Материальный и тепловой балансы абсорбера 1-й ступени - Расчет аммиачного абсорбера в условиях сульфатного отделения коксохимического завода

Материальный расчет.

Приход.

1. Коксовый газ.

В абсорбер 1-й ступени поступают коксовый газ из нагнетателя и аммиачно-водяные пары из дефлегматора в количестве, кг/ч:

Сухой коксовый газ 47250

Бензольные углеводороды 3188

Аммиак 1628,3

Сероводород 1574,7

Двуокись углерода 166,2

Пиридиновые основания 37,7

Водяные пары 6371,3

Итого 60216.4

2. В абсорбер поступает циркулирующий раствор из сборника 1-й ступени абсорбера. Обозначим это количество через G1. Таким образом, общий приход равен 60216.4 + G1 Кг/ч.

Расход.

1. Коксовый газ.

Из имевшихся в коксовом газе 1628,3 кг/ч аммиака поглощается 1570 кг/ч и остается в газе 58,3 кг/ч.

Количество пиридиновых оснований в газе после 1-й ступени абсорбции увеличивается за счет десорбции их из перетока, поступившего из 2-й ступени абсорбции. Количество десорбируемых пиридиновых оснований в 1-й ступени абсорбера равно 62,9 кг/ч

Таким образом, в выходящем газе будет содержаться пиридиновых оснований

37,7 + 62,9 = 100,6 кг/ч.

Количество водяных паров, выходящих с газом из 1-й ступени абсорбции, можно определить исходя из того, что за счет тепла нейтрализации происходит нагрев газа до 58°С, т. е. до температуры поступающего раствора, и испарение соответствующего количества воды. Обозначим это количество через GВ:

(2,7)

Где Q1 - тепло, вносимое коксовым газом, Q1 = 33591824 кДж/ч.

Q2 - тепло, внесенное аммиачно-водяными парами, кДж/ч;

Q3 - тепло реакции нейтрализации, кДж/ч;

Q4 - тепло, уносимое сухим газом, кДж/ч;

t - температура газа на выходе из абсорбера, t = 58° С.

Тепло, вносимое аммиачно-водяными парами из дефлегматора при 95° С, равно

Q2 = ((278-0,508 + 137,7-0,24 + 162,4-0,418 +7,7-0,246)-95+ 2678,6(595 +

+ 0,44-95) )-4,19= 6775184 кДж/ч.

Тепло реакции нейтрализации аммиака

Q3 =

Где 46 700-4,19 - тепло реакции нейтрализации, /кг серной кислоты.

Тепло, уносимое сухим коксовым газом при температуре 58° С:

Q4 = (58,3-0,508 + 1574,7-0,298 + 166,2-0,418 + 100,6-0,246 + 31880,246 + 74250-0,7) -58-4,19 = 12965675 кДж/ч.

Тогда

Таким образом, общее количество газов, выходящих из 1-й ступени абсорбера во 2-ю, равно:

Компонент

Кг/ч

Нм3/ч

Сухой коксовый газ

Бензольные углеводороды

Сероводород

Аммиак

Двуокись углерода

Пиридиновые основания

Водяные пары
    47250 3188 1574,1 58,3 166,2 100,6 8410
    105000 595 715 76 30 29 10503

Итого

60747,4

116954

2. Циркулирующий раствор.

Количество циркулирующего раствора, выходящего из 1-й ступени абсорбера, обозначим G2, кг/ч. Тогда общий расход равен

60747,4 + G2.

Приравнивая приход и расход, получим

60216.4 + G1 = 60747,4м + G2,

Или

G1 = G2 +531.

Второе уравнение для определения G1 и G2 получим исходя из значений концентраций серной кислоты на входе и выходе из 1-й ступени абсорбции и количества расходуемой серной кислоты в 1-й ступени.

Принимая концентрацию поступающего раствора 1,6% и выходящего 1 %, получим уравнение

(2,8)

Где GK - количество кислоты, расходуемой в 1-й ступени абсорбера, кг/ч.

Для связывания в 1-й ступени абсорбера 1570 кг/ч аммиака необходимо израсходовать серной кислоты 4525 кг/ч. Однако при разложении сульфата пиридина, поступившего из 2-й ступени, освобождается серной кислоты 78 кг/ч

Поэтому GK = 4525-78 = 4447 кг/ч.

Таким образом,

1,6G1 = G2 + 444700.

Решая приведенные два уравнения с неизвестными G1 и G2, получим G1 = 740281 кг/ч и G2 = 739750кг/ч.

