Серная кислота - конспект - Химия - Часть 2, Конспект из Химия
zaycev_ia
zaycev_ia21 June 2013

Серная кислота - конспект - Химия - Часть 2, Конспект из Химия

PDF (456.0 KB)
20 страница
434количество посещений
Описание
I.M. Sechenov Moscow Medical Academy. Реферат по химии. Расчетно-технологическая часть Описание технологической схемы Принцип работы колонны концентрирования h2so4 Стандартизация. Технологическая характеристика сырь...
20очки
пункты необходимо загрузить
этот документ
скачать документ
предварительный показ3 страница / 20
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ

1

кислота перетекает через внешний гидрозатвор на нижнюю царгу нижележащей

ступени. Серная кислота перетекает со ступени на ступень вниз,

концентрируется и поступает в нижнюю часть колонны. На первой ступени

кислота газовым потоком в виде капель и струй по тангенциальному каналу

поступает в днище колонны, где раскручивается газовым потоком и поднимается

в виде высокотурбулированного слоя жидкости, струй, брызг по внутренней

стенке днища колонны вверх, в зону сепарации, расположенную между первой и

второй ступенями. Отсепарированная крепкая (91-93%) серная кислота

перетекает через штуцер из зоны сепарации по трубопроводу в холодильник.

Газовый поток, контактируя на ступенях с кислотой, отдает ей свое тепло,

освобождается от брызг кислоты в брызгоуловительных ступенях и с

содержанием кислых компонентов в пределах санитарной нормы выбрасывается

через трубу выброса газов в атмосферу.

2.3. Стандартизация. Технологическая характеристика сырья, полуфабрикатов, готового продукта. ГОСТ и технические требования.

Технологический процесс регенерации отработанных кислот позволяет

получить концентрированную HNO3 и H2SO4, от вещающие требованиям

соответствующих стандартов.

1. Азотная кислота концентрированная

Таблица №3 - Технические характеристики на HNO3 по ГОСТ 701-78

№ Наименование показателей Нормы Высший сорт

I сорт II сорт

1. Содержание HNO3, в %, не менее 98,9 98,2 97,5 2. Содержание H2SO4, в %, не менее 0,04 0,05 0,06 3. Содержание окислов азота N2O4, в %, не более 0,2 0,3 0,3 4. Содержание прокаленного остатка, в % 0,005 0,015 0,03

2. Кислота серная техническая регенерированная (купоросное масло)

Таблица №4 - Технические условия на H2SO4 по ГОСТ 2184-77

№ Наименование показателей нормы 1. Содержание H2SO4, в %, не менее 91,0 2. Содержание нитросоединений, в %, не менее 0,2 3. Содержание прокаленного остатка, в % 0,4 4. Содержание окислов азота N2O3, в %, не более 0,01 5. Содержание железа, в %, не более 0,2

1

3. Отработанные и вытесненные кислоты представляют собой тройную

смесь азотной и серной кислот, а также воды.

Таблица №5 - Состав тройных смесей № Наименование составных частей Отработанной кислоты Вытесненной

кислоты 1. Азотная кислота, в % 15-22 15-22 2. Серная кислота, в % 35-40 35-40 3. Окислы азота, в % 4-5 0,5-1,0 4. Вода, в % 33-46 37-49,5

4. Слабая серная кислота

Таблица №6 Состав слабой H2SO4 должен удовлетворять условиям ГОСТа

1500-78 № Наименование составных частей Нормы

1. Содержание серной кислоты, в % 67-70

2. Содержание азотной кислоты, в % 0,03

Топливо (природный газ)

Природный газ должен соответствовать требованиям по ГОСТ 5542-70

Таблица №7 Технические условия на природный газ № Наименование показателей на 100 гр. Газа Нормы

1. 2. 3. 1. Содержание сероводорода в гр., не более 2 2. Содержание аммиака в гр., не более 2 3. Содержание синильной кислоты в гр., не более 5 4. Содержание смол и пыли в гр., не более 0,1 5. Содержание нафталина в гр., не более 10 6. Содержание кислорода в гр., не более 1

Природный газ используется для получения тепла при концентрировании

кислот.

