42934

Расчет оборудования для вакуум-кристаллизации галургического хлорида калия на БКПРУ-1

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Количество испаренной воды в каждой ступени рассчитываем по уравнению теплового баланса где Gn–количество щелока поступающего в nую ступень ВКУ кг ч; Сщел –теплоемкость щелока кДж кгС; tн –tк –перепад температур в nой ступени ВКУ С; rn –удельная теплота парообразования на nой ступени ВКУ кДж кг. Сводная таблица материального баланса Состав Приход кг ч Расход кг ч KCl раствор 8455216 3578556 KCl твердый 487666 NCl раствор 7241179 7241179 NCl твердый HO раствор 27354605 24168545 HO испаренная ...

Русский

2013-10-31

1 MB

60 чел.

Федеральное агентство по образованию

Пермский государственный технический университет

Березниковский филиал

Кафедра технологии и механизации производств

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по технологическим процессам и оборудованию

на тему:

Расчет оборудования

для вакуум-кристаллизации

галургического хлорида калия на БКПРУ-1

Выполнил: студент гр. АТП-00

Ерыпалова М.Н.

Проверил: ст. преподаватель кафедры ТМП

Демин Д.Ю.

г. Березники, 2004


СОДЕРЖАНИЕ

. Задание 

. Введение 

. Описание технологической схемы ВКУ 

. Материальный баланс ВКУ 

. Тепловой баланс ВКУ 

. Расчет основных конструктивных размеров 

. Вывод 

. Список используемой литературы 


  1.  Задание

Рассчитать вакуум-кристаллизационную установку для производства хлорида калия из сильвинита, по следующим исходным данным:

- расход щелока G= 430,510 т/ч;

- насыщенный щелок, поступающий на вакуум-кристаллизацию, содержит 19,64% KCl и 16,82% NaCl;

  •  распределение температуры по ступеням.

ступени

Температура щелока, ºС

ступени

Температура щелока, ºС

1

2

3

4

5

6

7

Принимаем, что:

- теплоемкость щелока постоянна;

- растворимость хлорида калия равна концентрации насыщения;

- кристаллизуется чистый KCl без примеси NaCl.

  1.  Введение

Галургический метод получения хлорида калия из сильвинита –циклический процесс с непрерывной циркуляцией в системе насыщенного хлоридом натрия растворяющего щелока.

Сущность метода состоит в том, что хлорид калия выщелачивают из сильвинита горячим оборотным щелоком, а оставшийся невыщелоченным галит направляют в отвал. Полученный горячий крепкий щелок проходит очистку от солевого и глинистого шламов путем отстаивания. Из осветленного горячего щелока производят кристаллизацию хлорида калия. Полученные кристаллы хлорида калия отделяют от охлажденного маточного щелока, сушат и выпускают в качестве продукции, а маточный щелок после подогрева возвращают на выщелачивание новых порций хлорида калия [1].

Получение хлорида калия методом растворения и раздельной кристаллизации основано на различной растворимости в воде KCl и NaCl: при увеличении температуры растворимость KCl в воде резко возрастает, в то время как растворимость NaCl практически не изменяется. В растворах, насыщенных KCl, растворимость NaCl при повышении температуры несколько снижается. Это создает благоприятные условия для извлечения максимального количества KCl путем растворения сильвинита при высокой температуре и селективной кристаллизации KCl при охлаждении растворов до 20 ºС [4].

Получение относительно крупных кристаллов продукта достигается в вакуум-кристаллизационной установке (ВКУ) за счет постепенного охлаждения щелока и повышения вакуумметрического давления.

Охлаждение осветленного насыщенного горячего щелока производится в 14 ступенчатой ВКУ, состоящей из двух вертикальных и 6-ти горизонтальных корпусов. Горизонтальные корпуса оборудованы лопастными мешалками и вертикальными перегородками с двумя отверстиями для перетока щелока или суспензии.

  1.  Описание технологической схемы ВКУ

Из отделения растворения и осветления щелок поступает в сборный бак поз. В-48, откуда за счет вакуума засасывается в I ступень ВКУ. Из I ступени осветленный щелок засасывается во II ступень (вертикальный вакуум-кристаллизатор) с помощью вакуума, из II в III и т.д.

Вакуум-кристаллизаторы соединены между собой переточными трубами. Перетекание щелока или суспензии в вакуум-кристал-лизаторах, имеющих несколько ступеней, происходит через отверстия, выполненные в разделяющей перегородке.

Соковый пар IIX ступеней конденсируется растворяющим щелоком в поверхностных конденсаторах поз. В-55. Щелок подогревается в них от 20-34ºС до 60-75ºС и поступает в систему теплообменников и подогревателей для последующего нагрева его до 114–ºC .

