Операторная схема производства hno3

1. двухступенчатый турбокомпрессор

2. подогреватель аммиака

3. подогреватель воздуха

4. смеситель аммиака и воздуха с пролитовым фильтром

5. контактный аппарат

6. котел-утилизатор

7. сосуд для окисления нитрозных газов

8. подогреватель отходящих газов

9. холодильник-конденсатор

10. сепаратор

11. адсорбционная колонна

12. поточное устройство

13. газовая турбина

14. продувочная колонна

6. Расчет материального баланса хтс

   1. Блок-схема

010

NH₃

NH₃ + возд.

Воздух

2

1

12

011

23

NO, O₂, N₂, H₂O

Воздух

030

H₂0

301

HNO₃

302

Выхл. газы

3

031

Рис. 2. Структурная блок-схема производства азотной кислоты:

1 – блок подготовки сырья; 2 – блок окисления аммиака; 3 – блок абсорбции нитрозных газов.

Таблица 1

Составы потоков

№ потока	Индекс потока	Ед. измер.	Содержание компонентов
			NH3	O2	N2	NO	H2O	HNO3
1	010	кмоль	100%
2	011	кмоль		21%	79%
3	12	кмоль	10%	19%	71.5%
4	23	кмоль		кмоль	кмоль	кмоль	кмоль
5	030	кмоль					кмоль
6	031	кмоль		кмоль	кмоль
7	301	кг					44%	58%
8	302	кмоль		3,2%	кмоль	кмоль	2,7%

2. Уравнения материального баланса хтс.

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O + Q

2NO + O₂  2NO₂ + Q

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO + Q

Уравнения для блока смешения:

В целом:

(I)

По аммиаку:

(II)

По воздуху:

(III)

Уравнения для блока контактирования:

В целом:

(IV)

По оксиду азота:

(V)

По азоту:

(VI)

По воде:

(VII)

По кислороду:

(VIII)

Уравнения для блока абсорбции:

В целом по выхлопным газам:

(IX)

Количество в ВГ NO₂:

(X)

Количество в ВГ O₂:

(XI)

Количество в ВГ H₂O:

(XII)

Количество в ВГ NO:

(XIII)

Количество в ВГ N₂:

(XIV)

По воздуху:

(XV)

Количество азотной кислоты:

(XVI)

Количество NO, пошедшее на HNO₃:

(XVII)

Количество в ВГ O₂:

(XVIII)

Количество в ВГ H₂O:

(XIX)

3. Подготовка уравнений для решения на эвм.

Таблица 2

Соответствие переменных потокам

Наименование потока	Условное обозначение	xi	Размерность	Значение по расчету
Аммиак	N010	x1	кмоль	28,64
Воздух в Блок 1	N011	x2	кмоль	272,86
Вода	N030	x3	кмоль	49,97
Воздух в Блок 3	N031	x4	кмоль	25,25
Выхлопные газы	N302	x5	кмоль	250,55

Таблица 3

Матрица коэффициентов

№ уравнения	bi при xi					Свободный член
	x1	x2	x3	X4	x5
1	1	1	0	0	0	766,9
2	1	0	0	0	0	75,16
3	0	0,21	0	0,21	-0,03	149,01
4	0	0	1	0	-0,025	96,71
5	0	-0,79	0	-0,79	0,945	2,23

Решаем систему с помощью электронных таблиц EXCEL матричным способом: умножая обратную матрицу на матрицу свободных членов.