5. Тепловий розрахунок реактора

Прихід тепла:

• З сирою сумішшю при 0,4

10634,84 1,63 0,4=6933,9 кДж

де 10634,84- маса сирої суміші, кг

1,63- теплоємкість сирої суміші, кДж/кг К

• З технічним киснем при t=22

5339 ккал= 22356 кДж

Де 768,95 – загальний об’єм технічного кисню ( та -тепло реакції

= =415187 ккал= 1738389 кДж

Де 4176,63 – маса ,що вступило у реакцію, кг

18291- теплота реакції, ккал/кмоль К

92 – молярна маса

Загальний прихід складає:

= 6933,9+22356+1738389=1767679 кДж

Витрата тепла:

• На випаровування

=30,2 =237 ккал= 993 кДж

Де - тепло виділення з розчину, ккал/кг

30,2 – маса , кг

• З вітдувочними газами:

Де 249,07 ,11,55 та 11,55 – об’єм та відповідно,

7,3 – теплоємкість вітдувочних газів, ккал/кмоль К

74 – температура вітдувочних газів,

• З нітролеумом

Де 0,444 та 0,477 – теплоємності розчину відповідно, ккал/(кг

74 – температура нітролеуму,

Загальна витрата тепла(без затрат)

=993+27482+1635832=1664307 кДж

Втрати в навколишнє середовище визначаємо по різниці:

- =1767679 – 1664307=103372 кДж

Результати теплового розрахунку заносимо в таблицю теплового

Балансу

Таблиця 2. Тепловий баланс процесу отримання концентрованої азотної кислоти з розрахунку на годинну продуктивність

Прихід			Витрати
Статті приходу	Теплота, кДж	Частка	Статті витрати	Теплота, кДж	Частка
1.З сирою сумішшю 2.З технічним киснем 3.Тепло реакції	6933,9 22356 1738389	0,39 1,265 98,34	1.на випарювання 2.З вітдувочними газами 3. З нітролеумом 4. Встрати тепла	993 27482 1635832 103372	0,056 1,55 92,54 5,85
Всього	1767678,9	100		1767679	100

6. Вибір типа реактора і розрахунок його конструктивних розмірів

Для розрахунків приймаємо автоклав безперервної дії тарілчастого типу з сітчастими тарілками

Швидкість реакції визначаємо по рівнянню:

=

Чи в інтегральний формі:

= [ln – ],

а- початкова концентрація в розчині, г моль/л;

b- Початкова концентрація в розчині, г моль/л;

а- ступінь перетворення в , долі одиниці;

k- константа швидкості реакції

Константу швидкості реакції можна визначити по графіку ([4],рис 64)

При р=50мм атм, t=74 , k= 0.0090

Кількість молей в початковій суміші складає:

= 7432,62 161579 моль

=898 1000/18=49889 моль

При щільності розчину 1,5 кг/л загальна кількість розчину:

10634,89 / 1,5=7089,93 л

Тоді:

2а=161579 / 7089,93 = 22,79 моль/л

а = 11,39 моль/л

b= 49889 / 7089,93=7,04 моль/л

a= (898 – 81,2)/898 =0,911

Приймаємо

При заданих умовах для отримання концентрованої азотної кислоти необхідно 12 тарілок.

Приймаємо внутрішній діаметр автоклава 0,94м;

Діаметр барботажного ковпачка (всього 3 ковпачка) – 0,22м

Діаметр концентричної труби для подачі кисню та отримання продукції -0,14м.

Отримаємо:

Вільне печіння шару рідина на тарілці

- 3 =0565

Визначаємо, що середня кількість рідини, що проходить через автоклав за 1 хвилину

V=

Якщо вважати, що реакція закінчується у протязі 7 хвилин, кількість розчину, що перебуває в автоклаві, повинне складати:

0,183

При 12 тарілках в автоклаві висота шару рідини на кожній тарілці буде

1,281/(12

Приймаємо 0,12 м

Переливні стакани ставимо такої ж висоти. Висота робочої частини автоклава складає 8,5 м