Серная кислота концентрированная должна быть изготовлена в

соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому

регламенту, утвержденному в установленном порядке. По физико-техническим

показателям СК должна соответствовать нормам, указанным в таблице 8 по

ГОСТ 2184-77.

Таблица №8 № Наименование показателей норма

1

Контактная Олеум высший высший сорт

I сорт высший сорт I сорт

1 Внешний вид Не нормируется Маслянистая жидкость без механических

примесей 2 Массовая доля моногидрата

(H2SO4), в % 92,5 94 92,5 94

3 Массовая доля свободного серного ангидрида (SO3) в %, не менее

- - 24 24

4 Массовая доля железа, не более

0,006 0,015 0,006 0,01

5 Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более

0,02 0,03 0,02 0,03

6 Массовая доля нитросоединений, %, не более

Не нормируется Не нормируется

7 Массовая доля окислов азота (N2O3), %, не более

0,00005 0,0001 0,0002 0,0005

8 Массовая доля мышьяка (As), %,не более

0,00008 0,00001 0,00008 0,00001

9 Массовая доля хлористых соединений, в %,не более

0,0001 0,0005 Не нормируется

10 Массовая доля свинца (Pb), %,не более

0,001 0,01 0,0001 0,001

11 Прозрачность Не нормируется Разбавление

12 Цвет в мл. раствора, сравнение 1 2 Не нормируется

Свойства готовых продуктов, сырья и полуфабрикатов. 1. Азотная кислота концентрированная HNO3 в чистом виде – бесцветная

жидкость с едким, удушливым запахом; имеет удельный вес 1,5 гр/см3 ; 100%

HNO3 плавится при температуре –42 ОС; кипит при температуре +86 ОС. HNO3

действует на все металлы, кроме серебра и платины. Хранится и

транспортируется в алюминиевых цистернах. На свету медленно разлагается с

выделением кислорода и двуокиси азота NO2. Туман азотной кислоты и окиси

азота в виде NO2, N2O3 вызывает тяжелые отравления. ПДК в рабочей зоне –

до 5 мг/м3 .

2. H2SO4 техническая, регенерированная. H2SO4 в чистом виде –

прозрачная бесцветная жидкость. Удельный вес – 1,81-1,84 гр/см3 . Температура

кипения безводной серной кислоты 275 ОС, Температура плавления 10,45 ОС.

1

Концентрированная СК на холоде не действует на металлы, поэтому ее

можно хранить в емкостях из черного металла. ПДК туманообразной кислоты в

воздухе рабочей зоны 1мг/м3 .[ ]

2.4. Химизм основных и побочных реакций [4] При установившемся в денитрационной колонне ГБХ равновесном

процессе, HNO3 из смеси кислот, поступающий в колонну на тарелку испарения,

частично уходит на нижележащие тарелки, откуда снова отгоняется на тарелку

испарения. В процессе дистилляции, то есть отгонки HNO3 из тройной смеси,

поднимающиеся вверх пары обогащаются более летучим компонентом – HNO3,

а в движущуюся вниз жидкость преходит менее летучий компонент – вода.

Процесс испарения HNO3 происходит главным образом в средней части

колонны. H2SO4, пройдя эту зону, содержит в себе растворенные окислы азота,

переходящие из тройной смеси. Даже если в тройной смеси не было бы

растворенных окислов азота, то при частичном разложении HNO3 происходит

выделение окислов, которые взаимодействуя с H2SO4, образуют

нитрозилсерную кислоту:

2H2SO4 + N2O3 = 2HNSO5 + H2O + 86250 Дж.

