Курсовая работа / Производство серной кислоты - Вариант 4 - Сучкова - Дьячкова - 2005 / Курсовик мой

9

РХТУ им. Д.И.Менделеева

Кафедра Общей Химической Технологии

Курсовая работа

«Производство серной кислоты»

вариант №4

выполнила: Дьячкова Т.В.

гр. О-42

проверила: Сучкова Е.А.

Москва 2005

Задание:

- производительность по 100%-ной серной кислоте, G_H2SO4, т/сут: 1400

- состав колчедана (концентрации, массовые %):

- серы C_S: 42

- влаги C_вл: 5.0

- состав огарка: (концентрации, массовые %):

- серы C_S(ог): 1,0

- состав обжигового газа (концентрации, объемные %):

- С_SO2: 14,0

- С_SO3: 0,12

- степень использования серы в колчедане, β (%): 85,8

- относительная влажность воздуха (%): 52,0

- температура кипящего слоя (К): 1103

- концентрация С_SO2 в газе перед контактным аппаратом (объемные %): 8,5

- конструкция контактного аппарата:

контактный аппарат с вводом холодного газа после второго слоя

Расчетная часть:

1. Расчет материального баланса печи кипящего слоя в процессе обжига колчедана.

1. Рассчитываем общее содержание серы в колчедане:

G_{S =} кг/ч;

2. Количество сухого колчедана:

кг/ч;

3. Количество влаги в колчедане:

кг/ч;

4. Количество огарка:

кг/ч;

5. Количество серы в огарке:

кг/ч;

6. Потери серы с огарком:

%;

7. Количество выгоревшей серы:

кг/ч;

8. Общее количество SO₂ и SO₃ :

м³/ч;

9. Объем SO₂ :

м³/ч;

10. Объем SO₃ :

м³/ч;

11. Концентрация кислорода в обжиговом газе определяется по формуле:

, где n – содержание кислорода в воздухе, n=21%; m – стехиометрическое отношение числа молекул кислорода к числу молекул SO₂, по балансовому уравнению:

4 FeS₂ + 11 O₂ = 8 SO₂ + 2 Fe₂O₃, ;

%;

12. Объем сухого обжигового газа:

м³/ч;

13. Объем кислорода в обжиговом газе:

м³/ч;

14. Объем азота в обжиговом газе:

м³/ч;

15. Объем сухого воздуха, поступающего на обжиг колчедана (воздух содержит 79% азота):

м³/ч;

1.16. Объем паров воды в воздухе (при 20ºС и относительной влажности воздуха φ=52% давление паров воды в нем равно 9,5 мм.рт.ст.= 1263,5*10^-6 МПа ):

м³/ч;

Общий объем паров воды в обжиговом газе:

м³/ч;

16. Расчет плотностей газов:

; кг/м³; кг/м³; кг/м³; кг/м³; кг/м³; кг/м³;

1.17. Материальный баланс:

Приход	Количество		Расход	Количество
	кг/ч	м^3/ч		кг/ч	м^3/ч
Колчедан	52913,12	-	Огарок	39268,86	-
			Обжиговый газ, в т.ч.:		111177,62
Влага колчедана	2784,90	-	SO2	42509,73	14879,15
Сухой воздух	144725,43	111929,95	SO3	455,45	127,54
			O2	4067,36	2848,29
			N2	110530,83	88424,66
Влага с воздухом	1151,59	1432,33	H2O	3937,98	4897,98
Всего:	201575,04		Всего:	200770,21

2. Расчет теплового баланса печи обжига колчедана.

1. Тепло сухого колчедана:

кДж/ч;

(С_р(колч)=0,5447 кДж/кг*град – [1]);

2. Тепло влаги колчедана:

(С_р(воды)=4,19 кДж/кг*град – [1]); кДж/ч;

3. Тепло сухого воздуха:

(С_р(возд)=1,3012 кДж/кг*град – [1]); кДж/ч;

3. Тепло влаги воздуха:

(С_{р(вод.пара)}=1,4934 кДж/кг*град – [1], при 20ºС); кДж/ч;

3. Тепло горения колчедана:

4FeS₂ + 11 O₂ = 8 SO₂ + 2 Fe₂O₃ + 3415.7 кДж/моль;

Теплота сгорания химически чистого FeS₂:

кДж/ч;

Количество тепла, выделяющегося при горении колчедана, зависит от степени выгорания серы (содержание серы в FeS₂ равно 53,5%):

кДж/ч;

Выход огарка:

;

Степень выгорания серы:

%;

кДж/ч;

3. Приход тепла (кДж/ч):

2.7. Тепло огарка: (С_р(ог)=0,7961 кДж/кг*град – [1]);

кДж/ч;

8. Тепло обжигового газа:

(С_р(об.г.)=1,4246 кДж/м³*град – [1]);

кДж/ч;

8. Теплоотдача печи в окружающую среду:

кДж/ч;

8. Расход тепла:

кДж/ч;

8. Тепло, затраченное на испарение воды и получение пара:

кДж/ч;

8. Тепловой баланс печи:

Приход	Количество		Расход	Количество
	кДж/ч	%		кДж/ч	%
Тепло сухого колчедана	576435,53		Тепло огарка	25947409,74
Тепло влаги колчедана	233374,62		Тепло обжигового газа	131458419,09
Тепло сухого воздуха	3766334,59		Тепло потери	1265976,52
Тепло влаги воздуха	34395,69		Тепло на получение пара в кипящем слое
Тепло горения колчедана	121987111,98
Всего	126597652,41	100	Всего		100

ХЗ

Состав обжигового газа после обжига серосодержащего сырья в атмосфере воздуха (расчет по данным из таблицы материального баланса):

Состав	%, объемн.	%, объемн, перед конт. апп.
SO2	13.4	8,5
SO3	0.1
H2O	4.4
O2	2.6
N2	79.5

Перед подачей в реактор газ подвергается осушке и очистке от SO_3, а также дополнительно разбавляется воздухом до содержания SO₂ = 8,5% (объемных).

Состав реакционной массы перед контактным аппаратом (объемные %):

%;

Коэффициент разбавления:

В контактном аппарате протекают реакции:

SO₂ + 0.5 O₂ = SO₃

SO₃ + H₂O = H₂SO₄;

Соотношение ;

Расчет количества SO₂ для получения заданной производительности по кислоте:

22,4 м³ SO₂ - 98 кг H₂SO₄

V_SO2, м^{3 -} G_H2SO4 = 1400*1000/24=58333,33 кг/ч;

м³/ч = = 3,7 м³/сек;

м³/сек;

м³/сек;

м³/сек;

После очистки: м³/сек;

После разбавления: м³/сек;

Общий объем кислорода и азота:

м³/сек;

Объем кислорода: м³/сек;

Объем азота: м³/сек;

Концентрации (об.%) газов на входе в контактный аппарат:

%;

%;

%;

Проверка: %;