- •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
4.4.2.4.Тепловой баланс процесса донейтрализации
Приход
1. Тепло, приходящее с раствором аммиачной селитры:
QАС = (сNH4NO3·nNH4NO3 + cH2O·nH2O)· tвх,
tвх = 170ºС
Теплоемкости компонентов рассчитываем для данной температуры аммиачной селитры, используя температурные ряды [9]
сNH4NO3 = 139,3 Дж/моль·К
cH2O = 39,02 + 0,07664·(170+273) + (11,96·105/(170+273)2) = 78,99 Дж/моль·К
QАС = (139,3·710 + 78,99·350,6)·443 = 5,6·107 Дж
2. Тепло, приходящее с раствором Mg(NO3)2:
Qмаг = (сMg(NO3)2·n Mg(NO3)2 + cCa(NO3)2·n Ca(NO3)2 + cSiO2·nSiO2 + cFe2O3·nFe2O3 + cH2O·nH2O)· ·tвх
Теплоемкости компонентов рассчитываем для данной температуры Mg(NO3)2, используя температурные ряды [9]
сMg(NO3)2 = 141,9 Дж/моль·К
cCa(NO3)2 = 122,9 + 0,154·(170+273) - (17,28·105/(170+273)2) = 182,32 Дж/моль·К
cSiO2 = 46,94 + 0,03431·(170+273) - (11,3·105/(170+273)2) = 56,39 Дж/моль·К
cFe2O3 = 97,74 + 0,07213·(170+273) - (12,89·105/(170+273)2) = 123,13 Дж/моль·К
cH2O = 39,02 + 0,07664·(170+273) + (11,96·105/(170+273)2) = 78,99 Дж/моль·К
Qмаг = (141,9·232,9 + 182,32·0,96 + 56,39·8,98 + 123,13·0,28 + 78,99·6222,2)·443 = 2,32·108 Дж
3. Тепло, приходящее с газообразным аммиаком:
QА = (сNH3·nNH3 + cH2O·nH2O)· tвх
сNH3 = 29,8 + 0,02548·(170+273) - (1,65·105/(170+273)2) = 40,24 Дж/моль·К
QА = (40,24·1,4 + 78,99·0,005)·443 = 2,51·104 Дж
4. Теплота химической реакции
NH3 + HNO3 = NH4NO3
Qхр = ΔНхр·n,
ΔHхр = ΔfHº(298)NH4NO3 – ΔfHº(298)NH3 – ΔfHº(298)HNO3 ,
где ΔfHº(298)I – энтальпия образования i-го компонента,
n – количество молей образовавшегося вещества
Таблица 4.4.2.7
Стандартные энтальпии образования для соответствующих компонентов
Компонент |
ΔfHº(298), кДж/моль |
n, моль/ч |
NH4NO3 |
-365,1 |
876, 5 |
NH3 |
-46,19 |
876, 5 |
HNO3 |
-173,0 |
876, 5 |
ΔHхр = -365,1 – (-46,19) – (-173) = -145,91 кДж/моль
Qхр = 145,91·876, 5 = 1,27·108 Дж
Расход
1. Тепло, уходящее с раствором аммиачной селитры:
QАС = (сNH4NO3·nNH4NO3 + сMg(NO3)2·n Mg(NO3)2 + cCa(NO3)2·n Ca(NO3)2 + cSiO2·nSiO2 + cFe2O3·nFe2O3 + cH2O·nH2O + сNH3·nNH3)·tвых,
tвых = 170ºС
QАС = (139,3·876,5 + 141,9·232,9 + 182,32·0,96 + 56,39·8,98 + 123,13·0,28 + 78,99·6611,1 + 40,24·0,44)·443 = 4,0·108 Дж
2. Тепло, уходящее с газообразным аммиаком:
QА = (сNH3·nNH3)·tвых
QА = (40,24·0,04)·443 = 713,05 Дж
3. Теплопотери:
Общее уравнение теплового баланса:
QАС + Qмаг + QА + Qхр = QАС + QА + Qт.пот.
Т.к. теплопотери составляют 3% от общего количества тепла, приходящего в систему, тогда:
Qт.пот. = 0,03·(QАС + Qмаг + QА + Qхр) = 0,03·( 5,6·107 + 2,32·108 + 2,51·104 + 1,27·108) = 1,24·107 Дж
Сводим тепловой баланс в таблицу:
Таблица 4.4.2.8
Приход |
Расход |
||
Статья прихода |
Q, Дж |
Статья расхода |
Q, Дж |
Тепло с раствором аммиачной селитры |
5,6·107 |
Тепло с раствором аммиачной селитры |
4,0·108 |
Тепло с раствором Mg(NO3)2 |
2,32·108 |
Тепло с газообразным аммиаком |
713,05 |
Тепло с газообразным аммиаком |
2,51·104 |
Теплопотери |
1,24·107 |
Тепло химической реакции |
1,27·108 |
|
|
Всего |
4,1·108 |
Всего |
4,1·108 |