Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Дать полную характеристику печи КС ,как реактору обжига серного колчедана. Материал печи КС-450. Интенсивность работы печи и пути её увеличения.

Читайте также:
  1. A. Материализм мен диалектиканы
  2. D. Требования к структуре и оформлению курсовой работы.
  3. E. Порядок защиты курсовой работы.
  4. I ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
  5. I Принцип работы клавиатур
  6. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
  7. I. Общие рекомендациик написанию курсовой работы
  8. I. Основные задачи и направления работы библиотеки
  9. I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. РУКОВОДСТВО ПОДГОТОВКОЙ И НАПИСАНИЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
  10. I. Смешанные техники (основной материал - тушь)

I.1)Объём абсорбционной колонны:

2) Общий объём аппарата:315,8+45+40=400,8 м³

3).Объём НГ, поступающих при выбросе в атмосферу в пересчёте на н.у.:

Vвыбр=Vо- Vо΄,

где Vо- объём газа в аппаратах при рабочем давлении в пересчёте на норм.условия, м³;

Vо΄ - объём газа при рабочем давлении (0,1013 МПа) в пересчёте на норм. температуру, м³.

Т.о., расчёт по (2) означает, что в атмосферу выбрасывается избыток НГ, создающий давление в системе сверхатмосферного. Выброс длится до тех пор, пока давление в системе не уравняется с атм. Объём оставшегося в аппаратах НГ= Vо΄. Для расчёта Vо используем Ур-е Клапейрона или объединённого газового закона:

,тогда

При аварийном выбросе р в системе падает до атм. Обычно разница м/д ратм. и ро невелика, т.е. ратм.= ро=0,1013 МПа= const, тогда для расчёта Vо можно воспользоваться з-ном Гей-Люссака:

: ;Vвыбр.=1207,8-349,6=858,2 м2

4)Расчёт массы NО2 выполняется по ф-ле: ,

где Vвыбр –объём выбр. НГ,м³;СNO2 – объёмная доля NO2 в НГ, доли ед.;М NO2 – масса 1 кмоля NO2;22,4 - объём 1 кмоля NO2, м³/кмоль.

II.1.Vk =373,0 м³;2.V=373+63+60=496 м³;

3. ;Vo´=432,6 м³;Vвыбр=28989,4-432,6=2556,8 м³

4.

Расчёт выброса для агрегата типа 3.

1.Vk =723,5 м³;2.V=723,5+150=873,5 м³;3. ;Vo´=761,9 м³;Vвыбр=6759,0 м³

4.

Выводы:

1.Результаты расчёта свидетельствуют о существенном увеличении абсолютного аварийного выброса токсичного NO2 с повышением единичной мощности агрегата. Вместе с тем даже незначительное повышение выброса по сравнению с базовым уровнем (тип 1) следует рассматривать как ухудшение экологической обстановки.

2.Сопоставим динамику изменения выброса NO2 с увеличением единичной мощности агрегата. Мощность увеличивается в последовательности 50000:120000:360000=1:2,4:7,2. Массовый выброс NO2 увеличивается в последовательности 61,7:183,8:485,8=1:3:7,9. Т.о., повышение аварийного выброса NO2 происходит в большей мере нежели возрастание мощности агрегата.

53. Интенсификация работы оборудования и пути её увеличения

Интенсификация достигается двумя путями: 1) улучшением конструкций машин или аппаратов; 2) совершенствованием техно­логических процессов в аппаратах данного вида. Интенсивность работы аппарата пропорциональна скорости процесса, поэтому, изучая кинетику технологических процессов, стремятся создать такую конструкцию аппарата и технологический режим в нем, которые обеспечили бы максимальную скорость процесса.

При разработке улучшенных или принципиально новых кон­струкций машин и аппаратов интенсивность химического процесса повышается (по сравнению с аппаратами старых конструкций) главным образом усилением перемешивания реагирующих компо­нентов и увеличением поверхности соприкосновения между вза­имодействующими веществами, находящимися в разных агрегат­ных состояниях (твердом, жидком, газообразном). Улучшение конструкций аппаратов часто бывает связано с механизацией и автоматизацией их обслуживания.

Основными технологическими путями интенсификации работы аппаратов данного вида являются повышение температуры, давле­ния и концентраций реагирующих веществ в сочетании с применением катализаторов и перемешиванием реагирующих масс.

