3. Аналитический разбор литературы

Проблема эффективной переработки каменного угля широко освещена в литературе. Уголь выступает в качестве "моста в будущее" мировой цивилизации (по терминологии К.Л. Уилсона [1]), обеспечивая плавный переход от ископаемого органического сырья к новым источникам энергии - солнечной, ядерной и другими недоступными пока человечеству принципиально новым видам энергии.

До начала XX века пиролизом и коксованием каменного угля получали большинство химических продуктов. Эти процессы основаны на нагревании углей без доступа воздуха с целью их термической деструкции [2]

Основными недостатками известных технологий химической переработки углей по сравнению с технологиями нефтепереработки и нефтехимии являются относительно низкая производительность и жесткие условия их осуществления (высокие температура и давление). Для устранения указанных недостатков в углепереработке все шире применяются катализаторы и новые каталитические процессы, позволяющие получать из угля разнообразные продукты топливного и химического назначения [3]. К настоящему времени предложены разнообразные способы применения катализаторов в процессах превращения углей отраженные Кузнецовым Б.Н. в книге "Катализ химических превращений угля и биомассы"[4].

Как видно из приведенного литературного обзора переработка каменного угля постоянно совершенствуется, что говорит об огромной важности этого процесса

5.Расчетная часть

1. Найдем массу сухого угля добываемого за год:

m_{сух.угля}- масса сухого угля добываемого за год, т/г,

m_в- масса воды в угле, т/г,

m_з –масса золы в угле, т/г,

N_г- мощность шахты в год, т/г.

2. Найдем мощность ТЭЦ (тепловая, электрическая энергии) за год:

;

переведем КВт в КДж: 1КВт= КДж;

КДж;

N_ТЭЦ-мощность ТЭЦ в год, МВт,

N_эл- количество электроэнергии в год, МВт,

η- коэффициент полезного действия, %.

3. Найдем массу угля сжигаемого на ТЭЦ за год:

Q=33900С+125550Н+10880(S-O)

Q= КДж/кг;

Q- количество теплоты, выделяемого при сжигании 1кг угля, КДж/ч;

m_угля- масса угля сжигаемого на ТЭЦ.

4. Масса угля направляемое на КЗ:

4. Масса угля направляемое на КЗ:

5. Найдем объем сухой шихты:

ρ_{сух.шихты}- насыпная плотность сухой шихты, кг/м³.

6. Найдем количество печей:

z- количество циклов в году,

V₁₆- объем сухой шихты за 1цикл,

η_v- полезный объем коксовой печи, м³,

n₁- количество печей,шт,

Т- количество часов в году,

t – количество часов в 1 цикле.

7. Найдем количество батарей:

n₃- число коксовых печей в 1-ой батарее.

8. Рассчитываем массу чугуна, полученного из кокса за 1 цикл:

;

m_{сух.шихты.16}- масса сухой шихты за 1 цикл, кг/₁₆,

m_{кокса.16}- масса кокса за 1 цикл, кг/₁₆,

ω- выход кокса из сухой шихты, %,

q- расход кокса на тонну чугуна, кг.

9. Находим КУС, СБ, NH₃ за год:

m_кус.- масса КУС, кг,

m_сб.- масса СБ, кг,

m_NH3- масса NH₃, кг,

ω_кус, ω_сб, ω_амм- выходы продуктов из сухой шихты(КУС, СБ, аммиак).

10. Найдем объем водорода и метана из ОКГ за год:

11. Найдем выход фракций из КУС:

m_фенол- масса фенольной фракции, кг,

m_поглот- масса поглотительной фракции, кг,

m_{нафталин}- масса нафталиновой фракции, кг,

ω_фенол,ω_поглот,ω_{нафталин}- выходы фракций из КУС (фенольной, поглотительной, нафталиновой).

12. Находим массу пиридиновых оснований во фракциях:

- поглотительной

- нафталиновой

13. Найдем массовый выход аренов из СБ:

ω_бензол, ω_толуол – выход аренов из СБ.

14. Находим объем метана при паровой конверсии и парциальном окислении:

ω_CH4 – доля метана из ОКГ, подвергающаяся паровой конверсии,

ω_конв.CH4 – доля метана, образовавшийся при паровой конверсии,

V_{парц.окисл.} – объем метана, подвергающийся парциальному окислению.

15. Определим выход аммиака по водороду:

ω_NH3 – выход аммиака по водороду.

16. Находим количество (NH₄)₂SO₄ получаемое из аммиака, извлекаемого из прямого коксового газа, взаимодействием с серной кислотой:

256858560 198556544 X

2 NH₃+H₂SO₄ (NH₄)₂SO₄

98 132

так как серной кислоты меньше, то расчет ведем по ней:

17. Найдем количество серной кислоты, необходимое для выделения пиридиновых оснований из КУС (в расчете на пиридин):

так как серная кислота подается с концентрацией 21%, то общее количество серной кислоты составит:

5. Вывод

В ходе проектирования курсового проекта была проделана следующая работа:

• Изучены теоретические аспекты процесса переработки каменного угля

• Был составлен материально-потоковый граф движения продуктов переработки угля.

• Произведены следующие расчеты:

1. количество угля, сжигаемого на ТЭЦ за год;

2. число коксовых печей и батарей, в которые они объединены;

3. количество чугуна, выплавляемого с использованием полученного кокса;

4. количество раствора NaOH для выделения фенолов из КУС;

5. объем СО₂ для получения фенола из фенолята натрия (расчет вести на одноатомный фенол);

6. количество бензола, выделяемого из СБ;

7. количество толуола, выделяемого из СБ;

8. количество (NH₄)₂SO₄, получаемое из аммиака, извлекаемого из прямого коксового газа, взаимодействием с H₂SO₄;

9. количество аммиака, получаемого из водорода ОКГ;

10. количество метанола, получаемого из синтез-газа.