Конденсация сокового пара последних пяти ступеней (сX по XIV) производится водой в конденсаторах смешения поз. В-56. Конденсат, образующийся при конденсации сокового пара IIX ступеней ВКУ, поступает в батарею барометрических стаканов поз. В-68 и далее самотеком в баки Р-25 или Р-19.

Конденсат XXIV ступеней смешивается с водой. Из бака Р-19 конденсат перекачивается в бак поз. Р-37 отделения растворения.

Несконденсировавшаяся паровоздушная смесь из поверхностного конденсатора IX ступени В-55-9 паровыми эжекторами сжимается до давления VIII ступени и подается на конденсацию в поверхностный конденсатор В-55-8. Аналогично происходит сжатие и подача паровоздушной смеси до конденсатора I ступени поз В-59. Из него паровоздушная смесь поступает на конденсацию водой в сводный конденсатор смешения поз В-60.

Несконденсированная паровоздушная смесь XIVXI ступеней передается в конденсатор смешения X ступени поз В-56-10.

Конденсирование и сжатие паровоздушной смеси конденсатора поз В-56-10 до давления сводного конденсатора поз В-60 производится в системе из трех дополнительных конденсаторов смешения В-59 и трех паровых эжекторов.

Из сводного конденсатора смешения В-60 несконденсированная паровоздушная смесь, не содержащая вредные вещества, через брызгоуловитель В-61 отсасывается водокольцевыми насосами В-62 и выбрасывается в атмосферу.

Дополнительные и сводный конденсаторы, также как и конденсаторы смешения, орошаются водой из бака В-63. В бак вода подается насосами береговой насосной ТЭЦ–из водохранилища на р. Зырянке.

Отработанная после ВКУ вода поступает через гидрозатвор в бак В-65 и из него после охлаждения на градирнях используется для приготовления раствора NaCl. Часть теплой воды из бака В-65-1 расходуется на технологические нужды фабрики (промывка сеток центрифуг, промывка труб ВКУ, удаление солевого отвала в аварийных случаях).

Эжекторы, установленные для отсасывания и сжатия паровоздушной смеси, работают при давлении пара 0,5-0,6 МПа и температуре 220–ºС.

В осенне-зимний период работы, когда температура воды, подаваемой на орошение конденсаторов смешения, не превышает +15ºС, орошение конденсатора В-56 X ступени производится растворяющим щелоком с целью увеличения рекуперации тепла растворного пара ВКУ.

Растворяющий щелок подается в конденсатор насосами Ц-82-3 из бака Ц-81, а из конденсатора возвращается в бак Ц-80. При орошении конденсатора смешения X ступени растворяющим щелоком, вода из конденсатора XI ступени отводится по барометрической трубе в бак В-65.

  1.  Материальный баланс ВКУ

Состав щелока, поступающего на вакуум-кристаллизацию

Состав

т/ч

%

Масс. доли

KCl

,16

,64

,1964

NaCl

,79

,82

,1682

HO

,05

,54

,6354

Итого:

Удельную теплоемкость щелока рассчитываем по правилу аддитивности

Сщел = m CNaCl + n CKCl + k ,

где m, n, k –массовые доли NaCl, KCl и HO в щелоке;

CNaCl, CKCl –удельные теплоемкости твердых веществ [9];

–удельная теплоемкость воды [9].

Количество испаренной воды в каждой ступени рассчитываем по уравнению теплового баланса

где Gn–количество щелока, поступающего в n-ую ступень ВКУ, кг/ч;

Сщел –теплоемкость щелока, кДж/кг·ºС;

(tнtк) –перепад температур в n-ой ступени ВКУ, ºС; 

rn –удельная теплота парообразования на n-ой ступени ВКУ, кДж/кг.

Удельную теплоту парообразования находим экстраполяцией [7, табл. LVI].

Строим зависимость концентрации KCl от температуры, и, сравнивая концентрации KCl, полученные в результате расчета, с данной зависимостью, определяем количество кристаллизата на каждой ступени ВКУ [8].

где Gщел –количество щелока, поступившего в ступень, кг/ч;

хнас –концентрация KCl в щелоке при температуре на выходе из ступени (по графику), %;

храсч –концентрация KCl в щелоке, полученная в результате расчета, %.

1 ступень

  1.  Количество испаренной воды

  1.  Количество воды в щелоке на выходе из ступени

273546,05 –,7=271337,35 (кг/ч).

  1.  Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

430510 –,7=428301,3 (кг/ч).

  1.  Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Составим пропорцию:

428301,3 кг/ч –%

,16 кг/ч –храсч %, тогда храсч = 19,74 %

5. По диаграмме при t = 85 ºС хнас = 19,96 %.

храс < хнаскристаллизации в ступени нет.

2 ступень

1. Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

271337,35 –,8=269149,55(кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

428301,3 –,8=426113,5 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

,5 кг/ч –%

,16 кг/ч –храсч %; храсч = 19,84 %

. По диаграмме при t = 80 ºС хнас = 19,27 %.

храс > хнаскристаллизация KCl в ступени

  1.  Количество щелока на выходе из ступени

428301,3 –,8-2441,3=423672,2 (кг/ч).

3 ступень

1. Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

269149,55 –,1=267533,45 (кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

423672,2 –,1=422056,1 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 84552,16 –,3=82110,86 (кг/ч).

,1 кг/ч –%

,86 кг/ч –храсч %; храсч = 19,45 %

. По диаграмме при t = 77 ºС хнас = 18,8 %.

храс > хнас - кристаллизация KCl в ступени

  1.  Количество щелока на выходе из ступени

423672,2 –,1 –,9=419302,2 (кг/ч).

4 ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

267533,45-1594,9=265938,55(кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

419302,2-1594,9=417707,3(кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 82110,86-2753,9=79356,96 (кг/ч).

,3 кг/ч - 100 %

,96 кг/ч - храсч %; храсч = 19,00 %

. По диаграмме при t = 74 ºС хнас = 18,40 %.

храс > хнаскристаллизация KCl в ступени

  1.  Количество щелока на выходе из ступени

419302,2 –,9 –,8=415191,5 (кг/ч).

5 ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

265938,55 –,5=264364,05 (кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

415191,5 –,5=413617 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 79356,96-2515,8=76841,16 (кг/ч).

кг/ч –%

,16 кг/ч - храсч %; храсч = 18,58 %

. По диаграмме при t = 71 ºС хнас = 17,95 %.

храс > хнаскристаллизация KCl в ступени

6. Количество щелока на выходе из ступени

415191,5 –,5 –,7=411001,3 (кг/ч).

ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

264364,05 –,8=262810,25(кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

411001,3 –,8=409447,5 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 76841,16 –,7=74225,46 (кг/ч).

,5 кг/ч –%

,46 кг/ч –храсч %; храсч = 18,13 %

. По диаграмме при t = 68 ºС хнас = 17,50 %.

храс > хнаскристаллизация KCl в ступени

6. Количество щелока на выходе из ступени

411001,3 –,8-2589,3=406858,2 (кг/ч).

ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

262810,25 –,3=261276,95 (кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

406858,2 –,3=405324,95 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 74225,46 –,3=71636,16 (кг/ч).

,9 кг/ч –%

,16 кг/ч –храсч %; храсч = 17,67 %.

. По диаграмме при t = 65 ºС хнас = 17,16 %.

храс > хнаскристаллизация KCl в ступени

6. Количество щелока на выходе из ступени

406858,2 –,3-2075=403249,9 (кг/ч).

8 ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

261276,95-1515,1=259761,85 (кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

403249,9-1515,1=401734,8 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 71636,16-2075=69561,16 (кг/ч).

,8 кг/ч –%

,16 кг/ч –храсч %; храсч = 17,32 %.

. По диаграмме при t = 62 ºС хнас = 16,60 %.

храс > хнаскристаллизация KCl в ступени

6. Количество щелока на выходе из ступени

403249,9 –,1 –,4=398831,4 (кг/ч).

9 ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

259761,85 –,3=256282,55 (кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

398831,4 –,3=395352,1(кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 69561,16 –,4=66657,76 (кг/ч).

,1 кг/ч –%

,76 кг/ч –храсч %; храсч = 16,86 %

. По диаграмме при t = 55 ºС хнас = 15,69 %.

храс > хнаскристаллизация KCl в ступени

6. Количество щелока на выходе из ступени

398831,4 –,3 –,3=390685,8 (кг/ч).

10 ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

256282,55 –,6=253859,95 (кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

390685,8 –,6=388263,2 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 66657,76 –,3=61991,46 (кг/ч).

,2 кг/ч –%

,46 кг/ч –храсч %; храсч = 15,97 %.

. По диаграмме при t = 50 ºС хнас = 14,94 %.

храс > хнас кристаллизация KCl в ступени

6. Количество щелока на выходе из ступени

390685,8 –,6 –,1=384239,1(кг/ч).

11 ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

253859,95 –=251488,95 (кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

384239,1 –=381868,1 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 61991,46 –,1=57967,36 (кг/ч).

,1 кг/ч –%

,36 кг/ч –храсч %; храсч = 15,18 %.