Однако для ускорения некоторых процессов необходимо, наоборот, понижение температуры, применение вакуума и снижение концентраций веществ. Исходя из этого, в химической технике применяют самые различные параметры технологического режима: температуры от близких к абсолютному нулю до нескольких тысяч градусов; давления в производственных аппаратах бывают от почти аб­солютного вакуума до тысяч атмосфер. Возможность применения высоких температур и давлений часто ограничивается стойкостью конструкционных материалов, из которых изготовлена аппаратура, или разложением реагентов и, наконец, экономической эффективностью интенсифицирующих факторов. Следствием механиза­ции, автоматизации и перевода процессов с периодического на непрерывный режим

Производство серной кислоты. Сырье. Стадии технологического процесса получения серной кислоты.Состав и свойства серного колчедана. Уравнение массопередачи поцесса обжига серного колчедана и его анализ. Печь КС и утилизация тепла обжигового газа. Огарок и его состав. Сухая очистка газа. Методика расчета МБ печи КС-450 на воздушном дутье.

В 13 веке СК получ-ли термич. разлож. желез. купороса. FeSO4*7H2O = FeO+SO3+7H2O. В наст. время 1) получ-е сернист. газа: S+O2=SO2 – сжиг. серы; 4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 – обжиг серн. колч. Различают нитроз-й и конт-й. Сущ-ть нитроз. м-да: обжиг. газ после очистки от пыли обрабат-ся H2SO4, в к-рой растворены окислы азота, — т.н. “нитрозой”. SO2 обжигового газа поглощается нитрозой и затем ок-ся оксидами азота по реакции: SO2 + N2O3 + H2O = H2SO4 + 2NO. Сущ-ть контак. м-да: SO2, проходя вместе с воздухом через кат-р (контактную массу), ок-ся до SO3 по реакции: 2) SO2+1/2O2=SO3 Н<0, далее соединяясь с водой, обра­зует серную кислоту: 3) SO3+H2O= H2SO4 Н<0.

Рос-я занимает 1-е место по запасам серн. колч. в мире. Колчеданы – рудные минер-лы, в состав входят сульф-ды Fe, Cu, Co, Zn, Ni и др. Основой колчеданных руд явл-ся пирит FeS2 или пиретин FeХ-1SХ. Так же в состав входят разл. минер-лы, сернистые соед. Ме и неМе, примеси своб благор Ме(Ag, Au, Pt), пуст порода: кремнезем, карбонаты, глинозем, сульфаты тяж Ме. Прир-й серн. колч. на 70-90% состоит из дисульфида Fe. В завис-ти от месторождения содер S колеблется 30-50%, а Fe 18-45%. Используется флотационный серн колч. Он подвергается сушке, зимой при трансп-ке чтобы не смерзался. Его физич св-ва: фракц сост, гигроскопич-ть, слеж-ть, сыпуч-ть, насып и ист плотн-ть, смерзаем-ть. Некот константы сред тепл-ть от 0 до 100°С 0,544 кДж/кгК, tплав=642, ист плотн 5 г/см3. Треб к кач-ву опр ГОСТом, сущ-ет 5 марок в зав-ти от сод-я сульфид-й серы(м.д 38÷50%), м.д. воды: летом 8%, зим 3,8%; м.д. Pb+Zn=1%, As=0,3, F=0,05, Cl=0,01. Сущ-ет 2-е крист-е модификации ромбическая S-α и моноклинная – S-β. При обыч. Тем-ре сера нах-ся в тв сост-и в виде S8. При 444,6°С и Ратм сера кипит. При tкип пары сод-т 3,8% S2, 54,6% S6, 41,6% S8. При 900°С пары состоят только из S2. Сера – эл-т пятой гр. периодической таблицы, изменение ст. окисл. от 0 до +6, и то 0 до –2. Источниками серы явл-ся 1) самород руды 2) прир. газ и газы нефтеперег-ки 3) SO3-содер-е газы.

Обжиг серного колчедана: 4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 H<0. фактич протек нес реакц. Сначала при нагрев до 500°С происх-ит разлож-ие FeS2: 2FeS2=2FeS +S2, Н>0. Сера сгор в газ фазе, а FeS окисл-ся: 4FeS+7О2=2 Fe2O3+4SO2, Н<0. Неразлож-ся часть обр-ет огарок. Его осн в-во Fe2O3. Состав огар: м.д. Fe=60%, Sобщ=4%, Sсульфид=1, Zn=0,8, Pb=0,1, Cu=,3, As=0,2.Частично огарок утил-ся в металлур-и и цемент-й пр-ти. Обжиг серн. колч. при тем-х ниже 500°С протекает в кинетич. обл-ти, а при выс >700°С в дифф-й. Общ ск-ть проц-са опред-ся скор-ю диф-и паров серы ч/з слой огарка или ск-ю диф-и О2 внутрь частиц, след-но горение серн. колч. протекает во внутридиф-й обл-ти. Ск-ть проц-са обжига колч-на опис-ся ур-м: dGso2/dt=KFDC. Для ускор проц-са необходимо увел-ть K, F, DC, т.е. увел-ть t, уменш-ть разм частиц, повыш-ть конц-ю пирита в колч-е и О2 в зоне обжига.

