ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................................................................................... 3
1. Аналитическая часть............................................................................................................................................... 4
1.1. Технико-экономическое обоснование выбранного метода производства..................................... 4
1.2 Патентная часть............................................................................................................................................................ 8
1.3 Выбор и обоснование района строительства................................................................................................ 13
Географические и климатические данные региона................................................................................................ 14
2. Расчетно-технологическая часть............................................................................................................ 15
2.1. Описание технологической схемы................................................................................................................... 15
2.2 Принцип работы колонны концентрирования H2SO4................................................................................... 18
2.3. Стандартизация. Технологическая характеристика сырья, полуфабрикатов, готового продукта. ГОСТ и технические требования................................................................................................................................................ 20
Свойства готовых продуктов, сырья и полуфабрикатов.................................................................................. 22
2.4. Химизм основных и побочных реакций [4]................................................................................................... 23
2.5 Инженерные решения................................................................................................................................................ 27
2.6. Расчет материального баланса отделения концентрирования HNO3 [1]......................................... 27
2.7. Расчет теплового баланса [7]............................................................................................................................... 33
3. Технико-технологическая часть............................................................................................................... 44
3.1. Выбор и расчет производительности основного и вспомогательного оборудования технологической схемы...................................................................................................................................................................................... 44
3.2 Расчет количества аппаратов.............................................................................................................................. 45
4. Конструктивно-механические расчеты.............................................................................................. 46
4.1 Расчет числа ступеней контакта фаз концентратора [5]........................................................................ 46
1.2. Гидродинамический расчет.................................................................................................................................. 50
1.2.1. Расчет первой по ходу газового потока ступеней контакта фаз [5]........................................... 50
4.2.2. Расчет гидродинамических характеристик второй и последующих по ходу газа ступеней вихревой колонны [5]........................................................................................................................................................................................ 53
4.3. Механические расчеты основных деталей и узлов вихревой колонны [6], [7]............................ 57
5. Выбор и обоснование схемы автоматизации производственного процесса. 62
Общие сведения о типовой микропроцессорной системе............................................................................. 63
Технологический процесс регенерации отработанных кислот.................................................................. 64
Описание контуров........................................................................................................................................................... 66
Регулирование уровня в напорном баке..................................................................................................................... 66
2 Регулирование температуры охлажденной кислоты по изменению подачи хладагента...................... 66
Регулирование соотношения расходов при автоматизации топки................................................................ 67
4. Контур контроля давления...................................................................................................................................... 67
5. Регулирование концентрации кислот................................................................................................................... 68
9. Экономическое обоснование проекта................................................................................................................ 89
Расчет нормируемых оборотных средств:............................................................................................................. 91
Расчет численности и фонда заработной платы:................................................................................................ 92
Расчет фонда заработной платы основных производственных рабочих...................................................... 93
Расчет фонда З.П. вспомогательных рабочих (дежурный персонал).............................................................. 95
Расчет годового расхода электроэнергии (по проекту)..................................................................................... 97
Смета цеховых расходов............................................................................................................................................ 100
Сравнительные технико-экономические показатели производства............................................................. 102
6. Безопасность и экологичность проекта............................................................................................ 72
Анализ производства....................................................................................................................................................... 72
Индивидуальные средства защиты.......................................................................................................................... 72
Шум и вибрация.................................................................................................................................................................. 74
Вентиляция........................................................................................................................................................................... 75
Расчет вентиляции......................................................................................................................................................... 76
Метеорологические условия........................................................................................................................................ 76
Пожарная профилактика................................................................................................................................................ 77
Освещение............................................................................................................................................................................. 79
Расчет естественного освещения.............................................................................................................................. 79
Расчет искусственного освещения............................................................................................................................. 80
Электробезопасность................................................................................................................................................... 81
Защитные меры в электрооборудовании................................................................................................................. 82Статическое электричество и молниезащита...................................................................................................... 83
Молниезащита................................................................................................................................................................. 83
Расчет молниезащиты.................................................................................................................................................. 83
Безопасность технологического процесса.......................................................................................................... 85
Экологичность проекта.................................................................................................................................................. 85
2.8 Расчет материального баланса концентрирования H2SO4....................................................................... 39
2.9. Расчет теплового баланса вихревой колонны............................................................................................. 40
7. Строительно-монтажная схема здания цеха и компоновка оборудования..... 86
8. Генеральный план. Пояснения к схеме генерального плана.......................................... 88
Заключение....................................................................................................................................................................... 103
Список использованных источников..................................................................................................... 104
Приложение, спецификация.............................................................................................................................. 106
Перечень условных сокращений, обозначений, применяемых в проекте.
АК - азотная кислота
СК - серная кислота
НКЛ – нитрокаллоксилин
ОК - отработанная кислота
ВКУ – вихревое контактное устройство
АСУТП – автоматизированные системы управления технологическим процессом
УВМ – управляющая вычислительная машина
ВВЕДЕНИЕ[1]
В настоящее время развитие производств, применяющих смесь азотной и серных кислот в качестве нитрующего агента, привело к получению огромных количеств отработанных кислотных смесей. Эти смеси с экономической точки зрения необходимо регенерировать и в необходимых расчетных концентрациях возвращать обратно в производственный цикл, тем самым удешевляя единицу себестоимости готовой продукции.
Состав тройных смесей HNO3 –H2SO4 – H2O, поступающих на регенерацию, колеблется в довольно широких пределах. В одних случаях они представляют сильно разбавленные кислотные смеси с содержанием азотной кислоты 5-10%, в других случаях отработанные кислоты содержат 1-2% азотной кислоты и 65-70% серной кислоты, в которой растворены окислы азота N2O3, образующие нитрозилсерную кислоту HNSO5.
Регенерация таких смесей представляет собой определенные трудности и требует изыскания все новых и новых способов, обеспечивающие нормальное ведение процесса разгонки отработанных кислот, а также получение азотной и серной кислот, которые по своим качествам и техническим характеристикам не уступают свежим кислотам применяемым для нитрации.
Начальной ступенью регенерации отработанных кислот является их денитрация. Этот процесс заключается в выделении их кислотной смеси азотной кислоты и окислов азота, содержащихся в смеси. В результате проведения процесса денитрации получается 68-70% серная кислота, которая поступает на концентрирование, после чего, в случае необходимости, может быть снова направлена непосредственно в цикл нитрации.
1.1. Технико-экономическое обоснование выбранного метода производства[2], [3]
В современной технологии для концентрирования серной кислоты применяются два вида установок:
- с внешним обогревом;
- с непосредственным соприкосновением греющих газов с кислотой.
К установкам внешнего обогрева относятся котлы, так называемые реторты, установки типа Бюшинга, Паулинга, Фришера, а также Майснера. В них происходит обогрев кислоты через стенку в аппаратах колонного типа, установки вакуум-аппаратов и установки Дюпон пленочного типа.
К установкам с непосредственным соприкосновением горячих газов с кислотой относятся установки Кесслера; широкое распространение получили аппараты типа Хемико, работающие в режиме барботирования газов через слой серной кислоты и аппараты Вентури трубного типа.