- •Содержание
- •Введение
- •1. Аналитический обзор и патентный поиск
- •2. Выбор и технико-экономическое обоснование проектных решений
- •3. Стандартизация
- •4. Технологическая часть
- •4.1. Теоретические основы процесса
- •4.2. Характеристика сырья и готового продукта
- •Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов [8]
- •4.3. Описание технологической схемы Получение раствора нитрата магния (магнезиальной добавки)
- •Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком с получением растворов аммиачной селитры
- •Упаривание полученного раствора аммиачной селитры до состояния высококонцентрированного плава и перекачивание плава наверх грануляционной башни
- •Гранулирование плава амселитры с последующим охлаждением гранул
- •Очистка отработанного воздуха, выбрасываемого в атмосферу
- •4.4. Расчеты химико-технологических процессов
- •4.4.1. Расчеты материальных балансов
- •4.4.1.1.Материальный баланс приготовления магнезиальной добавки с использованием магнезита
- •4.4.1.2.Материальный баланс приготовления магнезиальной добавки с использованием брусита
- •4.4.1.3.Материальный баланс процесса нейтрализации
- •4.4.1.4.Материальный баланс процесса донейтрализации
- •4.4.1.5.Материальный баланс процесса упаривания
- •4.4.1.6.Материальный баланс процесса кристаллизации
- •4.4.2 Расчеты тепловых балансов
- •4.4.2.1.Тепловой баланс приготовления магнезиальной добавки с использованием магнезита
- •4.4.2.2.Тепловой баланс приготовления магнезиальной добавки с использованием брусита
- •4.4.2.3.Тепловой баланс процесса нейтрализации
- •4.4.2.4.Тепловой баланс процесса донейтрализации
- •4.4.2.5.Тепловой баланс процесса упаривания
- •4.4.2.6.Тепловой баланс процесса кристаллизации
- •4.5. Выбор и расчет основного и вспомогательного оборудования Конструктивный расчет аппарата итн Расчет реакционной части
- •Расчет сепарационной части
- •4.6. Аналитический контроль [8]
- •5. Автоматизация и асуп [8]
- •6. Охрана труда и окружающей среды
- •6.1. Анализ степени опасности технологического процесса
- •6.2.2. Оценка уровня загрязнения воздушной среды вредными веществами
- •6.2.3 Выбор и расчет системы вентиляции
- •6.2.4 Оценка степени воздействия выбросов вредных веществ на окружающую среду
- •6.2.5 Оценка степени воздействия проектных решений на водные объекты
- •6.2.6 Отходы производства
- •6.2.7 Платежи за загрязнение окружающей среды
- •6.3. Оценка взрывопожарной и пожарной опасности Пожарная профилактика
- •6.4. Санитарно-гигиенические требования к выбору систем освещения
- •6.5. Обеспечение безопасного обслуживания – источника физического фактора воздействия
- •6.6. Электробезопасность
- •7. Экономическая оценка принятых проектных решений
- •7.1 Расчет текущих производственных издержек
- •7.2. Условно-годовая экономия и годовой экономический эффект
- •Заключение
4.4.2.2.Тепловой баланс приготовления магнезиальной добавки с использованием брусита
Приход
1. Тепло, приходящее с бруситом:
Qвхмаг = (сMgO·nMgO + cCaO·nCaO + cH2O·nH2O)·tвх,
tвх = 80ºС
Теплоемкости компонентов рассчитываем для данной температуры брусита, используя температурные ряды [9]
сMgO = 42,59 + 0,00728·(80+273) – (6,19·105/(80+273)2) = 43,19 Дж/моль·К
cCaO = 49,62 + 0,00452·(80+273) – (6,95·105/(80+273)2) = 55,64 Дж/моль·К
cH2O = 39,02 + 0,07664·(80+273) + (11,96·105/(80+273)2) = 75,66 Дж/моль·К
Qвхмаг = (43,19·233 + 55,64·9,62 + 75,66·13,04)·353 = 1,08·107 Дж
2. Тепло, приходящее с азотной кислотой:
QАК = (сHNO3(100%)·nHNO3(100%) + cH2O(100%)·nH2O(100%) + cHNO3(57%)·nHNO3(57%) + cH2O(57%)·nH2O(57%))· tвх
cHNO3 = 109,87 Дж/моль·К
QАК = (109,87·485 + 75,66·1732,6 + 109,87·849,7 + 75,66·1276,6) ·353 = 1,32·108 Дж
3. Тепло, приходящее с конденсатом сокового пара:
QКСП = (сH2O·nH2O + cNH4NO3·nNH4NO3 + cHNO3·nHNO3)· tвх
QКСП = (75,66·362,6 + 139,3·0,32 + 109,87·0,41)·353 = 9,71·106 Дж
4. Теплота химической реакции:
MgO + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O
Qхр = ΔНхр·n,
ΔHхр = ΔfHº(298)Mg(NO3)2 + ΔfHº(298)H2O – ΔfHº(298)MgO – 2ΔfHº(298)HNO3 ,
где ΔfHº(298)I – энтальпия образования i-го компонента,
n – количество молей образовавшегося вещества
Таблица 4.4.2.3
Стандартные энтальпии образования для соответствующих компонентов
Компонент |
ΔfHº(298), кДж/моль |
n, моль/ч |
Mg(NO3)2 |
-792,8 |
232,9 |
H2O |
-285,84 |
232,9 |
MgO |
-601,24 |
232,9 |
HNO3 |
-173,0 |
232,9 |
ΔHхр = -792,8 + (-285,84) – (-601,24) – 2·(-173,0) = -131,5 кДж/моль
Qхр = 131,5·232,9 = 3,06·107 Дж
Расход
1. Тепло, уходящее с магнезитовой добавкой:
Qвыхмаг = (сMg(NO3)2·nMg(NO3)2 + cCa(NO3)2·nCa(NO3)2 + cH2O·nH2O)·tвых,
tвых = 110ºС
Теплоемкости компонентов рассчитываем для данной температуры магнезитовой добавки, используя температурные ряды [9]
сMg(NO3)2 = 141,9 Дж/моль·К
cCa(NO3)2 = 122,9 + 0,154·(110+273) – (17,2·105/(110+273)2) = 193,58 Дж/моль·К
cH2O = 39,02 + 0,07664·(110+273) + (11,96·105/(110+273)2) = 76,52 Дж/моль·К
Qвыхмаг = (141,9·232,9 + 193,58·0,96 + 75,91·6222,2)·383 = 1,95·108 Дж
2. Теплопотери:
Общее уравнение теплового баланса:
Qвхмаг + QАК + QКСП + Qхр = Qвыхмаг + Qт.пот.
Т.к. теплопотери составляют 3% от общего количества тепла, приходящего в систему, тогда:
Qт.пот. = 0,03·(Qвхмаг + QАК + QКСП + Qхр ) = 0,03·(1,08·107 + 1,32·108 + 9,7·106 + 3,06·107 ) = 5,49·106 Дж
Сводим тепловой баланс в таблицу:
Таблица 4.4.2.4
Приход |
Расход |
||
Статья прихода |
Q, Дж |
Статья расхода |
Q, Дж |
Тепло с бруситом |
1,08·107 |
Тепло с магнезитовой добавкой |
1,95·108 |
Тепло с азотной кислотой |
1,32·108 |
Теплопотери |
5,49·106 |
Тепло с конденсатом сокового пара |
9,7·106 |
|
|
Тепло химической реакции |
3,06·107 |
|
|
Всего |
1,99·108 |
Всего |
2,00·108 |