Произ-ть печи КС 450 т/сут сухого серного колчедана (рис. на обрат-й стороне). КС предст футер-ю камеру, в ниж части расп-ся газораспр-я реш-ка. На нее с помощью питателя непрер. под-ся серн колч, под нее под-ся воз-х воздуходув-й, со ск-ю, обеспеч-ей переход частиц во взвеш. сост-е. Размеры КС: Н=13,4; Днар=8,8; Vвнут=450м3. Тем-ра должна поддерж-ся такой, чтобы не происходило спекан-е шихты, а газ на выходе имел тем-у 750°С. Для этого в зоне спокой-о кип слоя уложены змеевики, часть кот предст-ет испарительные эл-ты для получ-я нас. пара 4МПа, др часть – пароперегревательные эл-ты для пол-я перегр. пара 4МПа и 420°С. Некот кол-во серн. колч уносится газом и сгор-т в объеме над спок слоем, поэт тем-ра обж газа повыш-ся и на вых-де из печи сост-т 900-950°С. Огарок дел-ся на 2 части. 6-10% огарка вывод-ся из бункера КС на транс-р, а 90-94% унос-ся газ потоком из печи. Конц-я огар пыли доход до 360г/м3. Пылегаз-я смесь пост-ет в котел-утил, где генер-ся пар 4МПа. Масса перег пара 1,2т на 1т сухого колч-на. В бункер-х котла осед-т до 20%пыли, кот вынос на тр-р. Неоч. газ пост-ет в циклоны и эл/ф-ры. Кроме осн. компонентов SO2, N2, O2, H2O газ имеет след прим-си: SO3, As2O3, HF, SiF4, SeO2. На стадии сух оч-ки обж газа удал-ся огар-я пыль, гранулометрич. состав ее широк 10-30мкм, поэтому груб очистка – мех. сп-б в циклонах; тонкая – в элект/ф-х. В рез-те запыл-ть сниж-ся до 20-22 г/м3. Напряж-е в эл/ф 80-100 тыс В. Повыш-е напряж-я увел-ет степень оч-ки газа. После эл/ф запыл-сть сниж-ся до 0,1-0,2г/м3. Необх-мо обеспеч-ть герметичность ап-та, чтобы избежать подсос воздуха.

Рис. Схема установки обжига колчедана: 1-печь КС, 5-котел-утилизатор, 8-насос, 9-воздуходувка, 12-транспортер, 13,14-циклоны, 15,16-электрофильтры.

Расчет Целью расч явл-ся опред-е расхода возд на гор-е, массы огарка, массы и сост-ва обж газа. Расч по ур-ю на 100 кг сух кол-на: 4FeS2+11O2=2Fe2O3 + SO2 H= -3309,9.

1) опр-е мас доли FeS2 в сух огарке по реак-и: 120кг FeS2 – 2*32кг S; х кг FeS2 – 45кг S. 45 – м.д. S в сух кол-не.х =84 %

2) Масса примесей в сух кол-не: 100 кг- 84=16кг.

3) Опред-е массы огарка: а) масса несгор серы mог*0,01 0,01-мас дол серы в огарке б)масса несгор FeS2 120кг FeS2 – 2*32кг S; х кг FeS2 – mог*0,01 кг S. х = 0,018mог. в) масса сгор-го перита 84-0,018mог. г) масса образ-ся Fe2O3 4*120кг FeS2 – 2*159кг Fe2O3; 84-0,018mог кг –х кг Fe2O3. х=56,021-0,012. д) масса огарка mог=б)+2)+г)= 72.

4) кол-во сгор-го пирита 1)-б)=82,8 или 82,8/120=0,69 кмоль.

5) по г)=55кг.

6) Кол-во, масса и V обр-ся SO2 по реак:n=0,69*8/4=1,38 кмоль; m=1,38*64=88,4кг;V=1.38*

22.4=30.9 м3.

7) объем сух обж газа 30,9*100/14=220,8 м3. 14-об.д. SO2 в сух обж газе,%.

8) Кол-во, масса и объем O2 для сжиг пирита:n=0,69*11/4=1,89 кмоль; m=1,89*32=60,7кг; V=1.89*22.4=42,5 м3.