. По диаграмме при t = 43 ºС хнас = 13,75 %.

храс > хнаскристаллизация KCl в ступени

6. Количество щелока на выходе из ступени

384239,1 ––,6=376373,5 (кг/ч).

12 ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

251488,95 –,2=248728,75 (кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

376373,5 –,2=373613,3 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 57967,36 –,6=52472,76 (кг/ч).

,3 кг/ч –%

,76 кг/ч –храсч %; храсч = 14,04 %.

. По диаграмме при t = 36 ºС хнас = 12,70 %.

храс > хнас кристаллизация KCl в ступени

6. Количество щелока на выходе из ступени

376373,5 –,2 –,4=368569,9 (кг/ч).

13 ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

248728,75 –,3=244261,45 (кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

368569,9 –,3=364102,6 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 52472,76 –,4=47429,36 (кг/ч).

,6 кг/ч –%

,36 кг/ч –храсч %; храсч = 13,03 %.

. По диаграмме при t = 25 ºС хнас = 11,15 %.

храс > хнаскристаллизация KCl в ступени

6. Количество щелока на выходе из ступени

368569,9 –,3 –,1=357173,5 (кг/ч).

14 ступень

  1.  Количество испаренной воды

2. Количество воды в щелоке на выходе из ступени

244261,45 –=241685,45 (кг/ч).

3. Количество щелока, образовавшегося после испарения воды

357173,5 –=354597,5 (кг/ч).

4. Концентрация KCl в образовавшемся щелоке

Количество KCl в щелоке после кристаллизации в предыдущей ступени 47429,36 –,1=40500,26(кг/ч).

,5 кг/ч –%

,26 кг/ч –храсч %; храсч = 11,42 %.

. По диаграмме при t = 18 ºС хнас = 10,10 %.

храс > хнаскристаллизация KCl в ступени

6. Количество щелока на выходе из ступени

354597,5 –,7=349882,8 (кг/ч).

7. Количество KCl, оставшегося в щелоке

40500,26 –,7=35785,56 (кг/ч).

Сводная таблица материального баланса

Состав

Приход (кг/ч)

Расход (кг/ч)

KCl (раствор)

84552,16

35785,56

KCl (твердый)

-

48766,6

NaCl (раствор)

72411,79

72411,79

NaCl (твердый)

-

-

HO (раствор)

273546,05

241685,45

HO (испаренная)

-

31860,6

Итого:

430510

430510

  1.  Тепловой баланс ВКУ

Приход тепла

  1.  С щелоком

Q = Gщел  Сщел tн,

где Gщел –количество щелока, поступившего в n-ю ступень ВКУ, кг/ч; 

Сщел–теплоемкость щелока, кДж / (кгºС);

tн –температура щелока на входе в n-ю ступень, ºС;

  1.  Теплота кристаллизации KCl

Q = Gкр  qкр,

где Gкр –количество кристаллизата, образующегося на n-ой ступени, кг/ч;

qкр –удельная теплота кристаллизации KCl, 141 кДж/кг.

Расход тепла

  1.  С маточным щелоком

Q = Gм  Сщел tм,

где Gм - количество маточного щелока на выходе из n-ой ступени, кг/ч;

Сщел –теплоемкость маточного щелока, кДж / (кгºС);

–температура маточного щелока, ºС.

  1.  С кристаллизатом

Q = Gкр  Скр tкр,

где Gкр –количество кристаллизата на n-ой ступени, кг/ч;

Скр –теплоемкость кристаллического KCl; 0,6908 кДж/(кгºС);

tкр –температура кристаллов на выходе из n-ой ступени, ºС.

  1.  С упаренной водой

Q = W r,

где W –количество испаренной воды, кг/ч;

r –удельная теплота парообразования, кДж/кг.

Q+ Q= Q + Q + Q + Qпот,

где Qпот –потери тепла в окружающую среду (3-5% от прихода тепла).

1 ступень

Приход:

Q= 430510· 2,94·89 = 1126,4·10 (кДж);

Q= 0.

Расход:

Q= 428301,3·2,94·85 = 1070,4·10(кДж);

Q= 0;

Q= 2208,7· 2292,2=50,7·10(кДж);

1126,4·10= 1070, ·10+ 50,7·10+ Qпот; Qпот=5,3·10 кДж (0,4%).

2 ступень

Приход:

Q= 428301,3·2,94·84 = 1057,6·10 (кДж);

Q= 2441,3·141 =3,4·10 (кДж).

