Понятие химического реактора (стр. 10 из 11)
Степень контактирования, достигаемая в третьем слое 0,958. Следовательно:
Изменение SO2 составит: mSO2,прих·0,958=45,6·0,958=43,68 кг
Расчет расхода веществ:
mSO2= mSO2,прих- mSO2,изм=45,6-43,68=1,92 кг;
Изменение SO3 составит: mSO3,изм·fSO3/SO2=1,92·1,2497=2,39 кг;
mSO3= mSO3,прих+ mSO3,изм=32315,4+2,39=32317,8 кг;
Изменение О2 составит: mO2,изм= mSO3,изм- mSO2,изм=2,39-1,92=0,47 кг;
mO2= mO2,прих- mO2,изм=28606-0,47=28605,53 кг
Таблица 12 - Материальный баланс 3-ого слоя
| Приход | Расход | ||||||
| Статья | кг/ч | м3/ч | Статья | кг/ч | м3/ч | об.% | масс.% |
| SО3SО2О2N2 | 32315,445,623622168811 | 9048,315,9616535,4135048,8 | SО3SО2О2N2 | 32317,81,9228605,53186286 | 9048,90,67220024,5149028,8 | 5,080,0003711,2483,7 | 13,070,0007811,5775,36 |
| Всего | 224794 | 160648,5 | Итого | 247211,25 | 178102,9 | 100 | 100 |
| ВоздухО2N2 | 498417475 | 3488,813980 | Потери | 41,75 | |||
| Итого | 247253 | 178117,3 | |||||
4.6.4 Материальный расчет 4-ого слоя
В четвертый слой поступают газы из третьего слоя и охлаждающий их воздух ( в кг/ч)
mSO3=32317,8 кг; mSO2=1,92 кг
С учетом ввода воздуха: mО2= mO2,прих+ mO2,изм= 28605,53+5262,2=33867,75 кг
С учетом ввода воздуха: mN2= mN2,прих+ mN2,изм=186286+18266,3=204552,3 кг
Степень контактирования, достигаемая в четвертом слое 0,982.Следовательно:
Изменение SO2 составит: mSO2,прих·0,982=1,92·0,982=1,885 кг
Расчет расхода веществ:
mSO2= mSO2,прих- mSO2,изм=1,92-1,885=0,035 кг;
Изменение SO3 составит: mSO3,изм·fSO3/SO2=0,035·1,2497=0,0437 кг;
mSO3= mSO3,прих+ mSO3,изм=32317,8+0,0437=32317,8437 кг;
Изменение О2 составит: mO2,изм= mSO3,изм- mSO2,изм=0,0437-0,035=0,0087 кг;
mO2= mO2,прих- mO2,изм=33868,67-0,0087=33868,6613 кг
Таблица 13 - Материальный баланс 4-ого слоя
| Приход | Расход | ||||||
| Статья | кг/ч | м3/ч | Статья | кг/ч | м3/ч | об.% | масс.% |
| SО3SО2О2N2 | 32317,81,9228605,53186286 | 9048,90,67220024,5149028,8 | SО3SО2О2N2 | 32317,840,03533868,66204552,3 | 9049,00,0122523708163641,84 | 4,66*10-512,0783,33 | 11,941,3*10-512,5175,55 |
| Всего | 247212,2 | 178102,9 | Итого | 270738,8 | 196398,8 | 100 | 100 |
| ВоздухО2N2 | 5262,218266,3 | 3683,5414613,04 | Потери | 1,865 | |||
| Итого | 270740,7 | 196399,5 | |||||
4.7 Тепловой баланс
4.7.1 Тепловой баланс 1-ого слоя
С=1,38-теплоемкость газа; теплота реакции q=94275кДж/кмоль; Х –степень превращения
-Приход теплоты:
1)За счет входящего газа Q1=VCTвх
Q1=22000·1,38·tвх=22000·1,38·460=13965600 кДж/ч
2) За счет окисления SО2
Qр=94275·0,07·22000·0,83/22,4=6481406,25 кДж/ч
-Расход теплоты:
1) За счет уноса газа из слоя (изменением обьема газа пренебрегаем)
Q2=22000·1,38·tвых=22000·1,38·600=18216000 кДж/ч
2) За счет теплопотерь (теплопотери составляют 2% от теплоты реакции)
Qпот=Qр·0,02=6481406·0,02=129628,12 кДж/ч
3) Теплота, отводимая из слоя с помощью водяных холодильников
Qx=(Q1+Qp)-(Q2+Qпот)=(1396560+6481406)-(18216000+129628)=2101378 кДж/ч
Результаты расчетов тепловых балансов представлены на таблицах 14-17 [6].
