2. Тепловий баланс

Розрахунок ведемо відповідно до методики приведення в [3].

Прихід тепла.

1. Тепло, вносимо коксовим газом з підігрівника. Позначимо температуру газу, що надходить з підігрівника через t, тоді:

а) тепло, внесене сухим коксовим газом:

q₁= 9000*4.9*0.7t= 30870t кДж/год;

б) Тепло, внесене парами води:

q₂ = 600*4.9*(595+0.438 t) = 1749300 + 1287, 7 кДж/год;

в) тепло, внесене бензольними вуглеводнями:

q₃ =700*4.9*0.246t=843,8t кДж/год;

г) тепло, внесене сірководнем:

q₄ =300*4.9*0.298t= 438t кДж/год;

д) тепло, внесене аміаком:

q₅ =120*4.9*0.503t= 296t кДж/год;

Усього внесеться газом

Q₁=1749300 + 33735, 5t кДж/год;

2. Тепло, внесено аміачно – водяними парами з дефлегматора при температурі 95. °С

а) тепло, внесене парами аміаку:

q₁= 57*4.9*0.508*95 = 13479 кДж/год;

б) тепло, внесено сірководнем:

q₂ =17, 17*4.9*0.24*95 = 1918 кДж/год;

в) тепло, внесено парами води

q₃ = 250*4.9*(595+0.44*95) = 781305 кДж/год;

г) тепло, внесено двуокисом вуглецю

q₄ =19.93*4.9*0.418*95 = 3878 кДж/год;

Усього вноситься аміачно – водяними парами

Q₂= 800580 кДж/год;

17

3. Тепло, внесено сірчаною кислотою:

Q₃=670*4.9*0.458*20 = 30072.3 кДж/год;

4. Тепло, внесене матковим розчином:

Q₄=6251*4.9*0.64*45= 882141.1 кДж/год;

5. Тепло, внесено циркулюючим розчином. Приймаємо кількість циркулюючого розчину рівним 30 – кратній кількості стосовно сульфату амонію , тобто

684*30 = 20520 кг/год.

Тоді

Q₅=20520*4.9*0.64*48 = 3088834.5 кДж/год;

6. Тепло хімічних реакцій. Це тепло складається з тепла розведення сірчаної кислоти, тепла реакції аміака із сірчаної кислотою і тепла кристалізації сульфату амонію:

а) тепло розведення сірчаної кислоти від 76 % - ного до 6 % - ного:

Де – відношення числа молей води до числа молів кислоти в 4 % - ній ;

- те ж, у 76 % - ній сірчаній кислоті;

Тоді

q₁=17860((85, 3/ (1.7983+85, 3))-1.72/ (1.7983+1.72)) = 8750 ккал/к моль H₂SO₄ и на 1895 кг моногидрата.

Q₆^ʹ= 8750*4.9*(1895/98) = 829062, 5 кДж/год;

б) тепло нейтралізації аміаку сірчаною кислотою:

q₂ =46700 ккал/моль H₂SO₄ і на 448 + 146 -2 = 592 кг NH₃, що реагують у сатуратор:

Q₆^ʹʼ=46700*4.9*(176/34) = 1185339, 4 кДж/год;

в) тепло, кристалізації сульфату амонію

q₃=2600 ккал/к моль (NH₄)₂SO₄

Q₆^ʹʼʼ= (684/132)*4.9*2600= 65993, 2 кДж/год;

18

Загальне тепло хімічних реакції складає

Q₆= 829062, 5+1185339, 4+65993, 2= 2080395,1 кДж/год;

Загальний приход тепла в сатураторі дорівнює

Q_прих. = 8630098+ 33735, 5 t.

Витрата тепла.

