

= (2783  0,64 + 3014 0,34)  58  4,19 = 681 885 кДж/ч.

2)      Тепло, уносимое парами воды из испарителя:

= 4858  615,9 4,19 = 12 536 656 кДж/ч,

где 615,9 - энтальпия пара, кДж/кг, при давлении в аппарате равном 760 - 685 = 75 мм рт. ст.

)        Тепло концентрирования серной кислоты незначительно (от 1% до 3,8%) и им пренебрегаем.

)        Тепло, теряемое наружу:

= 125 700 кДж/ч.

Общий расход тепла 13 344 241 кДж/ч.

Приравнивая приход и расход, получим тепло греющего пара

= 11 291 007 кДж/ч.

Принимая пар давлением 1,75 кГ/см² с температурой 115 и теплотой конденсации 2221 кДж/кг, получим расход пара

 кг/ч.

Подставляем значение  и получаем следующий тепловой баланс представленный в таблице14:

Таблица 14 - Тепловой баланс испарителя

.3      Определение поверхности теплопередачи

Поверхность теплопередачи испарителя определяем по формуле

где  - количество передаваемого тепла,

 =11 291 007- 125 700 = 11 165 307 кДж/ч;

 - разность температур в теплопередаче между парами и раствором,

 = 115 - 58 = 57 ;

 - коэффициент теплопередачи определяем по формуле

;

- коэффициент теплоотдачи от пара, = 41 900 кДж/(м²ч );

- термическое сопротивление стенок трубок; этой величиной пренебрегаем;

- термическое сопротивление загрязнений, принимаем равным

 м²/кДж;

- коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору определяем по приближенному уравнению ,

здесь q - тепловой поток; q = K  .

Задаемся q = 19 400 ккал/(м²  или 81286 кДж/(м² , тогда

,

Проверяем значение q:= K   = 1426,07  57 = 81 286 кДж/(м² ,

то есть  и K вычислены правильно.

Необходимая поверхность теплопередачи

.

Принимаем трубки диаметром 57/4 мм и длиной 1,5 м.

Тогда требуемое число трубок

Принимаем 613 трубок, размещаемых на 13 шестиугольниках [7].

Тогда диаметр трубчатки будет равен

= 2 (xt + t^’),

где x - число шестиугольников x= 13;- шаг размещения трубок, t = 0,08 м [7];^’ - расстояние от кожуха, t^’ = 0,06 м[7].

Тогда = 2 (130,08 + 0,06) = 2,2 м.

6.     
Расчет центробежного насоса для подачи циркулирующего раствора на в первую ступень абсорбера

Исходные данные:

-       расход маточного раствора, Q м³/с - 0,07 нм³/с;

-       длина всасывающего трубопровода, l_вс, - 5 м;

-       на всасывающем трубопроводе установлены: 2 отвода по углом 90 и 2 прямоточных вентиля;

-       длинна нагнетательного трубопровода, l_нагн, - 20 м;

-       на нагнетательном трубопроводе установлены: 4 отвода под углом 90 и 2 прямоточных вентиля,

-       геометрическая высота подъема, H_г, - 10 м;

-       давление в абсорбере - 906 мм рт. ст.

-       давление в сборнике - атмосферное.

-       плотность маточного раствора  = 1240 кг/м³.

-       вязкость маточного раствора  = 0,58 10^-3 Па  с.

-       абсолютная шероховатость трубопровода  = 0,2 мм.