Диоксид или четырехоксид азота, реагируя с концентрированной H2SO4,

образует нитрозилсерную кислоту и азотную кислоту:

2NO2 + H2SO4 = HNSO5 + HNO3

Процесс разложения нитрозилсерной кислоты с выделением окислов азота

характеризуется как процесс денитрации. Однако термин "денитрация" служит

для обозначения процесса, обратного этерификации. В данном случае более

правильно процесс разложения нитрозилсерной кислоты называть процессом

гидролиза:

2HNSO5 + 2H2O = 2H2SO4 + 2HNO2

1

2HNO2 = H2O + N2O3 (жид)

N2O3 (жид) = N2O3 (газ)

N2O3 (газ) = NO(газ) + NO2(газ)

Азотистая кислота (HNO2), образующаяся при гидролизе нейстойчива и

распадается:

2HNO2 = H2O + HNO3 + 2NO

Нитрозилсерная кислота является довольно стойким соединением,

которое при концентрациях H2SO4 выше 70% не разлагается полностью даже

при температуре кипения. При разбавлении H2SO4 водой происходит гидролиз

нитрозилсерной кислоты, степень которой увеличивается с понижением

концентрации H2SO4 и повышением температуры .

Таблица №9 - Зависимость степени разложения HNSO5 от

концентрации H2SO4 при 15-20 ОС

Концентрация H2SO4, %

Степень разложения HNSO5 , %

Концентрация H2SO4, %

Степень разложения HNSO5 , %

98 1,1 81 19,4 95 4,0 80 27,7 92 7,3 70 49,8 90 12,4 57,5 100,0

Как видно из зависимости, начиная с концентрации 57,5% H2SO4,

нитрозилсерная кислота совершенно отсутствует. Отработанная H2SO4,

выходящая из колонны, должна содержать минимально возможное количество

окислов азота. Это необходимо не только для исключения потерь N2O3 , но и

устранения нитрозилсерной кислоты, обладающей сильно разрушающими

свойствами.

Поэтому гидролиз HNSO5 в колонне ГБХ является важной стадией

процесса. С увеличением температуры, степень гидролиза HNSO5

увеличивается. Образующийся при разложении азотистой кислоты монооксид

азота незначительно растворяется в разбавленной H2SO4. Гидролиз

1

нитрозилсерной кислоты ведут с помощью перегретого пара до 250 ОС водяного

пара, который подается с таким расчетом, чтобы разбавление кислоты

конденсатом соответствовало массовой доли H2SO4 68-70%. В отработанной

H2SO4 содержится до 0,03% HNO3 и растворенных окислов азота. Последние

образуют с H2SO4 до 0,01% HNSO5.

После стадии денитрации слабая H2SO4 отправляется на стадию

концентрирования. В процессе концентрирования разбавленной H2SO4,

имеющиеся в ней примеси, в частности, продукты неполного сгорания топлива

(когда концентрирование ведется непосредственным соприкосновением

упариваемой кислоты с топочными газами), вызывает разложение H2SO4

вследствие ее восстановления до SO4. Восстановление в основном идет за счет

углерода, содержащегося в примесях и в топливе по уравнению:

2H2SO4 + С = СО2 + 2SO2 + 2 H2O

За счет этого происходят некоторые потери кислоты при ее упаривании. В

процессе разгонки тройной смеси в колонне образуются нитрозные газы,

которые поступают на поглощение в абсорберы. Наиболее распространенный

способ поглощения нитрозных газов водой с образованием слабой HNO3. На

поглощение поступают нитрозные газы различной степени окисления. Окислы

азота, содержащиеся в нитрозных газах NO2, N2O4, N2O3 реагируют с водой, но

монооксид NO не может реагировать с водой и для перевода его в HNO3

следует предварительно окислить его до диоксида азота:

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 + 116 кДж.

N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2 + 59,2 кДж.

N2O3 + H2O = 2HNO3 + 55,6 кДж.

1

Процесс поглощения нитрозных газов водой связан с растворением в ней

диоксида азота, четырехоксида и трикосида азота с образованием HNO3 и

азотистой кислоты.

В газовой среде вследствии взаимодействия паров воды с нитрозными

газами, также получается HNO3 и азотистая кислота, но в значительном

количестве. Образовавшаяся при помощи нитрозных газов азатитсая кислота –

малоустойчивое соединение.

2HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O - 75,8 кДж

Суммарная реакция образования HNO3:

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3

3HNO2 = HNO3 + 2NO + 2H2O

____________________________________

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO

N2O3 + H2O = 2HNO2

3HNO2 = HNO3 + H2O + 2NO

_______________________

3N2O3 + H2O = 2HNO3 + 4NO

Так как в нитрозных газах содержится незначительное количество

триоксида азота, обычно технологические расчеты производят по NO2. Как

видно из формул 2/3 поглощенного диоксида азота идет на образование HNO3,

1/3 его выделяется в виде монооксида азота.

Отсюда следует, что при поглощении водой нитрозных газов невозможно

все количество NO2 превратить в HNO3, так как в каждом цикле всегда 1/3 NOх

будет выделяться в газовую фазу. Монооксид азота для дальнейшей

переработки должен быть окислен кислородом до двуокиси азота по уравнению:

2NO + O2 = 2 NO2

1

Получающаяся двуокись азота опять реагирует с водой, превращаясь на

2/3 в HNO3, а выделившаяся окись азота снова должна быть окислена. Таким

образом, весь процесс поглощения распадается на ряд последовательно

протекающих реакций окисления NO в NO2 и образования HNO3 из NO2.

Однако указанные поглощения не являются совершенными и нитрозные

газы перед выбросом в атмосферу следует дополнительно очистить от окислов

азота. Отсюда следует, что в последнем абсорбере орошение ведется не водой,

а концентрированной серной кислотой, которая до 0,003% поглощает окислы

азоты, выбрасываемые в атмосферу газы соответствуют санитарным нормам.

В результате поглощения получается нитрозилсерная кислота:

2 H2SO4 +N2O3 = 2 NHSO5 + H2O + 20611 кал.

H2SO4 + 2 NO2 = NHSO5 + HNO3 + 5709 кал.

2.5 Инженерные решения В данный дипломный проект вводится ряд изменений, направленных на

улучшение технологии переработки кислот и очистки отходящих газов.

1. На фазе улова окислов азота и паров азотной кислоты

предусматривается внедрение дополнительной абсорбции отходящих газов

концентрированной H2SO4. серная кислота реагирует с окислами азота, образуя

нитрозилсерную кислоту, которая затем снова направляется в колонну ГБХ для

переработки. Отходящие газы с небольшим содержанием окислов азота,

выбрасываются в атмосферу.

2. Процесс регенерации отработанной кислоты переведен на

автоматизированное управление с применением УВМ, что значительно снижает

опасность технологического процесса и повышает качество продукции. Подача

кислот в колонну ГБХ автоматизирована. Предусмотрено автоматическое

отключение подачи компонентов в случае аварии.

2.6. Расчет материального баланса отделения концентрирования HNO3 [1] Отделение денитрации и концентрирования азотной кислоты.

Состав отработанных кислот, поступающих на денитрацию:

а) от нитрации HNO3 16-26%

1

H2SO4 46-66%

H2O 18-28%

б) от абсорбционной установки

HNO3 50%

H2O 50%

Исходные данные для расчета

 концентрация крепкой азотной кислоты – 98%

 концентрация серной кислоты, поступающей в колонну – 91%

 концентрация отработанной кислоты, выходящей из колонны – 70%

Расчет составлен на 1 тонну условной отработанной кислоты,

поступающей в колонну ГБХ, учитывая, что ОК – 80%, а смесь азотной кислоты и

воды – 20%.

Выбираем средний состав кислот:

HNO3 27%

H2SO4 45%

H2O 28%

Принимаем, что в отработанной кислоте 3% АК в виде окислов азота

связаны в нитрозилсерную кислоту по реакции (1):

2H2SO4 + N2O3 2HNSO5 + H2O (1)

Пересчитав состав кислот, получим:

HNO3 - 25%

H2SO4 - 45%

H2O - 26,1%

N2O3 - 0,9%

HNSO5 - 3%

Всего - 100%

1

В процессе разгонки кислотных смесей и гидролиза HNSO5 в колонне

протекают следующие реакции:

 разложение HNSO5

2HNSO5 + H2O = 2H2SO4 + NO2 (2)

 разложение HNO3

2HNO3 2NO2 + H2O + 1/2O2 (3)

2HNO3 N2 + H2O + 2*1/2 O2 (4)

 разложение N2O3

N2O3(газ) NO (газ) + NO2 (газ) (5)

В колонну ГБХ поступает:

1. Отработанная кислота в количестве 1000 кг,

В том числе:

HNO3 - 250 кг

H2SO4 - 450 кг.