9) общ объем O2 и N2 в обж газе: 7)-30,9=189,9.

10) объем сух возд на сжиг-е 189,9+42,5=232,4м3

11) объем и масса O2 и N2 в возд: V(O2)=232.4*0.21=48.8; m(O2)=48.8*32/22,4= 69.7 кг. V(N2)=232.4-48.8=183.6, m(N2)=183.6*28/22.4=229.5 Общ.m сух.возд: m(O2)+m(N2)=299.2

12) объем и масса О2 в обж газе 48,8-42,5=6,3м3; m=6,3*32/22,4=8,9

13) мас и объем вод пара с возд: m(H2O)=mсух*d=299.2*0.01194=3.57 кг d - влагосод; V=3,57*22,4/18,01=4,4м3

14) масса и объем влаги в колч-не 100кг – (100-6)%; х кг – 6%; х = 6,383 кг; 6 – м.д. влаги в колч-не. V=6.383*22,4/18,01=7,94

15) общ влага m=3,57+6,38 =9,95 кг; V=4,4+7,94=12,38 м3. далее таблицы объем и сост обж газа и табл мат бал.

54. Механизм процесса обжига серного колчедана.Области протекания процесса. Расчет величин ∆Н и ∆ G для суммарной реакции обжига колчедана.

Процесс обжига хар-я сум ур:4FeS2+11O2=2Fe2O3 + 8SO2 H<0. фактич протек нес реакц. Сначала при нагрев до 500°С происх разл FeS2: 2 FeS2=2 FeS+S2, Н>0. Сера сгорает в газ фазе, а FeS окисл-ся: 4FeS+7О2=2 Fe2O3+4SO2, Н<0.Ур-е скорости проц-са зав-т от обл-ти прот-я проц-са. Обжиг серн колч при тем-х ниже 500°С прот-т в кинет обл-ти, а при >700°С в дифф-й. На нач-ой стадии обжига процесс лимит-ся скор-ю дифф-и паров серы с наруж пов-ти частиц колч-на в газ поток, т.е процесс прот-т во внеш/диф обл-ти. Но по мере горения сульфидов на пов-ти зерен отклад-ся слой оксидов – огарок, общая ск-ть проц-са опред-ся скор-ю дифф-и паров серы ч/з слой огарка или ск-ю диф-и О2 внутрь частиц, след-но горение серн колч протекает во внутридиф-й обл. Процесс м. описать на основе модели с не вз/действ ядром и порис-й обол-кой. Ск-ть проц-са обж колч-на опис-ся ур-м: dGso2/dt=KFDC. Для ускорения проц-са необходимо увел-ть K, F, DC. Д/повыш-я К надо поднимать t, однако при 1000°С материал спек-ся в большие аглом-ты при этом резко умен-ся реакционная пов-ть, поэтому обжиг колч-на м.пров-ть при опред t, завис-ей от хим. состава и природы кол-на. Увел-е F достиг-ся благ-ря умен-ию размера ч-ц тв.фазы, поэтому прим-т молот.флот.кол-н с част-ми 0,003-0,3 мм. Умен-е толщины оксид.обол-ки час-цы за счет тонкого помола явл.эфф-м средством сниж-я внутридифф.торможений. в тоже время энергетическое перемещ-е фаз в условиях печи КС пониж-т внеш/дифф.тормож-я, т.е облег-ет подвод О2 к пов-ти зерна. Д/увел-я DC необ-мо повыш-ть конц-цию пирита в колч-не и О2 в зоне обжига. Возр-ие содер-ия пирита достигается флотационным обогащением руды. Д/повыш-я конц-ции О2 м.исп-ть возд.дутье обогащ-ое О2, однако этот способ дорог. Сод-е О2 в обж.газе д.б. опред-ым (8-11%) т.к. он необ-им д/окис-я SО2 в SО3. Соот-е О2 и SО2 в обж.газе выч-ся:

, где м – стех.мольн.отнош-е О2 к SО2; п - об.доля О2 в воз-хе.

Д/дост-ия необ-й конц-ции О2 в газ.смеси прим-т избыток возд. против стех-ого в 1,2-1,8раз.

Расчет. Тепл эф-т реакц-и наход-ся как разность м/д станд-ми энтальпиями прод-в реакц-и и исх в-в с учетом стехиометрии:

где - тепловой эффект р-ции при станд. услов. (Т = 298К; р = 101325Па), кДж; - станд. мольная энтальпия обр-ния в-ва, кДж/моль, табл. значения; ni и nj – стех. коэф-ты в ур-ии р-ции при исх. и конеч. В-вах. Энтальпия прост. вещ-в равна нулю.

