Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Диплом.docx
Скачиваний:
18
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
1.02 Mб
Скачать

6 Матеріальні розрахунки безсатураторного методу отримання сульфату амонію

6.1 Матеріальний баланс аміаку

Згідно з виробничими даними ПАТ «Авдіївський коксохімічний завод» об`єм коксового газу дорівнює 100000 м3/год, вміст аміаку у газі – 564 кг/год, з аміачно-водяними парами потрапляє аміаку – 200 кг/год. Кількість аміаку, яка уноситься з коксовим газом складає 3 кг/год. Матеріальний баланс аміаку приведено в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1- Матеріальний баланс аміаку (кг/год)

Прихід

Витрата

З коксовим газом 564

З коксовим газом 3

З аміачно-водяними парами 200

Реагує з кислотою 761

Разом 764

Разом 764

Для поглинання Gам.=761 кг/год аміаку необхідно подати сірчаної кислоти в моногідраті (Gк-ти):

, (6.1)

де – молярна маса сірчаної кислоти, 98 кг/моль;

M(NH3) – молярна маса аміаку.

кг/год;

при цьому утворюється сухого сульфату амонію:

Gсух. = Gам. + Gк-ти; (6.2)

Gсух. = 761 +2193 = 2954 кг/год,

а з вологістю 2 %:

Gвл .= (6.3)

Gвл =кг/год.

Витрата 92,5 %- вої сірчаної кислоти складе:

= (6.4)

кг/год,

із них моногідрату сірчаної кислоти 2193 кг/год, води 178 кг/год.

Для спрощення розрахунку нехтуємо вмістом сірчаної кислоти і піридинових основ у відфугованому сульфаті амонію.

6.2 Розподіл поглинання аміаку по ступеням абсорберу

У абсорбер надходить наступна кількість коксового газу з нагнітача і аміачно-водяної пари з дефлегматора (таблиця 6.2).

Таблиця 6.2 - У абсорбер надходить наступна кількість коксового газу з нагнітача і аміачно-водяної пари з дефлегматора.

Компоненти

З нагнітача кг/год

З дефлегматора кг/год

Всього

кг/год

м3/год

Сухий коксовий газ

Бензольні вуглеводні

Сірководень

Двоокис вуглецю

Піридинові основи

Аміак

Водяна пара

45600

2600

1120

40

564

2920

38

48

6

142

696

45600

2600

1158

48

46

706

3616

100000

702

763

24

13

930

4500

Разом

52844

930

53744

106932

Кількість поглиненого аміаку в 1-му ступені абсорберу можна визначити виходячи з умови рівності поверхні контакту або об`ємів обох ступенів абсорберів і коефіцієнтів абсорбції, що приводить до рівняння:

,

де a1, a2 и a3 - вміст аміаку в газі до 1-й, до 2-ї і після 2-го ступеня абсорберу.

Величини a1 і a3 дорівнюють:

г/м3,

г/м3,

де кількість аміаку у газі після абсорберу дорівнює 3 кг/год.

Тоді:

г/м3.

Таким чином, в 1-му ступені абсорбера поглинається аміаку:

= ;

де – загальний об’єм коксового газу, який надходить з нагнітача і аміачно-водяної пари з дефлегматора (з табл. 6.2106932 м3/год).

кг/год.

Надходить аміаку в другий ступінь:

кг/год,

і поглинається аміаку в другому ступені:

= ,

де –кількість аміаку у газі після абсорберу дорівнює 3 кг/год.

= 46 - 3 = 43 кг/год.

Для поглинання 660 кг/год аміаку в 1-му ступені абсорберу необхідно витратити сірчаної кислоти в моногідраті (за формулою 6.1):

кг/год,

при цьому утворюється сульфату амонію (6.2):

660 + 1902 = 2562 кг/год.

У другому ступені поглинається аміаку 43 кг/год, витрачається сірчаної кислоти (6.1):

кг/год,

і утворюється сульфату амонію (6.2):

43 +124 = 167 кг/год.

Крім того, в 2-ий ступінь надходить сульфат амонію, що утворюється в піридинової установці в кількості:

,

де – кількість аміаку, що йде з дефлегматора в нейтралізатор, =58 кг/год.

кг/год.

.

Таким чином, всього накопичується сульфату амонію в 2-му ступені абсорбера (6.2):

167 +225 = 392 кг/год.

Загальна кількість сульфату амонію:

;

2562 + 392 = 2954 кг/год.

Кількість розчину, що перетікає з абсорбера 2-го ступеня в абсорбер 1-го ступеня має бути такою, щоб вивести в 1-ий ступінь абсорберу сульфат амонію в кількості, що утворюється в 2-му ступені абсорбції і в піридиновій установці.

Кількість сульфату амонію, що утворюється в 2-му ступені й в піридинової установці дорівнює 392 кг/год.

Так як розчин містить 28 % (NH4)24, то кількість цього розчину дорівнюватиме:

;

кг/год,

або за об`ємом

кг/год

Таким чином, розчин, що перетікає містить, кг/год (див. табл. 6.3).

Таблиця 6.3 - Склад розчину, що перетікає

Найменування

Вміст, кг/год

Сульфат амонію

1400 0,28 = 392

Сірчаної кислоти

1400 0,12 = 168

Сульфату піридину

Води по різниці

732

Разом

1400

Зі 108 кг/год сульфату піридину (), що надходить в 1-й ступінь абсорберу, десорбується зворотно 48 кг/год () піридинових основ і звільняється:

;

108 - 48 = 60 кг/год сірчаної кислоти.

Кількість розчину, що виводиться із 1-го ступеня абсорберу у випарник повинно бути таким, що після випаровування води і виділення всього вироблюваного сульфату амонію залишився насичений розчин сульфату амонію певної концентрації.

Кількість розчину, що виводиться із 1-го ступеня абсорбера у випарник, визначимо наступним чином.

Позначимо кількість цього розчину через G і вміст у ньому сульфату амонію 40 % і H2SO4 1 %. Тоді в ньому міститься сульфату амонію 0,4G кг/год.

Після випаровування W кг/год води в випарники в центрифузі входить пульпа в кількості (G-W) кг/год, в якій знаходиться 0,4G кг/год сульфату амонію.

Після видалення вологого сульфату амонію в центрифузі в кількості:

;

де 0,98 - вміст сухого сульфату амонію;

кг/год,

залишиться маточного розчину (G -W- 3014), з них сульфату амонію (0,4G - 2954).

Оскільки вміст сульфату амонію в маточному розчині після центрифуги дорівнює 47%, тому можна скласти рівняння:

.

Кількість води, що видаляється в випарники, можна визначити за такою формулою:

,

де С0 – вміст (NH4)2SO4 у сульфаті амонію, С0 = 98 %;

С1 – в тій же, в пульпі після випарника; приймаємо, що пульпа містить 50 % за масою викристалізованої солі, а насичений матковий розчин містить 47 % сульфату амонію; тоді:

С1=50+0,5∙47=73,5%;

С2 - той же, в маточному розчині після центрифуги, С2 = 47 %;

С3 - той же, в розчині, що виводиться із 1-го ступеня абсорбції у випарник, С3 = 40 %;

- кількість вологого сульфату амонію, кг/год.

Тоді:

кг/год.

Підставляючи W, отримаємо:

звідки об'єм розчину дорівнюватиме:

Vр-ну=,

де –кількість розчину, що виводиться з абсорбера у випарник, 10655 кг/год;

–щільність розчину 1,24 кг/л.

м3/год.

Вміст піридинових основ в цьому розчині можна визначити за рівнянням:

Приймаємо температуру розчину після 1-го ступеня абсорбції 58 С (надалі ця температура перевіряється по тепловому балансу збірника 1-го ступеня абсорбції) і концентрацію сірчаної кислоти 1 %.

Вміст піридинових основ дорівнює:

г/м3.

Тоді максимальний вміст піридинових основ у виводимому в випарник розчині:

=5,83 г/л.

Фактичний вміст визначаємо приймаючи, що рівновага відповідає 50 % вмісту піридинових основ в газі, тоді:

=3,07 г/л.

Таким чином, в розчині, що направляється у випарник, міститься, кг/год (табл. 6.4).

Таблиця 6.4 - Вміст розчину, що направляється у випарник

Найменування

Вміст, кг/год

Сульфат амонію

0,4 10655 = 4262

Сірчана кислота

0,01 10655 = 106,6

Сульфат піридину

=51,4

Води по різниці

6235

Разом

10655

З цієї кількості розчину, спрямованого у випарник, після випаровування води в кількості 4858 кг/год () і відділення вологого сульфату амонію в центрифузі в кількості 3014 кг/год (з них сухого 2954 кг/год і вологи 60 кг/год) залишиться маткового розчину:

10655 – 4858 - 3014 = 2783 кг/год.

Після додавання промивної води в кількості 170 кг/год () повертається маточного розчину до збірки 1-го ступеня абсорбції

;

2783 +170 = 2953 кг/год.

Склад цього розчину і кількість (кг/год) наступні (таблиця 6.5).

Таблиця 6.5 - Склад розчину

Найменування

Вміст, кг/год

Сульфат амонію

4262 – 2954 = 1308

Сірчана кислота

106,6

Сульфат піридину

51,4

Вода

6235 – 4858 – 60 +170 =1487

Разом

2953

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]