H2O - 261 кг.

N2O3 - 9 кг.

HNSO5 - 30 кг.

2. Купоросное масло 91% - х кг.

3. Перегретый пар – у кг.

4. Воздух, подсасываемый из помещения

Из колонны выходит:

1. Разбавленная 70% H2SO4= кг

1

2. Крепкая 98% HNO3 = =242,3 кг

3. Нитрозные газы

а) в колонне 1/2 количества (1,5%) HNO3 разлагается до NO2 по реакции (3)

242,3х0,015 = 3,64 кг.

При этом образуются газообразные вещества:

NO2= =2,65 кг

H2O = =0,52 кг

O2 = =0,46 кг.

б) по реакции (4) разлагается ½ количества (1,5%) HNO3 до N2:

N2= =0,81 кг.

H2O = =0,52 кг.

O2 = =2,3 кг

в) при разложении N2O3 по реакции (5):

NO2= =5,45 кг

NO = = 3,55 кг

г) при разложении HNSO5 по реакции (2):

NO2= =5,43 кг

NO = = 3,54 кг

1

Выделившаяся в процессе реакции серная кислота вновь войдет в состав

отработанной кислотной смеси и доля ее в последней составит 450кг.

д) с нитрозными газами уносится 1% HNO3:

242,3х0,01 = 2,42 кг.

В результате гидролиза получается следующее количество сухих

нитрозных газов (без учета подсоса воздуха):

g, кг u, нм3

NO2 13,5 6,87

NO 7,09 5,29

N2 0,81 0,65

O2 2,76 1,93

HNO3 2,42 0,86

Всего 26,58 15,6

Подсос воздуха uпод через неплотности соединений царг колонны принимаем

равным 100% объема сухих газов

uпод = 15.6 нм3, в том числе:

N2=0,78*15,6=12,17 нм3;

O2=0,21*15,6=3,28 нм3;

или

N2= =15,21 кг;

O2= =4,68 кг;

Итого: uпод=19,89 кг.

1

Принимаем, что подсасываемый воздух поступает при t=20 ОС,

относительная влажность 80%

Количество водяных паров, поступающих в колонну с воздухом

(14,61*0,8)10-3*19,89=0,23 кг, где

d0 = 14.61 - влагосодержание

Всего воздуха: 19,89+0,23=20,12 кг.

Количество и состав сухих газов, выходящих из колонны с учетом подсоса

воздуха:

g, кг u, нм3

NO2 13,5 6,87

NO 7,09 5,29

HNO3 2,42 0,86

N2 16,02 12,82

O2 7,44 5,21

Всего 46,47 31,11

Количество паров воды, уходящих из колонны (за конденсатом) с

нитрозными газами при t=35 ОС

H2O = , для

v= 30 нм3

p=1,8 мм. Рт. Ст – парциальное давление воды над 98% HNO3 при t=35 ОС

p=133.3*1.8=239.9 Па

1

H2O = кг

в объеме v= нм3

Общий состав газов, поступающих на поглощение: g, кг u, нм3

NO2 13,5 6,87

NO 7,09 5,29

N2 16,02 12,82

O2 7,44 5,21

H2O 0,07 0,057

HNO3 2,42 0,86

Всего 46,54 31,12

Таблица №10 - Сводный материальный баланс отделения

концентрирования HNO3

Приход:

1. Отработанная кислота 1000 кг.

2. Купоросное масло х кг.

3. Перегретый пар у кг.

4. Воздух через неплотности 19,89 кг.

Итого: 1019,89+х+у

Расход:

1. Слабая H2SO4 70% (450+х)/0,7 кг.

2. Крепкая HNO3 98% 242,3 кг.

3. Нитрозные газы 46,54 кг.