Таблица 14 - Тепловой баланс 1-ого слоя
| Приход | Расход | ||
| Статья | кДж/ч | Статья | кДж/ч |
| Q1Qр | 139656006481406,25 | Q2QпотQx | 182160001296282101378 |
| Всего | 20447006,25 | Всего | 20447006 |
4.7.2 Тепловой баланс 2-ого слоя
Начальная температура 470ºС; Конечная температура 500ºС; всего 160731м3/ч;
Х2=0,912
-Приход теплоты:
1) Q1=160731·1,38·tвх=160731·1,38·470=104250126,6 кДж/ч
2) Qр=94275·0,07·160731·0,912/22,4=43185808 кДж/ч
-Расход теплоты:
1) Q2=160731·1,38·tвых=22000·1,38·500=110904390 кДж/ч
2) Qпот=Qр·0,02=43185808·0,02=863716 кДж/ч
3)Qx=(Q1+Qp)-(Q2+Qпот)=35667828 кДж/ч
Таблица 15 - Тепловой баланс 2-ого слоя
| Приход | Расход | ||
| Статья | кДж/ч | Статья | кДж/ч |
| Q1Qр | 10425012643185808 | Q2QпотQx | 11090439086371635667828 |
| Всего | 147435934 | Всего | 147435934 |
4.7.3 Тепловой баланс 3-ого слоя
Начальная температура 460ºС; Конечная температура 466ºС; всего 178117,3 м3/ч; Х3=0,958
-Приход теплоты:
1) Q1=178117,3·1,38·tвх=178117,3·1,38·460=113068862 кДж/ч
2) Qр=94275·0,07·178117,3·0,958/22,4=50271075 кДж/ч
-Расход теплоты:
1) Q2=178117,3·1,38·tвых=178177,3·1,38·466=114543673 кДж/ч
2) Qпот=Qр·0,02=50271075·0,02=1005421,5 кДж/ч
3)Qx=(Q1+Qp)-(Q2+Qпот)=47790842,5 кДж/ч
Таблица 16 - Тепловой баланс 3-ого слоя
| Приход | Расход | ||
| Статья | кДж/ч | Статья | кДж/ч |
| Q1Qр | 11306886250271075 | Q2QпотQx | 1145436731005421,547790842,5 |
| Всего | 163339937 | Всего | 163339937 |
4.7.4 Тепловой баланс 4-ого слоя
Начальная температура 430ºС; Конечная температура 433ºС; всего 196399,5м3/ч; Х2=0,982
-Приход теплоты:
1) Q1=196399,5·1,38·tвх=196399,5·1,38·430=116543463 кДж/ч
2) Qр=94275·0,07·196399,5·0,982/22,4=56819633 кДж/ч
-Расход теплоты:
1) Q2=196399,5·1,38·tвых=196399,5·1,38·433=117356557 кДж/ч
2) Qпот=Qр·0,02=56819633·0,02=113693 кДж/ч
3)Qx=(Q1+Qp)-(Q2+Qпот)=54870146 кДж/ч
Таблица 17 - Тепловой баланс 4-ого слоя
| Приход | Расход | ||
| Статья | кДж/ч | Статья | кДж/ч |
| Q1Qр | 11654346356819633 | Q2QпотQx | 117356557113639354870146 |
| Всего | 173363096 | Всего | 173363096 |
5 Техника безопасности, промсанитария и противопожарные мероприятия
5.1 Техника безопасности и промсанитария
Производство серной кислоты связано с такими вредными химическими веществами, как сернистый и серный ангидриды, окислы азота, пары азотной и серной кислот, пыль, селен, теллур, мышьяк и сероводород.
Отклонения технологического режима от нормы могут вызвать нарушения техники безопасности и несчастные случаи.
Сернистый ангидрид раздражает верхние дыхательные пути и глаза, а также селезенку и костный мозг. Имеются данные о том, что сернистый ангидрид нарушает некоторые биохимические и физиологические процессы.
Порог восприятия запаха сернистого ангидрида — 0,006 мг/л. Концентрация, вызывающая раздражение глаз, — 0,05 мг/л, раздражение в горле — 0,02—0,03 мг/л, кашель — 0,05 мг/л.
Предельно допустимая концентрация сернистого ангидрида в воздухе не должна превышать 0,01 мг/л. При содержании SO2 в воздухе выше 0,06 мг/л наблюдаются отеки легких. Очень высокие концентрации приводят к одышке, кашлю, синюшности слизистых оболочек кожи и к потере сознания.
При аварийном выделении сернистого ангидрида необходимо надеть фильтрующий противогаз. В случае отравления сернистым ангидридом надо немедленно вынести пострадавшего на свежий воздух, напоить слабым раствором соды, а при сильных отравлениях необходимо производить искусственное дыхание и одновременно вызвать врача.
Серный ангидрид раздражает и прижигает слизистые оболочки верхних дыхательных путей. Выделяясь в атмосферу, серный ангидрид соединяется с парами воды, имеющимися в воздухе, и образует туман серной кислоты, состоящий из мелких капель ее. Предельно допустимая концентрация серного ангидрида в воздухе—0,001 мг/л [2].
Окислы азота и пары азотной кислоты проникают в организм человека через дыхательные пути. Вдыхание окислов азота вызывает кашель, ощущение удушья, рвоту и головную боль. Окись азота вызывает синюшность через несколько часов после вдыхания. При сильных отравлениях окисью наступают удушье, одышка, сердцебиение, ослабление пульса, лихорадка, отделение буро-красной мокроты. Возможен смертельный исход. Предельно допустимая концентрация окислов азота в воздухе в пересчете на N205 — 0,005 мг/л. Выделение окислов азота возможно на складах меланжа, в башенном и насосно-холодильном отделениях, особенно при ремонте и аварии. Работа в это время без фильтрующего противогаза может привести к тяжелым отравлениям. Пострадавшего в случае отравления окислами азота необходимо вынести на свежий воздух и вызвать врача.
Серная кислота, попадая на кожу, вызывает сильные, долго не заживающие ожоги. Ожоги кислотой чаще всего бывают при обслуживании насосов, кислотопроводов, хранилищ, холодильников. При разбавлении кислоты водой следует вливать кислоту в воду, а не наоборот, так как возможен выброс горячей жидкости. При попадании на кожу серной кислоты рекомендуется быстро смыть ее сильной струей холодной воды, а затем смочить пострадавшую поверхность 5%-ным раствором соды.
Водород образуется при действии кислоты на металлические поверхности хранилищ и другой аппаратуры и дает взрывоопасные смеси с воздухом. Взрывы в виде хлопков возможны в хранилищах меланжа, серной кислоты при ремонте их. Водород дает такие ядовитые соединения, как сероводород и селенистый водород. Источником появления опасных концентраций соединений водорода являются сборники, электрофильтры, башни, газоходы и другие аппараты.