2.2 Розрахунок матеріального балансу коксування для заводу

Розрахунок матеріального балансу можливо вести для різноманітної кількості шихти що коксується, але найбільш зручно розраховувати на 1500 кг сухої шихти. Матеріальний баланс коксування складається з двох частин: прихідної (суха шихта та волога шихти) і витратної (кокс валовий, коксовий газ і всі уловлювані з нього основні хімічні продукти коксування, вихід яких з шихти не нижче 0,1%. До них відносяться: кам'яновугільна смола, сирий бензол, аміак, сірководень, волога шихти і вода пірогенетична).

Важливою статтею є "нев'язка балансу", що показує наскільки точно зроблений його розрахунок.

1. Під коксом валовим розуміється сума крупного коксу, коксового горішка, коксової дрібниці, одержуваних при сортуванні рядового коксу, а так само коксовий шлам, уловлює з відстійників вежі гасіння. Вихід сухого коксу валового з сухої шихти підраховуємо за формулою

(2.2);

Де вихід летких речовин шихти на суху масу,%(для нашого прикладу – 27,3 %); вихід летких речовин коксу валового на суху зольну масу,%( . П - припек коксу,що визначається за формулою, одержаної в результаті обробки виробничих даних про взаємозв’язок та виходу коксу, %:

(2.3).

Для нашого прикладу величина П дорівнює, %:

За дослідними даними величина П знаходиться в межах від 3 до 5%.

Вихід сухого валового коксу на роботу шихту перераховуємо за формулою, %:

,

Тобто 983080 кг з 1,4 10⁶ кг робочої шихти.

2. Коксовий газ зворотній(сухий) з сухої шихти підраховуємо за формулою:

(2.4),

Де – вихід зворотнього газу з сухої шихти, %( по масі );

К – емпіричний коефіцієнт рівний 2,85. Тоді

, чи 189560 кг з 1,4 10⁶ кг робочої шихти.

3. Вихід смоли безводної з сухої шихти підраховуємо за формулою:

(2.5),

Де - вихід смоли безводної в перерахунку на суху шихту, %;

К- емпіричний коефіцієнт, який дорівнює 0,93.

Тоді

, чи 45780 кг з 1,4 10⁶ кг робочої шихти.

4. Вихід сирого бензолу визначається за наступною формулою:

(2.6) ,

К приймаємо рівним 0,95, тоді

.

,

Чи 13930 кг з 1,4 10⁶ кг робочої шихти.

5. Вихід 100%-ого аміаку з робочою шихти розраховуємо за формулою:

(2.7) ,

Де коефіцієнт переходу нітрогену шихти в аміак (приймаємо ), молекулярна маса аміаку; 14 – атомна маса нітрогену; вміст нітрогену в робочій шихті, % (для нашого прикладу ), тоді

, чи 3864 кг з 1,4 10⁶ кг робочої шихти.

6. Вихід сірки в перерахунку на сірководень з робочої шихти підраховуємо за формулою

(2.8) ,

Де – коефіцієнт переходу сірки шихти у сірководень ( приймається рівним 0,22); 34 – молекулярна маса сірководню; 32 - атомна маса сірки - вміст сірки в робочій шихті, відсотки ( для нашого приклада – 2,03). Тоді , тобто 6566 кг з 1,4 10⁶ кг робочої шихти .

7. Вологу шихти, яка випарилась в камерах коксування, підраховується за формулолую

з 1,4 10⁶ кг робочої шихти.

8. Вихід пірогенетичної води з робочої шихти підраховуємо за формулою

(2.9) ,

Де коефіцієнт переходу кисню шихти в пірогенетичну воду( примається рівним 0,436) ; 18 - молекулярна вага води; 16 - атомна вага кисню; вміст кисню в робочій шихті,%. Для нашого прикладу – 4,97%.

Тоді

Тобто 34160 кг з 1,4 10⁶ кг робочої шихти.

9. За різницею між прихідною і витратною частинами знаходимо нев’язка балансу : 1400000 – (983080 + 189560 + 45780 + 13930 + 3864 + 6566 + 121800 + 34160) = 1260 кг, тобто 0,09. Нев’язка балансу вважається пропустимою до 0,5%.