Итого: (931,70+х)/0,7

1

Приравнивая приход к расходу, получаем уравнение материального

баланса

1019,89+х+у=931,7+

у=0,43х-88,19

2.7. Расчет теплового баланса [1] Так как в уравнении материального баланса входит распад пара (у), то

будем определять его с помощью уравнения теплового расчета.

Исходные данные:

1. Температура отработанной кислоты, поступающей в колонну - 90 ОС

2. Температура H2SO4 91% - 20 ОС

3. Температура отработанной кислоты H2SO4 70% - 170 ОС

4. Температура выходящих из колонны HNO3 и нитрозных газов – 85 ОС

5. Температура HNO3 98% из конденсатора, поступающей в колонну - 40

ОС

Температура крепкой HNO3 98%, выходящей из колонны в холодильник 85

ОС

6. Температура подсасываемого воздуха 20 ОС

Приход тепла:

1) С отработанной кислотой

Q=q1*c1*t1=1000*2.22*90=119800 кДж; (47732.2 ккал)

c1=2,22 - удельная теплоемкость отработанный кислоты при

температуре 90 ОС

2) С перегретым паром, теплосодержание которого при t=220 ОС равно 700.8

кДж; Q2=700,8*у

3) Теплота от H2SO4 состоит из физической теплоты и теплоты разбавления

1

= +

Физическая теплота определяется по формуле

= = х кДж/(8.4x ккал)

=1,759 кДж/кг град – удельная теплоемкость H2SO4 91% при t=20 ОС

Теплота разбавления H2SO4 определяется разницей теплот

разбавления до 70% и 91%.

Удельная теплота разбавления g= ( ); n=H2O/H2SO4

В H2SO4 с массовой долей 91%, моль:

H2SO4 = х 0,91/98 = 0,0094 х

H2O = х 0,09/18 = 0,005 х

n = 0,005 х/0,0094 х =0,53

В H2SO4 70% моль:

Примем (450+х)/0,7=z

H2SO4=z 0.7/98 = 0,007 z

H2O = z 0.3/18 = 0,016 z

n = 0,016 z/0.007 z = 2.38

Удельная теплота разбавления H2SO4 с массовой долей 100% до 91%:

= =4066,1 (17036,8 )

Уд теплота разбавления H2SO4 с 100% до 70%

= =10174 (42628,9 )

Удельная теплота разбавления с 91% до 70%:

1

=42628.9-17036.8=25592.1 (6107.9 ккал)

=17,8*25592,1=455539,4 кДж (108720,6 ккал)

=35,18х + 455539,4 кДж (8,4*х + 108720,6 ккал)

4) С HNO3 98%, поступающей из конденсатора в колонну с t=40 ОС

= = 242,3*40*1,93=18705,56 кДж (4464,3 ккал)

5) С воздухом, подсасываемым из помещения с t=20 ОС

= =19,89*1*20=397,8 кДж (94,94 ккал)

= 1 кДж/кг град – удельная теплоемкость воздуха

Всего в колонну приход тепла, кДж

+ + + + =199800 + 700,8 у + 35,18х + 455539,4 + 18705,56 + 397,8

= 674442,76 + 35,18х + 700,8у

Расход тепла 1) С парами HNO3 98%, выходящих из колонны:

= =0.98*242.3*1.936*85=39075.43 кДж=9325,9 ккал

2) На испарение HNO3:

=0,98*242,3*i=0,98*242,3*483=114690,28 кДж=27372,38 ккал,

где i=483кДж/кг – теплота испарения 1 кг кислоты.

На испарение 4% H2O , содержащихся в HNO3:

= *0,98*242,3*i= *0.98*242.3*2259=22350.36 кДж, где

i=2259 кДж/кг – теплота парообразования воды

1

= + =114690,28+22350,36=137040,64 кДж = 32706,6 ккал

3) Теплота, уносимая с 70% H2SO4 при t=150 ОС

=( )*2,09*150=201535,71+447,86х кДж

=2,09 кДж/кг град – удельная теплоемкость H2SO4 70%

4) С HNO3 98%, уносимой из колонны с t=85 ОС в холодильник:

