Регенерация азотной и серной кислоты (стр. 7 из 19)

g, кг	u, нм³
NO₂	13,5	6,87
NO	7,09	5,29
HNO₃	2,42	0,86
N₂	16,02	12,82
O₂	7,44	5,21
Всего	46,47	31,11

Количество паров воды, уходящих из колонны (за конденсатом) с нитрозными газами при t=35 ^ОС

H₂O =

, для

v= 30 нм³

p=1,8 мм. Рт. Ст – парциальное давление воды над 98% HNO₃ при t=35 ^ОС

p=133.3*1.8=239.9 Па

H₂O =

кг

в объеме v=

нм³

Общий состав газов, поступающих на поглощение:

g, кг	u, нм³
NO₂	13,5	6,87
NO	7,09	5,29
N₂	16,02	12,82
O₂	7,44	5,21
H₂O	0,07	0,057
HNO₃	2,42	0,86
Всего	46,54	31,12

Таблица №10 - Сводный материальный баланс отделения концентрирования HNO₃

Приход:
1. Отработанная кислота	1000 кг.
2. Купоросное масло	х кг.
3. Перегретый пар	у кг.
4. Воздух через неплотности	19,89 кг.
Итого:	1019,89+х+у
Расход:
1. Слабая H₂SO₄ 70%	(450+х)/0,7 кг.
2. Крепкая HNO₃ 98%	242,3 кг.
3. Нитрозные газы	46,54 кг.
Итого:	(931,70+х)/0,7

Приравнивая приход к расходу, получаем уравнение материального баланса

1019,89+х+у=931,7+

у=0,43х-88,19

2.7. Расчет теплового баланса [1]

Так как в уравнении материального баланса входит распад пара (у), то будем определять его с помощью уравнения теплового расчета.

Исходные данные:

1. Температура отработанной кислоты, поступающей в колонну - 90 ^ОС

2. Температура H₂SO₄ 91% - 20 ^ОС

3. Температура отработанной кислоты H₂SO₄ 70% - 170 ^ОС

4. Температура выходящих из колонны HNO₃ и нитрозных газов – 85 ^ОС

5. Температура HNO₃ 98% из конденсатора, поступающей в колонну - 40 ^ОС

Температура крепкой HNO₃ 98%, выходящей из колонны в холодильник 85 ^ОС

6. Температура подсасываемого воздуха 20 ^ОС

Приход тепла:

1) С отработанной кислотой

Q=q₁*c₁*t₁=1000*2.22*90=119800 кДж; (47732.2 ккал)

c₁=2,22

- удельная теплоемкость отработанный кислоты при температуре 90 ^ОС

2) С перегретым паром, теплосодержание которого при t=220 ^ОС равно 700.8 кДж; Q₂=700,8*у

3) Теплота от H₂SO₄ состоит из физической теплоты

и теплоты разбавления

Физическая теплота определяется по формуле

х кДж/(8.4x ккал)

=1,759 кДж/кг град – удельная теплоемкость H₂SO₄ 91% при t=20 ^ОС

Теплота разбавления H₂SO₄

определяется разницей теплот разбавления до 70% и 91%.

Удельная теплота разбавления g=

(

); n=H₂O/H₂SO₄

В H₂SO₄ с массовой долей 91%, моль:

H₂SO₄= х 0,91/98 = 0,0094 х

H₂O = х 0,09/18 = 0,005 х

n = 0,005 х/0,0094 х =0,53

В H₂SO₄ 70% моль:

Примем (450+х)/0,7=z

H₂SO₄=z 0.7/98 = 0,007 z

H₂O = z 0.3/18 = 0,016 z

n = 0,016 z/0.007 z = 2.38

Удельная теплота разбавления

H₂SO₄ с массовой долей 100% до 91%:

=4066,1

(17036,8

)

Уд теплота разбавления

H₂SO₄ с 100% до 70%

=10174

(42628,9

)

Удельная теплота разбавления с 91% до 70%:

=42628.9-17036.8=25592.1

(6107.9 ккал)

=17,8*25592,1=455539,4 кДж (108720,6 ккал)

=35,18х + 455539,4 кДж (8,4*х + 108720,6 ккал)

4) С HNO₃ 98%, поступающей из конденсатора в колонну с t=40 ^ОС

= 242,3*40*1,93=18705,56 кДж (4464,3 ккал)

5) С воздухом, подсасываемым из помещения с t=20^ОС

=19,89*1*20=397,8 кДж (94,94 ккал)

= 1 кДж/кг град – удельная теплоемкость воздуха

Всего в колонну приход тепла, кДж

=199800 + 700,8 у + 35,18х + 455539,4 + 18705,56 + 397,8 = 674442,76 + 35,18х + 700,8у

Расход тепла

1) С парами HNO₃ 98%, выходящих из колонны:

=0.98*242.3*1.936*85=39075.43 кДж=9325,9 ккал

2) На испарение HNO₃:

=0,98*242,3*i=0,98*242,3*483=114690,28 кДж=27372,38 ккал,

где i=483кДж/кг – теплота испарения 1 кг кислоты.

На испарение 4% H₂O , содержащихся в HNO₃:

*0,98*242,3*i=

*0.98*242.3*2259=22350.36 кДж, где

i=2259 кДж/кг – теплота парообразования воды

=114690,28+22350,36=137040,64 кДж = 32706,6 ккал

3) Теплота, уносимая с 70% H₂SO₄ при t=150 ^ОС

)*2,09*150=201535,71+447,86х кДж

=2,09 кДж/кг град – удельная теплоемкость H₂SO₄ 70%

4) С HNO₃ 98%, уносимой из колонны с t=85 ^ОС в холодильник:

=242,3*1,93*85=39749,32 кДж = 9486,71 ккал

5) На нагрев подсасываемого воздуха из помещения в среднем до t=90 ^ОС

=19.89(90-20)=1392.3 кДж

6) На закрепление содержащихся в отработанной кислоте слабой HNO₃ при ее массовой доле в смеси:

*100%=49%

Удельная теплота для HNO₃:

g=n*8974/(n+1.737) ккал/моль

В кислоте с массовой долей 49%, моль:

HNO₃=250*0,49/63=1,94; H₂O =250*0,51/18=7,08

n=7.08/1.94=3.65

Удельная теплота разбавления для HNO₃ 98%:

ккал/моль=25476,86 кДж/моль

В кислоте с массовой долей HNO₃ 98%, моль:

HNO₃=0,98/63=0,016; H₂O =0,02/18=0,001

n=0.001/0.016=0.069

Удельная теплота разбавления для HNO_{3 98%}