Таблиця 2.2

Матеріальний баланс коксування вугільної шихти

Стаття	Маса, кг	Масова частка,%		Стаття		Маса, кг		Масова частка,%
		До вологої шихти	До сухої шихти					До вологої шихти		До сухої шихти
Прихідна частна					Витратна частина
Суха шихта	913	93,3	100,0	Сирий бензол		9,95		0,995		1,09
Волога шихти	87	8,7		Аміак 100% -й		2,76		0,276		0,30
Загалом	1400000	100,0	100,0	Сірка в перерахунку H2S		4,69		0,469		0,50
Витратна частина
Кокс валовий	72,2	70,22	77,0	Волога шихти		87,0		8,7		-
Коксовий газ	135,4	13,54	14,80	Пірогенетична вода		22,4		2,44		2,66
Смола Безводна	32,7	3,27	3,55	Нев’язка балансу		0,9		0,09		0.1
					Загалом		1000		100,0		100,0

Для діючого заводу нев’язка балансу уявляє собою втратами виробництва. Щоб ці втрати були мінімальними, необхідно виявляти причини нев’язки балансу та усувати їх.

Далі знаходимо коефіцієтн озолення

Тоді вміст золи в коксі буде

Отримані результати розрахунку заносять в таблицю за прийнятою формулою яка має назву балансу, де переведені дані на суху і робочу масу. Для перерахунку даних сухої маси на робочу використовують наступну формулу

(2.10) ,

Де – вихід будь-якого на робочу массу; - вихід будь якого продукту на суху масу.

ВИСНОВКИ

Всі процеси, що відбуваються на виробництві, підкоряються законам збереження матерії та енергії. На основі цих законів розробляються матеріальні та енергетичні баланси. В кожному матеріальному балансі кількість введених у виробництво матеріалів повинна дорівнювати кількості отриманих продуктів і відходів виробництва.

Матеріальні розрахунки складають основу технологічних розрахунків. До них відносяться визначення витратних коефіцієнтів сировини, визначення основних і побічних продуктів та виробничих втрат .

Витратні коефіцієнти – величини, які характеризують витрату різних видів сировини, води, палива, електроенергії, пари та ін. на одиницю продукції, що виробляється. Із зниженням витратних коефіцієнтів зменшується собівартість продукції. Особливе значення мають витратні коефіцієнти по сировині, оскільки для більшості хімічних виробництв вартість сировини складає 60-70% від собівартості продукції.

Тільки визначивши матеріальні потоки, можна зробити необхідні конструктивні розрахунки виробничого устаткування, оцінити економічну ефективність і доцільність процесу. Складання матеріального балансу необхідно як при проектуванні нового, так і при аналізі роботи існуючого виробництва. При проектуванні нових виробництв використовується досвід існуючих з урахуванням результатів сучасних досліджень і розрахунків на їхній основі.

Матеріальні і енергетичні баланси мають велике значення для аналізу і ефективного здійснення виробничого процесу. З їх допомогою встановлюють фактичний вихід продукції, коефіцієнти корисного використання, енергії, розходи і втрати сировини, палива інших матеріалів. Дані технологічних балансів використовуються технологами і економістами при проектуванні нових і покращенні роботи існуючих підприємств.

В курсовому проекті була розглянута одна з машини коксового цеху, а саме вуглезавантажувальний вагон, особливості та принципи його роботи та вимоги до проведення процесу. Проведено ознайомлення із теоретичними основами фізико-хімічного процессу коксування, розглянуто устрій роботи коксових машин і вугленавантажувального вагону, техніку безпеки при експлуатації .

У розрахунковій частині проекту наведено матеріальний баланс коксування та отримані такі дані: технічний аналіз вугільної шихти - , , , ; показники елементного аналізу,%- , прихідна та витратна частини процесу коксування.

Мета цієї роботи була в розрахунку матеріального балансу коксування та в аналізі отриманих результатів.

Перелік літератури

1. Вирозуб И. В., Лейбович Р. Е. Расчеты коксовых печей и процессов коксования. «Вища школа», 1970, 248 стр.;

2. Духан В.Н. Мастер коксового производства. Изд. 2-е перераб. и доп. – М. : Металлургия, 1970. – 376 с. 21;

3. Лейбович Р.Е., Яковлева Е.И., Филатов А.Б. " Технология коксохимического производства" М.:Металлургия 1982г.;

4. Акулов П.С. и др. Кокс и химия,1968, № 9, с. 17;

5. Агроскин А.А. Химия и технология угля. Углетехиздат, 1954;

6. Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. – М.: Высшая школа, 1990;

7. Общая химическая технология/ Под ред. А.Г. Амелина - М.: Химия, 1977;

8. Расчеты химико-технологических процессов/ Под ред. И.П. Мухленова – Л.: Химия, 1982;

9. Царева З.М., Орлова Е.М. Теоретические основы химической технологии – К.: Вища школа, 1986;

10. Сорока В.Е. и др. Основы химической технологии – Л.: Химия, 1986.