= =242,3*1,93*85=39749,32 кДж = 9486,71 ккал

5) На нагрев подсасываемого воздуха из помещения в среднем до t=90 ОС

=19.89(90-20)=1392.3 кДж

6) На закрепление содержащихся в отработанной кислоте слабой HNO3 при ее

массовой доле в смеси:

*100%=49%

Удельная теплота для HNO3:

g=n*8974/(n+1.737) ккал/моль

В кислоте с массовой долей 49%, моль:

HNO3=250*0,49/63=1,94; H2O =250*0,51/18=7,08

n=7.08/1.94=3.65

Удельная теплота разбавления для HNO3 98%:

ккал/моль=25476,86 кДж/моль

В кислоте с массовой долей HNO3 98%, моль:

HNO3=0,98/63=0,016; H2O =0,02/18=0,001

n=0.001/0.016=0.069

Удельная теплота разбавления для HNO3 98%

ккал/моль=1436,59 кДж/моль

1

Теплота закрепления HNO3, находящейся в отработанной кислоте с 49%

до 98%: =(25476,86-1436,59) =89017,7 кДж=21245,27 ккал

7) Теплота, уносимая с нитрозными газами:

= q7*c7*t, где

c- удельные теплоемкости газов с t=85 ОС

NO2 13,5*0,75*85=865,92 кДж

NO 7,09*0,996*85=600,2 кДж

N2 16,02*1,04*85=1416,17 кДж

O2 7,44*0,923*85=583,71 кДж

H2O 0,07*1,373*85 = 8,17 кДж

HNO3 2,42*1,8*85 = 370,26 кДж

Всего: 3843.73 кДж

8) В окружающую среду колонна ГБХ в течение 1 часа теряет порядка 800 ккал

(33520 кДж). При условии подачи в колонну 92 кг/мин тройной смеси и

выработки колонны 60 тиг в сутки.

Потери тепла в окружающую среду:

= =6072,46 кДж

Всего расход тепла, кДж:

+ + + + + + + =39075,43+137040,64+201535,71+447,86х+3

9749,32+1392,3+89017,7+3843,73+6072,46=517727,29+447,86х

Приход приравним к расходу:

674442,76+35,18х+700,8у=517727,28+447,86х

у=0,59х-223,62

Решаем совместно уравнение материального и теплового балансов:

0,43х-88,19=0,59х-223,62

1

х=847

у=276,11

Таблица №11 - Материальный баланс денитрации и

концентрирования HNO3

Расчет составлен на 1 тонну отработанной кислоты

Приход Расход

статьи прихода кг % статьи расхода кг % 1. Отработанная

кислота 900 42 1. Крепкая HNO3 98% 242,3 11,3

2. 50% HNO3 100 4,7 2. Слабая HNO3 70% 1852,86 86,5 3. Купоросное масло 847 39,52 3. Нитрозные газы 46,54 2,2 4. Перегретый пар 276,11 12,88 5. Воздух через

неплотности 19,89 0,93

Всего: 2143 100 Всего: 2143 100

Таблица №12 - Тепловой баланс концентрирования азотной кислоты

Приход Расход

статьи прихода КДж статьи расхода кДж 1. С отработанной

кислотой 199800 1. С парами HNO3 98% 39075,43

2. С перегретым паром 193497,89 2. На испарении HNO3 137040,64 3. Теплота от H2SO4

91% 485336,86 3. С H2SO4 70% 581546,53

4. С HNO3 50% из конденсатора

18705,56 4. С HNO3 98% 39749,32

5. С воздухом 397,8 5. На нагрев воздуха 1392,3 6. На закрепление

слабой HNO3 89017,7

7. С нитрозными газами

3843,73 8. В окружающую

среду 6072,46

Всего: 897738,11 Всего: 897738,11

На 1 тонну отработанной кислоты приходится в 4.127 раза больше крепкой

98% HNO3. Пересчитаем на 1 тонну готового продукта 98% HNO3

комментарии (0)
не были сделаны комментарии
Напиши ваш первый комментарий
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
Docsity не оптимизирован для браузера, который вы используете. Войдите с помощью Google Chrome, Firefox, Internet Explorer 9+ или Safari! Скачать Google Chrome