Энтропия хим реакц-и наход-ся как разность м/д станд-ми энтропиями прод-в реакц-и и исх в-в с учетом стехиометрии:

энтропия простых в-в не равна нулю.

Своб. энерг Гиббса – часть полного запаса энергии системы, кот м. извлечь из нее при Р,V=const и превратить в полную работу. В нашем случае чтобы пошла прямая реакция. При DG<0 – процесс идет в прям напр-и, DG>0 – процесс идет в обр напр-и, DG=0 – уст-ся равновесие.

Задача. 1) для суммарной реак-и обжига серн колч-на при t=750°С или Т=1023К:

0298=[ 2*(-822,16)+8*(-296,9)]-[4*(-177,4)]= -3309,92кДж, DS0298=(87,45*2+248,07*8)-(205,04*11 +52,93*4)= -307,7 Дж/К, = -3309,92 - 1023*(- 0,3077)= - 2994,8 кДж.

Дать полную характеристику печи КС,как реактору обжига серного колчедана. Материал печи КС-450. Интенсивность работы печи и пути её увеличения.

Произ-ть печи КС 450 т/сут сухого серного колчедана. КС предст-ет футер-ю камеру, в ниж части расп-ся газораспр-я реш-ка. На нее с помощью питателя непрерывно под-ся серн колч, под нее под-ся воз-х воздуходув-й, со ск-ю, обеспеч перех частиц во взвеш сост-е. Размеры КС: Н=13,4; Днар=8,8; Vвнут=450м3. Тем-ра должна поддерж-ся такой, чтобы не происходило спекан-е шихты, а газ на выходе имел тем-у 750°С. Для этого в зоне спокой-о кип слоя уложены змеевики, часть кот предст-ет испарительные эл-ты для получ-я нас. пара 4МПа, др часть – пароперегревательные эл-ты для пол-я перегр. пара 4МПа и 420°С. Некот кол-во серн. колч уносится газом и сгор-т в объеме над спок слоем, поэт тем-ра обж газа повыш-ся и на вых-де из печи сост-т 900-950°С.

В отличии от мех.печей в печах КС нельзя сжиг-ть материал, сильно различ-йся по размеру ч-ц, т.к скор-ть воз-ха, соответ-ая взвешиванию зерен, примерно пропор-на их размеру. В печи КС при полном обтек-ии воз-хом частиц конц-ция их в объеме выше, чем в печах пылевид-го обжига. Д/испол-ия теплоты реакции трубы паровых котлов утилизаторов устан-ют как в потоке газа, так и непоср-но в КС, где коэф-т теплоотдачи много выше, чем от газа. Тем-ра одинакова во всем слое путем отвода теплоты. Запыленнсть газа в печах КС высока.

1) по фаз сост-ю: гетерог. 2) по теп эф-ту: экзо. 3) по т-ре: высокотемпера-й. 4) по давлению: 0,1 МПа– атм. 5) по степ перемеш-я: пол смеш-я РИВ?. 6) по темпер-ому режиму: политермич 7) по времени: непрерыв.

Преим-ва: выс интен-ть обжига, выс степень выгорания серы, легко регулир-ся м.б. автоматизирована; проста в экспл-и. м обжигать дробленый и флотац колч-н.

Нед-ки: сложна, расход Е, унос пыли, выс коэф-т теплопередачи это дает воз-ть пол-ть 1,2-1,3т пара на 1т колч. Пар с Р=60*105 Па. Интен-ть печи 800-1000 кг/м3*сут. DGso2/dτ=K*F*ΔC/ К-коэф-т массопер, его ув-ть увеличением т-ры, но колч спекается.

Интенсификация достигается двумя путями: 1) улучшением конструкций машин или аппаратов; 2) совершенствованием техно­логических процессов в аппаратах данного вида. Интенсивность работы аппарата пропорциональна скорости процесса, поэтому, изучая кинетику технологических процессов, стремятся создать такую конструкцию аппарата и технологический режим в нем, которые обеспечили бы максимальную скорость процесса (использ-е молот колч-на), прим-е центр-го дутьевого блока, отвод тепла. Материал печи – жаропрочная углеродистая сталь Ст3, футерованная огнеупорным материалом.

 




Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 124 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
б) потребность в больших площадях при размещении агрегата.| Контактное окисление диоксида в триоксид серы. Равновесие процесса. Катализаторы, механизм и кинетика процесса.График скоростей и ЛОТ окисления SO2…. .

lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.012 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав