Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
диплом реконструкция ам селитры.doc
Скачиваний:
69
Добавлен:
28.09.2019
Размер:
1.14 Mб
Скачать

4.4.2.4.Тепловой баланс процесса донейтрализации

Приход

1. Тепло, приходящее с раствором аммиачной селитры:

QАС = (сNH4NO3·nNH4NO3 + cH2O·nH2O)· tвх,

tвх = 170ºС

Теплоемкости компонентов рассчитываем для данной температуры аммиачной селитры, используя температурные ряды [9]

сNH4NO3 = 139,3 Дж/моль·К

cH2O = 39,02 + 0,07664·(170+273) + (11,96·105/(170+273)2) = 78,99 Дж/моль·К

QАС = (139,3·710 + 78,99·350,6)·443 = 5,6·107 Дж

2. Тепло, приходящее с раствором Mg(NO3)2:

Qмаг = (сMg(NO3)2·n Mg(NO3)2 + cCa(NO3)2·n Ca(NO3)2 + cSiO2·nSiO2 + cFe2O3·nFe2O3 + cH2O·nH2O)· ·tвх

Теплоемкости компонентов рассчитываем для данной температуры Mg(NO3)2, используя температурные ряды [9]

сMg(NO3)2 = 141,9 Дж/моль·К

cCa(NO3)2 = 122,9 + 0,154·(170+273) - (17,28·105/(170+273)2) = 182,32 Дж/моль·К

cSiO2 = 46,94 + 0,03431·(170+273) - (11,3·105/(170+273)2) = 56,39 Дж/моль·К

cFe2O3 = 97,74 + 0,07213·(170+273) - (12,89·105/(170+273)2) = 123,13 Дж/моль·К

cH2O = 39,02 + 0,07664·(170+273) + (11,96·105/(170+273)2) = 78,99 Дж/моль·К

Qмаг = (141,9·232,9 + 182,32·0,96 + 56,39·8,98 + 123,13·0,28 + 78,99·6222,2)·443 = 2,32·108 Дж

3. Тепло, приходящее с газообразным аммиаком:

QА = (сNH3·nNH3 + cH2O·nH2O)· tвх

сNH3 = 29,8 + 0,02548·(170+273) - (1,65·105/(170+273)2) = 40,24 Дж/моль·К

QА = (40,24·1,4 + 78,99·0,005)·443 = 2,51·104 Дж

4. Теплота химической реакции

NH3 + HNO3 = NH4NO3

Qхр = ΔНхр·n,

ΔHхр = ΔfHº(298)NH4NO3 – ΔfHº(298)NH3 – ΔfHº(298)HNO3 ,

где ΔfHº(298)I – энтальпия образования i-го компонента,

n – количество молей образовавшегося вещества

Таблица 4.4.2.7

Стандартные энтальпии образования для соответствующих компонентов

Компонент

ΔfHº(298), кДж/моль

n, моль

NH4NO3

-365,1

876, 5

NH3

-46,19

876, 5

HNO3

-173,0

876, 5

ΔHхр = -365,1 – (-46,19) – (-173) = -145,91 кДж/моль

Qхр = 145,91·876, 5 = 1,27·108 Дж

Расход

1. Тепло, уходящее с раствором аммиачной селитры:

QАС = (сNH4NO3·nNH4NO3 + сMg(NO3)2·n Mg(NO3)2 + cCa(NO3)2·n Ca(NO3)2 + cSiO2·nSiO2 + cFe2O3·nFe2O3 + cH2O·nH2O + сNH3·nNH3)·tвых,

tвых = 170ºС

QАС = (139,3·876,5 + 141,9·232,9 + 182,32·0,96 + 56,39·8,98 + 123,13·0,28 + 78,99·6611,1 + 40,24·0,44)·443 = 4,0·108 Дж

2. Тепло, уходящее с газообразным аммиаком:

QА = (сNH3·nNH3)·tвых

QА = (40,24·0,04)·443 = 713,05 Дж

3. Теплопотери:

Общее уравнение теплового баланса:

QАС + Qмаг + QА + Qхр = QАС + QА + Qт.пот.

Т.к. теплопотери составляют 3% от общего количества тепла, приходящего в систему, тогда:

Qт.пот. = 0,03·(QАС + Qмаг + QА + Qхр) = 0,03·( 5,6·107 + 2,32·108 + 2,51·104 + 1,27·108) = 1,24·107 Дж

Сводим тепловой баланс в таблицу:

Таблица 4.4.2.8

Приход

Расход

Статья прихода

Q, Дж

Статья расхода

Q, Дж

Тепло с раствором аммиачной селитры

5,6·107

Тепло с раствором аммиачной селитры

4,0·108

Тепло с раствором Mg(NO3)2

2,32·108

Тепло с газообразным аммиаком

713,05

Тепло с газообразным аммиаком

2,51·104

Теплопотери

1,24·107

Тепло химической реакции

1,27·108

Всего

4,1·108

Всего

4,1·108