Проект установки получения сульфата аммония из коксового газа

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Тенология, оборудование и проектирование предприятий ХТ ПЭ и УМ»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

Проект установки получения  сульфата аммония из коксового газа

наименование темы

 

 

 

Студент                         ________________                     

                                                                     подпись, дата                                            фамилия, инициалы

 

Группа 

 

 

Руководитель

канд. хим. наук, доцент       ________________            

                                                                       подпись, дата                                                          

 

 

 

 

 

 

Липецк – 2012_ г.

 

Факультет      Зав. кафедрой доцент, канд. техн наук

Кафедра  "    " ___________20    г.

 

 ЗАДАНИЕ к курсовому  проекту

 

 

 

Студенту Бондаренко В.В.

(фамилия имя, отчество) 1. Тема

Проект установки получения  сульфата аммония из коксового газа сатураторным способом для коксовой бибатареи.производительностью по валовому

2. Исходные данные_______________________________________________________________________________   Производительность  по валовому  коксу – 690 тыс. тон в год,

Состав шихты:  Г - 32%, Ж- 33%К  – 25%, ОС – 10%

3. Содержание расчетно-пояснительной записки _______________________________________________________

 

Выход продуктов коксования, материальный баланс сульфатного отделения,  материальный расчет сатуратора

тепловой расчет сатуратора, основные размеры сатуратора, тепловой расчет подогревателя коксового газа, Определение основных размеров подогревателя Определение основных размеров подогревателя       ,

определение основных размеров подогревателя, расчет сушилки для сульфата аммония, тепловой расчет зоны

охлаждения, тепловой расчет калорифера, расчет основных размеров сушильной камеры, проверка зоны

охлаждения.

10. Срок сдачи работы  руководителю ______________________________________

11. Консультанты по  проекту ______________________________________________

12. Дата выдачи задания___________________________________________________________________

13. Руководитель ________________________________________________________________________

14. Задание принял к  исполнению студент ___________________________________________________

 

АННОТАЦИЯ

 

С. 41. Ил. 1. Табл. 2.Литература 5 наз.

 

 

 

 

 

 

 

В курсовом проекте изложена методика выбора сатуратора расчет, а также материального и теплового балансов и определение основных размеров. Рассчитаны процессы сушки сульфата аммония в кипящем слое, размеры сушильной камеры и тепловой баланс подогревателя коксового газа.

 

 

 

 

 

 

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Общий вид сатуратора…………………..А1

Принципиальная технологическая

схема……………………………………… А2

 

Всего в листах формата  А1……………..1,5

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение	5
1 Выход продуктов коксования	6
2 Материальный баланс  сульфатного отделения	9
3 Материальный расчет  сатуратора	11
4 Тепловой расчет сатуратора	13
5 Определение основных  размеров сатуратора	16
6 Тепловой расчет подогревателя коксового газа	17
7 Определение основных  размеров подогревателя	19
8 Расчет сушилки для  сульфата аммония	21
9 Тепловой расчет зоны  охлаждения	23
10 Тепловой расчет  калорифера	24
11 Расчет основных  размеров сушильной камеры	25
12 Проверка зоны охлаждения	29
13 Технологическая схема получения сульфата аммония	31
14 Список литературы	34

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Особенностью сатураторного  процесса является одновременное улавливание  из газа аммиака и пиридиновых  оснований и кристаллизация соли сульфата аммония.

Максимальный эффект каждого из этих процессов может быть достигнут при различных физико-химических условиях, которые создать одновременно в одном аппарате трудно. Химизм процесса, лежащий в основе получения сульфата аммония в сатураторе, сводится к реакции нейтрализации аммиака серной кислотой. Реакция эта протекает с огромной скоростью и как всякая реакция нейтрализации, сопровождается выделением тепла. Качество сульфата аммония зависит от работы первичных холодильников, электрофильтров, аммиачного и пиридинового отделений; от качества поступающей серной кислоты; эффективности перемешивающих устройств, нагрузки сатуратора по газу и аммиаку.