1. Тепло, віднесене коксовім газом із сатуратора. Приймаємо температуру коксового газу рівній температурі ванни сатуратора, тобто 55 °С

• Тепло, віднесене сухим коксовим газом:

q₁=9000*4.9*0.7*55 = 1697850 кДж/год;

• Тепло, віднесене парами води:

q₂=1408*4.9*(595+0.438*55) = 4270604,8 кДж/год;

• Тепло, віднесене бензольними вуглеводнями:

q₃=700*4.9*0.246*55 = 46407, 9 кДж/год;

• Тепло, віднесене сірководнем:

q₄=300*4.9*0.238*55 = 19242, 3 кДж/год;

• Тепло, віднесене аміаком:

q₅=0.6*4.9*0.508*55 = 82.1 кДж/год;

Усього відноситься коксовим газом:

Q₇=6034187,1 кДж/год;

2. Тепло, віднесене матковим розчином разом із сульфатом амонію:

Q₈=6840*4.9*0.64*55 = 1179763, 2 кДж/год;

3. Тепло, віднесене циркулюючим розчином:

Q₉=20520*4.9* 0.64*55 = 3539289.6 кДж/год;

4. Тепло, що втрачається сатуратором назовні.

Q₁₀=ά*F*(t_ст- t_возд),

Q₁₀=5*4.9*260*(50+20) = 445900 кДж/год;

Загальне витрати тепла буде дорівнювати.

Q_расх = 11199760 кДж/год;

19

Дорівнюючи прихід і витрату тепла, визначаємо температуру коксового газу, що надходить з підігрівника:

8630098+ 33735,5 t = 11199760

t = 76°С

Таким чином, коксовий газ необхідно підігрівати в підігрівнику до температури 76°С. У таблиці приведено тепловий баланс сатуратора.

Таблиця 5.5 – Тепловий баланс сатуратора.

Приход				Расход
Стаття	Ккал/год	КДж/год	Стаття		Ккал/год	КДж/год
Тепло, коксового газа	878873,7	4313198	Тепло, коксового газа		1231593,7	6034187,2
Тепло, аммиачно – водяних парів	163133,3	800580	Тепло, маткового розчину		240768	1179763, 2
Тепло, сірчаної кислоти	6149	30072.3	Тепло, циркулирующего розчину		722304	3539289.6
Тепло, маткового розчину	180228,3	882140.1	Тепло, що втрачається назовні		91000	445900
Тепло, циркулюючого розчину	630418,4	3088834.5
Тепло, хімічних реакцій	426763	2080395,1
ИТОГО	2285665,7	11199139	ИТОГО		2285665,7	11199139

20

3. Визначення основних розмірів сатуратора.

Розрахунок ведемо відповідно до методики приведеної в [1]. Обсяг газу, що надходять з підігрівача дорівнює

V₁=20000((273+76)/273)*(760/906) = 21618 м³/год

Де 906 –тиск газу перед сатуратором мм. рт. ст;

70 – температура газу після підігрівача, звичайно 70 – 80 °С.

Об’їм парів, що надходять з дефлегматора:

V₂=)*

V₂=462 м³/ч.

Діаметр газопроводу, що підводить, визначаємо виходячи зі швидкості газу, рівної ν₁=16 м/с, тоді

D₁===0.69 м

D₂===0.14 м,

Диаметр центральної газопідводящої труби усередені сатуратора визначаємо виходячи зі швидкості, у 2 рази меншої, чим у газопроводі, що підводить, тобто 8 м/с, тоді:

D₃==0.99 м

І перетин цієї труби

S₃=пD²/4=0.785*0.99²=1.77 м²,

Діаметр корпуса сатуратора визначаємо з загального його перетину, рівного сумі перетинів центральної газопідводящої труби і кільцевого перетику.

Приймаємо швидкість газу в кінцевому перетині сатуратора в межах 0.8 – 1 м/хвилин, тоді потрібний кільцевий перетин буде дорівнювати

S_k = V_з /3600*ν₃.

21

Обсяг вихідного газу дорівнює

V_з = 22158((273+55)*(760/862))= 23399,

Тоді S_k= 23399/(3600*0.9)= 7.22 м²

Загальний перетин сатуратора

D= = 3.38 м

22