Расчет вспомогательного оборудования

Вспомогательным оборудованием процесса нейтрализации азотной кислоты газообразным являются: теплообменники, донейтрализаторы и скруббер.

Рассчитаем и подберем по ГОСТу подогреватель газообразного аммиака (2).

Перед подачей аммиака в аппарат ИТН (3) аммиак нагревают до температуры 120-180 ⁰С в цилиндрическом одноходовом кожухотрубчатом теплообменнике.

Количество тепла Q, Вт, затрачиваемое на нагрев раствора определяется по формуле:

 

Q = G · c · Δt, (3.5)

где G - расход раствора, кг/с;

c - теплоёмкость раствора, Дж/ (кг·К);

Δt -разность температур, ^оС;

= 12096,4 · 2,3 · (125 - 40) = 2364846,2 Вт

Количество нагревающего раствора G, кг/с, определяется по формуле:

G = 2364846,2 / (3743,763 · 85) = 7,43 кг/с

В процессе теплообмена аммиак нагревается от 40 ^оС до 125 ^оС

Среднелогарифмическая разность температур Δt _{ср лог}, определяется по формуле:

 

, (3.6)

где Δt _б -большая разность температур, град;

Δt _м- меньшая разность температур, град;

Δt _м =Δt _б =50 град

Δt _{ср лог} = 50 град

Отношение n/Z определяется по формуле:

(3.7)

где n -общее число труб, шт;

Z - число ходов;

Re - критерий Рейнольдса;

µ- вязкость среды, Па·с;

d- внутренний диаметр трубок, м

- при диаметре труб Ø_тр= 25×2 мм

,

 

-при диаметре труб Ø_тр=20×2 мм

Площадь поверхности теплообменника F_ор, м ², определяется по формуле:

(3.8)

- коэффициента теплопередачи, Вт/(м²·К)

Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи: =

=250 Вт/(м ²·К)

Тогда ориентировочная поверхность теплообмена:

F_ор= =189 м²

Выбираем теплообменник, соответствующий площади поверхности теплообменника F_ор = 189 м². (ГОСТ 15120- 79):

- поверхность теплообмена F=219 м²

диаметр теплообменника Ø=800 мм

диаметр труб теплообменника Ø_тр=25×2 мм

- число ходов Z = 1

- число трубок n = 465 шт

длина труб = 6м

площадь сечения в вырезе S₁ =16,1·10^-2 м²

- площадь сечения между перегородками S₂ =7,9·10^-2 м²

- площадь сечения одного хода по трубе S₃ =6,9·10^-2 м²

Критерий Рейнольдса Re определяем исходя из формулы:

Re= =950

Критерий Прандтля (Pr) определяем по формуле:

Pr = (3.9)

где c - удельная теплоемкость, кДж/ (кг·К);

λ - теплопроводность, Вт/ (м·К);

µ- вязкость среды, Па·с.

Pr= =5,07

Коэффициент теплоотдачи к жидкости α, Вт/(м²·К), движущейся по трубам турбулентно, определяется по формулам:

α = 0,023 · Re^0,8 · Pr^0,4 · λ/d, (6.30)

α₁ = 0,023 · 950^0,8 · 5,07^0,4 · (0,748/0,021) =377,9 Вт/(м²·К)

Площадь сечения потока в межтрубном пространств между перегородками:

S₂ = 0,079 м²

Критерий Рейнольдса Re в межтрубном пространстве определяется:

Re = G · d_вн / S₂ · μ, (3.10)

где G - расход, кг/с;_вн - внутренний диаметр, м;

S₂ - площадь сечения между перегородками, м²

Re = 7,43 · 0,02/(0,079 · 0,0125) =150,5

 

Критерий Прандтля: Pr₂ = 3743,4630 · 0,00125/ 0,548 = 6,255

Коэффициент теплоотдачи к жидкости, движущейся в межтрубном пространстве:

α = 0,24 · Re^0,6 · Pr^0,36 · λ /d, (3.11)

α₂ = 0,24 · 150,5^0,6 · 6,255 ^0,36 (0,748/0,02) =351,7 Вт/(м²·К)

Коэффициент теплопередачи К, Вт/(м² ·К), определяется по формуле:

, (3.12)

где Σδ/λ - сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений, м²·К/Вт

Σδ/λ= (3.13)

Σδ/λ = 0,002/17,5 + 2/2900 = 0,000804 м²·К/Вт

 

Коэффициент теплопередачи: К = 1/(1/377,9 +0,000804 +1/351,7) =160 Вт/(м²·К),

Поверхность теплообмена составит: F = 2364846,2/ (50 · 160) = 295,6 м²

Запас поверхности теплообмена составляет: Δ = (295,6 - 189)/295,6 · 100% = 3,6%

Данные по оборудованию приведены в таблице 3.3

 

 

Таблица 3.3 Основное оборудование процесса нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком.

Оборудование	Размеры
Подогреватель газообразного аммиака (2) Диаметр, мм Высота, мм Поверхность теплообмена, м2	800 7140 219
Аппарат ИТН (3) Диаметр реакционной части, мм. Диаметр реакционного стакана, мм. Высота, мм. Диаметр сепарационной части, Высота, мм. Общая высота, мм. Давление, МПа. Температура в реакционной зоне, . Температура в сепарационной зоне, .	1600 1200 3500 2200 6600 10100 0,02 148-165 100-106
Контрольный донейтрализатор (6) Диаметр, мм Высота, мм	1600 6700
Скруббер-нейтрализатор Диаметр, мм Высота, мм	600 3814
Донейтрализатор (5) Диаметр, мм Высота, мм Вместимость, м3 Давление, МПа Температура,	800 6720 3,2 0,02
Подогреватель азотной кислоты (4) Диаметр, мм Высота, мм Поверхность теплообмена, м2	600 5610
Бак-гидрозатвор Диаметр, мм Высота, мм	1600 2508
Отделитель- испаритель жидкого аммиака (1) Диаметр, мм Высота, мм Вместимость, м3 Поверхность теплообмена, м2	1600 3160 5 2,3

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОНТРОЛЬ

Производство аммиачной селитры на заводе “МарыАзот” подразумевает производственный контроль качества сырья, контроль технологического процесса и контроль готовой продукции, сведения представлены в таблице 4.1

Таблица 4.1 - Контроль сырья, промежуточных продуктов и готовой продукции

Источник	Анализируемый параметр	Содержание, %	Вид контроля
Раствор аммиачной селитры	NH4NO3 HNO3 MgO	89-92 1-4 0,2-0,5	Лабораторный
Плав аммиачной селитры	NH4NO3 NH3	99,7 0,08-0,35	Лабораторный
Плав аммиачной селитры после выпарного аппарата	NH4NO3 NH3	0,084 0,2-0,25	Лабораторный
Воздух на выходе из скруббера после очистки	NH4NO3 NH3	0,06 0,01	Лабораторный
Гранулы от первого охладителя к элеватору	NH4NO3 NH3 H2O	98-99 0,5 0,1	Лабораторный
Мелкие гранулы NH4NO3	NH4NO3 NH3 MgO Н2О	98-99 1,4-2,4 0,5 0,1	Лабораторный
Аммиачная селитра на транспортерной ленте	NH4NO3 NH3 MgO Н2О	98-99 1,4-2,4 0,5 0,1	Лабораторный

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: