Рекомендований план курсової роботи

ЗМІСТ

Вступ

1. Загальна характеристика виробництва

1.1. Значення проектованого виробництва

1.2. Сировина, його характеристика, джерела сировини

1.3. Коротка характеристика виробництва

2. Теоретичні основи процесу одержання продукту

2.1. Хімічна схема процесу, його термодинамічні закономірності

2.2. Кінетика, каталізатори процесу, їх коротка характеристика

3. Обґрунтування технологічних параметрів процесу й опис функціональної та технологічної схем виробництва

4. Вибір типу і розрахунок промислового реактора

4.1. Загальна характеристика хімічних реакторів, застосовуваних для одержання даного продукту, обґрунтування вибору типу реактора

4.2. Матеріальний баланс реактора

4.3. Тепловий баланс реактора

4.4. Розрахунок об’єму реакційної зони й основних габаритів реактора

5. Екологічні проблеми технології і шляхи їх вирішення

5.1. Газоподібні відходи і викиди виробництва, шляхи їх скорочення

5.2. Рідкі відходи, стічні води, способи утилізації

5.3. Тверді відходи та їх використання

5.4. Розрахунок економічного збитку від забруднення навколишнього середовища

Висновки

Література

Додаток 5

Зразок заповнення основного напису першого (Форма 1) і наступних (Форма 2) аркушів розрахунково-пояснювальної записки

Форма 1

					ЗХТ – 2005 – 7.0902.20 – ПЗ
Зм.	Арк.	№ докум.	Підпис	Дата
Розробив		Іванов			Розрахунок печі для спалювання сірководневого газу	Літ.			Аркуш	Аркушів
Перевір.		Петров				К	Р		3	40
						УДХТУ, гр. 4-М-1
Н. контр.
Затверд.

Форма 2

					ЗХТ – 2005 – 7.0902.20 – ПЗ	Арк.
						4
Зм.	Арк.	№ докум.	Підпис	Дата

Умовні позначення:

1. “Розрахунок печі для спалювання сірководневого газу” – тема роботи.

2. “ЗХТ – 2005 – 7.0902.20 – ПЗ” – позначення документа: індекс (код) кафедри – рік виконання документа – номер спеціальності – шифр документа (ПЗ – пояснювальна записка).

3. “КР” – літера, що присвоюється документу (КР – курсова робота).

4. “3”, “4” – порядковий номер аркуша.

5. “40” – загальна кількість аркушів у записці.

6. “УДХТУ, гр. 4-М-1” – назва чи індекс організації та її структурного підрозділу (у даному випадку індекс академічної групи).

7. “Іванов”, “Петров” – прізвища осіб, що підписали документ.

Додаток 6

РОЗРАХУНОК РІВНОВАЖНИХ СТАНІВ ХТП З ВИКОРИСТАННЯМ ПАКЕТА MathCAD

Хімічні процеси в реакторах протікають тільки до досягнення стану термодинамічної рівноваги. При великій величині швидкості хімічної реакції і достатньому об’ємі хімічного реактора на виході з нього параметри потоку можуть мати значення, близькі до рівноважного. Ця обставина дозволяє використовувати термодинамічні розрахунки для кількісної оцінки впливу параметрів технологічного режиму на роботу хімічного реактора. Недостатнє знання точних кінетичних закономірностей ряду хімічних реакцій робить такі розрахунки основним інструментом аналізу і вибору технологічного режиму реактора.

З цією метою вводиться поняття “рівноважний хімічний реактор”, як реактор, на виході з якого досягається стан хімічної рівноваги. Подібний реактор може мати два теплових режими: ізотермічний і адіабатичний. Політермічний тепловий режим виключений, тому що такий режим передбачає введення параметра часу протікання процесу, а це виключає використання термодинамічного підходу.

Математичною моделлю рівноважного хімічного реактора у загальному випадку є система нелінійних алгебраїчних рівнянь, рішення якої можливе тільки чисельними методами. До розробки комп’ютерних програм, що автоматизують виконання математичних розрахунків, рішення такої задачі було досить нетривіальною процедурою. Особливостями пакета математичних обчислень MathCAD є, по-перше, можливість подання задачі розрахунку рівноважного реактора в її природній нотації, а по-друге, простота рішення задачі за допомогою обчислювального блока GivenFind(..). Усе це дозволяє при виконанні курсових робіт з ЗХТ здійснювати термодинамічні розрахунки і наступний аналіз технологічних режимів відповідного ХТП. Для цього передбачуваний діапазон температур проведення процесу розбивається на шість точок, для яких задаються значення константи хімічної рівноваги. Ці дані вносяться у векторні перемінні Td і Kd відповідно. По шести крапках за допомогою інтерполяції параболічними сплайнами будується безупинна функція константи хімічної рівноваги Kp(T). При адіабатичному режимі потрібно вказати також тепловий ефект реакції d [ккал/кмоль] і теплоємність потоку Cp [ккал/(кмоль град)].