Объем поступающего раствора при плотности 1,24 кг/л будет равен

Материальный баланс 1-й ступени абсорбции, кг/ч:

Приход

Коксовый газ 83941

Аммиачно-водяные пары 3264

Циркулирующий раствор 740281

Расход

Коксовый газ 87747

Циркулирующий раствор 739750

Итого 827491

Итого 827491

Тепловой баланс 1-й ступени абсорбции, кДж/ч:

Приход

Тепло коксового газа 33591824

Тепло аммиачно-водяных паров 6775184

Тепло нейтрализации

Тепло циркулирующего раствора 740281-0,29-58 = 12451526

Расход

Тепло коксового газа

44196611+ (595 + 0,438-58) - 8410 =49410811

Тепло, теряемое наружу (по практическим данным) 167600

Тепло циркулирующего раствора

49410811-0,7t = 214528t

Итого 61853435

Итого 49410811 + 517825t

Приравнивая приход и расход тепла, получим температуру раствора, выходящего из 1-й ступени абсорбера, равную примерно 58° С, т. е. такую же, как и поступающего

Материальный и тепловой балансы сборника абсорбера 1-й ступени.

Материальный расчет.

Приход.

В сборник абсорбера 1-й ступени поступают: циркулирующий раствор из абсорбера, маточный раствор из центрифуги, переток из 2-й ступени абсорбера, серная кислота, вода для пополнения цикла.

Определим количество этих материальных потоков:

1. Количество раствора, поступающего из 1-й ступени абсорбера, равно

739750 - 16129 = 723621 кг/ч.

2. Количество маточного раствора, поступающего из центрифуги, равно 4363 кг/ч.

3. Количество раствора, поступающего из 2-й ступени абсорбера (переток), равно 1832 кг/ч.

4. Количество поступающей кислоты обозначим х1.

5. Количество воды для пополнения цикла обозначим у1.

Общий приход равен

60216,4 + х1 + у1.

Расход.

Количество раствора, выводимого из сборника в циркуляцию, равно 740281кг/ч.

Приравнивая приход и расход, получим х1 + у1 = 10465 кг/ч.

Для определения х1 и у1 составим баланс моногидрата серной кислоты.

Приход:

С кислотой при концентрации, равной 94% 0,94 - х1

" маточным раствором из центрифуги 161,3

В перетоке из 2-го абсорбера 220

Образуется при разложении пиридиновых оснований 78

Итого 0,94-х1+459,3

Расход:

В растворе, идущем в испаритель 161,3

На реакцию с NH3 в 1-й ступени 4525

Итого 4686,3

Приравнивая приход и расход, получим 0,94х1 + 459,3 = 4686,3

Отсюда количество раствора кислоты х1 = 4496,8 кг/ч, из них:

Моногидрата 4496,8-0,94 = 4227 и воды 269,8 кг/ч.

Количество воды, необходимой для пополнения цикла:

У1 = 10465 - 4496,8 = 5968,2 кг/ч.

Тепловой баланс сборника 1-й ступени

Приход.

1, Тепло, внесенное циркулирующим раствором:

Q1 = 723621-0,7-58-4,19 = 123098063 кДж/ч,

2. Тепло, внесенное маточным раствором при 50° С:

Q2 = 4363-0,64-50-4,19 =584991 кДж/ч,

Где 0,64-4,19 - теплоемкость маточного раствора, кДж /(кг-град).

3. Тепло, внесенное перетоком раствора из 2-й ступени асборбера:

Q3 = 1832-0,79-4,19-50 =303205 кДж/ч,

Где 0,79 - теплоемкость этого раствора, кДж/(кг-град).

4. Тепло, внесенное кислотой:

Q4 = 4496,8-0,37-4,19-20 =139428 кДж/ч,

Где 0,37--теплоемкость серной кислоты, кДж/(кг-град).

5. Тепло, внесенное водой пополнения:

Q5 = 5968,2-20-4,19 =.500135 кДж/ч

6. Тепло разбавления серной кислоты от 94 до 1,6%,

Тепло разбавления, приходящееся на 1 моль H2S04 Составляет 63269 кДж/кмоль, и на 4227 кг моногидрата

Q6 = кДж/ч

Общий приход тепла QПрих.=127354782 кДж/ч

Расход.

1. Тепло, теряемое наружу (по практическим данным);

Q7 = 167600 кДж/ч

2. Тепло, уносимое циркулирующим раствором:

Q8 = 740281-0,29t

Итого, расход тепла: 167600 + 214681t

Приравнивая приход и расход, получим

12735478 = 167600 +214681t

отсюда установившаяся температура раствора t = 58° С.

Похожие статьи




Материальный и тепловой балансы абсорбера 1-й ступени - Расчет аммиачного абсорбера в условиях сульфатного отделения коксохимического завода

Предыдущая | Следующая