Важнейшими факторами, влияющими на ход сатураторного  процесса являются: температура и  кислотность маточного раствора, интенсификация массообмена в ванне сатуратора и чистота маточного раствора.

 

 

 

 

          1 ВЫХОД ПРОДУКТОВ КОКСОВАНИЯ

 

  Материальный баланс  коксования составляется на основании  закона сохранения массы вещества:

    S Gисх= S G кон         

где  S Gисх – сумма массы сухой угольной шихты (исходных веществ) и количества влаги, поступившей с ней; S G кон – сумма массы кокса, влаги шихты, пирогенетической влаги, газа, смолы и других химических продуктов полученных при коксовании угольной шихты.

Таблица 1 – Сводный материальный баланс коксованя шихты.

Статья			Масса, кг			Массовая доля,                %				Статья	Масса, кг	Массовая доля,                %
						влажная   шихта			сухая шихта			влажная   шихта		сухая шихта
Приходная часть										Расходная часть
Сухая шихта	927,8			92,78			100			Сырой бензол	9,19	0,919	0,99
Влага шихта	72,2			7,22			-			Аммиак 100%-ый	2,29	0,229	0,3
Итого	1000			100,0			100,0			Сера в пересчете  на H2S	1,94	0,194	0,2
Расходная часть
Кокс валовый		726			72,6			78,3		Влага шихты	72,7	7,2	-
Коксовый  газ		132,7			13,27			14,3		Пироген. вода	21,7	2,17	2,22
Смола безводная		32,1			3,21			3,46		Невязка баланса	0,11	0,011	0,1
										Итого	1000	100,0	100,0

 

1.1 Материальный бланс коксования расчитан впроекте коксовой батареии, результаты в Таблице 1.

1.2 Расчет выхода химических продуктов коксования (осуществлен на основании теоретических и эмпирических формул).

    1.2.1 По массе.

В рабочей шихте содержится, %:

    валовый кокс (78,3%):

  Gk = 690000 т/г = 78767,12 кг/ч (1);

    сухой коксовый газ (14,3%):

   Gг = = 14415,4 кг/ч;

    бензол (0,99%):

   G _C6Н6 = =995,9 кг/ч;

    аммиак (0,3%):

    G_NH3 = =301,8 кг/ч;

    сероводород (0,2%):

    G_H2S = =201,19 кг/ч.

     Итого: 16744 м/ч.

   

    1.2.2 По объему.

     сухой коксовый газ:

    Vг = = 31751,98 м³/ч (2);

     бензол:

    V_C6Н6 = = 31751,98 м³/ч;

     вода:

    V_Н2О = = 1032,5 м³/ч;

     аммиак:

    V_NH3 = = 397,6 м³/ч;

     сероводорда:

    V_H2S = =132,5 м³/ч.

    Итого: 33583,28 м³/ч.

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС  СУЛЬФАТНОГО

ОТДЕЛЕНИЯ

 

2.1 Баланс аммиака:

  Потери NH3 составляют 0,03 г/м. Общий выход газообразных продуктов составляет 33009, 4 м/ч.

  Таким образом, потери аммиака с обратным коксовым газом, равны:

0,03* =0,99 кг/ч.

 G_NH3 = 301, 8 – 0,99 = 300,8 кг/ч.

Материальный  баланс аммиака составил:

Приход, кг/ч	Расход, кг/ч
С коксовым газом: 301,8	С выходящим коксовым газом: 0,99
	Реагирует с кислотой: 300,8
Итого: 301,8.	Итого: 301,8.

 

2.2 Количество серной кислоты в расчете на моногидрат:

G _H2SO4= =867кг/ч.

 После фугования остаётся еще 1кг серной кислоты, и таким образом,

G_H2SO4 = 868 кг/ч.

 Так как концентрация H2SO4 составляет 76%, массовый расход серной

кислоты равен:

  G раст = = 1142,1 кг/ч.

2.3 Количество сульфата аммония:

  G(_NH4)2SO4 = 868 + 300,81 = 968,8 кг/ч – получено в ходе реакции кислоты с раствором аммиака.

2.4 Вода:

  G _{1 H2O} = 968,8*0,06 =  58,1 кг/ч – поступает для промывки  сульфата (6% от расхода сульфата аммония);

  G_{2 H2O} = 1142,1 – 868 = 274,1 кг/ч;

  G_3H2O = 78767,12 * 0,0937 = 7380, 48 кг/ч;

  G_4H2O = 829,68 кг/ч.

В (NH4)2SO4 содержится 2% влаги, таким образом:

 G_5H2O = - 968,8 = 19,8 кг/ч.

Материальный баланс воды составил:

Приход, кг/ч	Расход, кг/ч
С коксовым газом: 829,68	С (NH4)2SO4: 19,8
С H2SO4: 271,1	С коксовым газом (по разности): 1140
Промывка (NH4)2SO4: 58,1
Итого: 1158,88	Итого: 1158,88

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 МАТЕРИАЛЬНЫЙ РАСЧЕТ САТУРАТОРА

 

3.1 Приход.

3.1.1 Коксовый газ.

Таблица 2 – Состав коксового газа.

Приход	G, кг/ч	V, м3/ч
сухой коксовый газ	14415,4	31751,98
бензол	995,9	268,7
аммиак	301,8	397,6
сероводород	201,2	132,5
вода	829,7	1032,5
Итого:	16744	33583,3

 

3.2.2 Серная кислота поступает  в количестве:

 G _H2SO4 = 868 кг/ч.

3.2.3 Маточный раствор – X₁, кг/ч.

 Всего: 20262,93 кг/ч.

3.2 Расход.

3.2.1 Маточный раствор:

 X₂ = 10* G(_NH4)2SO4 = 968,8*10=9688 кг/ч.

3.2.2 Коксовый газ:

Приход	G, кг/ч	V, м3/ч
сухой коксовый газ	14415,4	31751,98
бензол	995,9	268,7
аммиак	2	2,6
сероводород	201,2	132,5
вода	1139,08	1417,5
Итого:	16753,6	46330,8

 

3.3 Материальный баланс:

Приход, кг/ч	Расход, кг/ч
Коксовый газ: 16744	Коксовый газ: 16753,6
Серная кислота: 9119,8	Маточный раствор: 9688
Маточный раствор: Х1
Итого: 26441,6	Итого:26441,6

 

Таким образом:

G_{мат. р-ор}= X₁ = 547,8 кг/ч. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ САТУРАТОРА

 

4.1 Приход.

 4.1.1 Пусть t – температура коксового газа, тогда:

  а) сухой коксовый газ:

  q₁= 14415,4*0,7t*4,19 = 42280,37t Дж/ч ;

  б) бензол:

  q₂ = 995,9*0,246t *4,19= 1026,55t Дж/ч;

   в) вода:

   q₃ = 829,7*0,438t*4,19= 1522,7t Дж/ч;

   г) сероводород:

  q₄ = 201,2*0,238t * 4,19 = 200,7t Дж/ч;

   д) аммиак

   q₅ = 301,8 *0,503t*4,19 = 636,04t Дж/ч;

  Q₁ = 45669,32t Дж/ч - общее тепло, вносимое компонентами коксового газа.

4.1.2 Тепло, вносимое серной кислотой:

    Q₂ = 868*0,458*20*4,19 = 33314,19 Дж/ч;

4.1.3 Тепло, вносимое маточным раствором:

    Q₃ = 9119,8*45*0,64*45*4,19 = 1100504 Дж/ч;

4.1.4 Тепло вносимое циркулирующим раствором:

  30 * G(_NH4)2SO4 = 968,8*30= 29064 кг/ч;