Нижче наводяться задачі розрахунку рівноважного реактора при адіабатичному й ізотермічному режимах за допомогою пакета MathCAD. Для розрахунку конкретного ХТП потрібно замінити значення параметрів у наведеному документі пакета MathCAD на значення, що відповідають цьому процесу.

Як приклад виконаний розрахунок хіміко-технологічного процесу 2SO₂ + O₂ = 2SO₃. Рівноважний ступінь перетворення SO₂   залежить від п’яти параметрів: температури (T₁); тиску (P); змісту другого реагенту О₂ (vb); змісту продукту SO₃ (vr) і вмісту інерту N₂ (vn). Результати розрахунків дані графічно і дозволяють оцінити кількісно залежність від кожного з п’яти параметрів. Звертає увагу різний вплив вмісту інерту N₂ (vn) на в ізотермічному й адіабатичному режимах.

Розрахунок рівноважного ізотермічного хімічного реактора

Хімічна модель процесу “aA + bB = rR + sS”

a := 1 b := 1 r := 1 s := 0

dn := (r + s)  (a + b)

Інтерполяційна функція залежності константи хімічної рівноваги процесу від температури

ORIGIN := 1 i := 1..6

Klgi := log(Kdi)

Kp(x) := 10^{interp(pspline(Td, Klg), Td, Klg, x)}

Параметри режиму

va := 0.3 vb := 0.3 P := 1

vr := 0.0 vs := 0.0 T₁ := 550

vn := 0.4 i := 1..5

Початкове приближення до рішення, що шукається

xa := 0.7

Обчислення адіабатичного рівноважного ступеня перетворення та адіабатичної температури

Given

0  xa  1

xa := Find(xa)

xa = 0.634

Рівноважний склад потоку на виході з реактора (мольні частки)

vla = 0.1357 vlb = 0.1357 vlr = 0.2347 vln = 0.4939 vls = 0

Розрахунок рівноважного адіабатичного хімічного реактора

Хімічна модель процесу “aA + bB = rR + sS”

a := 1 b := 1 r := 1 s := 0

dn := (r + s)  (a + b)

Інтерполяційна функція залежності константи хімічної рівноваги процесу від температури

ORIGIN := 1 i := 1..6

Klgi := log(Kdi)

Kp(x) := 10^{interp(pspline(Td, Klg), Td, Klg, x)}

Параметри режиму

va := 0.4 vb := 0.4 P := 10 Cp := 30

vr := 0.0 vs := 0.0 T₁ := 500 dH := 2510³

vn := 0.2

Початкове приближення до рішень, що шукаються

xa := 0.5 Ta := T₁ + 25

Обчислення адіабатичного рівноважного ступеня перетворення та адіабатичної температури

Given

RR := Find(xa, Ta) xa := RR₁ Ta := RR₂

xa = 0.378 Ta = 737.812

Рівноважний склад потоку на виході з реактора (мольні частки)

vla = 0.293 vlb = 0.293 vlr = 0.1784 vln = 0.2357 vls = 0

Розрахунок рівноважного ізотермічного хімічного реактора окислення SO₂ в SO₃

Хімічна модель процесу “2SO₂ + O₂ = 2SO₂”

a := 2 b := 1 r := 2 s := 0

dn := (r + s)  (a + b)

Інтерполяційна функція залежності константи хімічної рівноваги процесу від температури

ORIGIN := 1 i := 1..6

Klgi := log(Kdi)

Kp(x) := 10^{interp(pspline(Td, Klg), Td, Klg, x)}

Параметри режиму

va := 0.08 vb := 0.12 P := 1

vr := 0.05 vs := 0.0 T₁ := 500

vn := 0.75

Початкове приближення до рішення, що шукається

xa := 0.5

Обчислення адіабатичного рівноважного ступеня перетворення та адіабатичної температури

Given

0  xa  1

tt := Find(xa) tt = 0.907

RR := (va vb vr vn P T₁ tt)

WRITEPRN(“C:\dat.prn”) := RR^■ APPENDPRN(“C:\dat.prn”) := RR

Рівноважний склад потоку на виході з реактора (мольні частки)

vla = 0.0408 vlb = 0.102 vlr = 0.0918 vln = 0.7653 vls = 0

Результати розрахунку впливу параметрів технологічного режиму ХТП окислення SO₂ в ізотермічному реакторі

ORIGIN := 1 сс := READPRN(“C:\dat.prn”)

Вплив температури Вплив інерту (азоту)

RT := submatrix(cc, 1, 9, 6, 7) RRd := submatrix(cc, 29, 29, 1, 7)

RRd := submatrix(cc, 1, 1, 1, 7) RN := submatrix(cc, 29, 32, 4, 7)

Vso2 Vo2 Vso3 Vn2 P ToC X*so2 Vso2 Vo2 Vso3 Vn2 P ToC X*so2

RRd = (0.075 0.105 0 0.82 1 400 0.993) RRd = (0.075 0.105 0 0.82 1 500 0.937)

Вплив другого реагенту (кисню) Вплив вмісту продуктів (SO₃)

RB := submatrix(cc, 48, 53, 2, 7) RRd := submatrix(cc, 56, 56, 1, 7)

RRd := submatrix(cc, 48, 48, 1, 7) RR := submatrix(cc, 56, 75, 3, 7)

Vso2 Vo2 Vso3 Vn2 P ToC X*so2 Vso2 Vo2 Vso3 Vn2 P ToC X*so2

RRd = (0.086 0.114 0 0.8 1 500 0.939) RRd = (0.126 0.169 510^3 0.7 1 500 0.948)

Вплив тиску RRd := submatrix(cc, 9, 9, 1, 7) RP := submatrix(cc, 9, 28, 5, 7) Vso2 Vo2 Vso3 Vn2 P ToC X*so2 RRd = (0.075 0.105 0 0.82 1 800 0.221)

Розрахунок рівноважного адіабатичного хімічного реактора окислення SO₂ в SO₃

Хімічна модель процесу “2 SO₂ + O2 = 2SO₃”

a := 2 b := 1 r := 2 s := 0

dn := (r + s)  (a + b)

Інтерполяційна функція залежності константи хімічної рівноваги процесу від температури

ORIGIN := 1 i := 1..6

Klgi := log(Kdi)

Kp(x) := 10^{interp(pspline(Td, Klg), Td, Klg, x)}

Параметри режиму

va := 0.075 vb := 0.11 P := 1 Cp := 30

vr := 0.005 vs := 0.0 T₁ := 500 dH := 2510³

vn := 0.81

Початкове приближення до рішень, що шукаються

xa := 0.5 Ta := T₁ + 25

Обчислення адіабатичного рівноважного ступеня перетворення та адіабатичної температури

Given

0  xa  1

tt := Find(Ta, xa)

RR := (va vb vr vn P T₁ tt₁ tt₂)

WRITEPRN(“C:\dat1.prn”) := RR^■ APPENDPRN(“C:\dat1.prn”) := RR

Результати розрахунку впливу параметрів технологічного режиму ХТП окислення SO₂ в адіабатичному реакторі

ORIGIN := 1 сс := READPRN(“C:\dat1.prn”)

Вплив температури

RT := submatrix(cc, 1, 9, 6, 8) Vso2 Vo2 Vso3 Vn2 P ToC TaC X*so2

RRd := submatrix(cc, 1, 1, 1, 8) RRd = (0.075 0.105 0 0.82 1 400 447 0.978)

Вплив інерту (азоту)

RRd := submatrix(cc, 43, 43, 1, 8) Vso2 Vo2 Vso3 Vn2 P ToC TaC X*so2

RN := submatrix(cc, 43, 51, 1, 8) RRd = (0.043 0.057 0 0.9 1 500 525.4 0.873)

Вплив другого реагенту (кисню)

RB := submatrix(cc, 26, 42, 1, 8) Vso2 Vo2 Vso3 Vn2 P ToC TaC X*so2

RRd := submatrix(cc, 26, 26, 1, 8) RRd = (0.075 0.01 0 0.935 1 500 513.4 0.265)

Вплив вмісту продуктів (SO₃)

RRd := submatrix(cc, 52, 52, 1, 8) Vso2 Vo2 Vso3 Vn2 P ToC TaC X*so2

RR := submatrix(cc, 52, 70, 1, 8) RRd = (0.126 0.169 510^3 0.7 1 500 574.2 0.834)

Вплив тиску

RRd := submatrix(cc, 9, 9, 1, 8) Vso2 Vo2 Vso3 Vn2 P ToC TaC X*so2

RP := submatrix(cc, 9, 24, 1, 8) RRd = (0.075 0.105 0 0.82 1 800 812.5 0.202)