Расход:

Q= 423672,2·2,94·80 =996,6·10(кДж);

Q= 2441,3·0,6908·80 =1,5·10(кДж);

Q= 2187,8· 2302,2 = 50,5·10(кДж);

1057,6·10 + 3,4· 10 = 996,6·10+1,5· 10 + 50,5·10+ Qпот;

Qпот=12,4·10 кДж (1,1%).

3 ступень

Приход:

Q= 423672,2· 2,94·80 = 996,6·10 (кДж);

Q= 2753,9·141 =3,8·10 (кДж).

Расход:

Q= 419302,2·2,94·77 =949,3·10(кДж);

Q= 2753,9·0,6908·77 =1,6·10(кДж);

Q= 1616,1·2312,2 = 37,5·10(кДж);

996,6·10 + 3,8· 10 = 949,3·10+1,6· 10 + 37,5·10+ Qпот;

Qпот=12·10 кДж (1,2%).

4 ступень

Приход:

Q= 41932,3· 2,94·77 = 949,3·10 (кДж);

Q= 2515,8·141 =3,5·10 (кДж).

Расход:

Q= 415191,5·2,94·74 =903,4·10(кДж);

Q= 2515,8·0,6908·74 =1,5·10(кДж);

Q= 1594,9· 2318,8 = 37,1·10(кДж);

949,3·10 + 3,5· 10 = 903,4·10+1,5· 10 + 37,1·10+ Qпот;

Qпот=10,8·10 кДж (1,1%).

5 ступень

Приход:

Q= 415191,5· 2,94·74 = 903,4·10 (кДж);

Q= 2615,7·141 =3,6·10 (кДж).

Расход:

Q= 411001,3·2,94·71 =858,2·10(кДж);

Q= 2615,7·0,6908·71 =1,4·10(кДж);

Q= 1574,5· 2325,8 = 36,5·10(кДж);

903,4·10 + 3,6· 10 = 858,2·10+1,4· 10 + 36,5·10+ Qпот;

Qпот=10,9·10 кДж (1,2%).

6 ступень

Приход:

Q= 411001,3· 2,94·71 = 858,2·10 (кДж);

Q= 2589,3·141 =3,6·10 (кДж).

Расход:

Q= 406858,2·2,94·68 =813,5·10(кДж);

Q= 2589,3·0,6908·68 =1,3·10(кДж);

Q= 1553,8· 2333 = 36,4·10(кДж);

,2·10 + 3,6· 10 = 813,5·10+1,3· 10 + 36,4·10+ Qпот;

Qпот=10,6·10 кДж (1,2%).

7 ступень

Приход:

Q= 406858,2· 2,94·68 = 813,5·10 (кДж);

Q= 2075·141 =2,9·10 (кДж).

Расход:

Q= 403249,9·2,94·65 =771,3·10(кДж);

Q= 2075·0,6908·65 =1,2·10(кДж);

Q= 1533,3· 2340,3 = 36,3·10(кДж);

813,5·10 + 2,9· 10 = 771,3·10+1,2· 10 + 36,3·10+ Qпот;

Qпот=7,6·10 кДж (0,9%).

8 ступень

Приход:

Q= 403249,9· 2,94·65 = 771,3·10 (кДж);

Q= 2903,4·141 =4,0·10 (кДж).

Расход:

Q= 398831,4·2,94·62 =727,2·10(кДж);

Q= 2903,4·0,6908·62 =1,4·10(кДж);

Q= 1515,1·2347,6 = 35,9·10(кДж);

771,3·10 + 4,0· 10 = 727,2·10+1,4· 10 + 35,9·10+ Qпот;

Qпот=10,8·10 кДж (1,3%).

9 ступень

Приход:

Q= 398831,4· 2,94·62 = 727,2·10 (кДж);

Q= 4666,3·141 =6,5·10 (кДж);

Расход:

Q= 390685,8·2,94·55 =631,9·10(кДж);

Q= 4666,3·0,6908·55 =1,9·10(кДж);

Q= 3479,3· 2359,1 = 82,2·10(кДж);

727,2·10 + 6,5· 10 = 631,9·10+1,9· 10 + 82,2·10+ Qпот;

Qпот=17,7·10 кДж (2,4%).

10 ступень

Приход:

Q= 390685,8· 2,94·55 = 631,9·10 (кДж);

Q= 4024,1·141 =5,6·10 (кДж).

Расход:

Q= 384239,1·2,94·50 =565,3·10(кДж);

Q= 4024,1·0,6908·50 =1,5·10(кДж);

Q= 2422,6· 2370,6 = 57,9·10(кДж);

631,9·10 + 5,6· 10 = 565,3·10+1,5· 10 + 57,9·10+ Qпот;

Qпот=12,8·10 кДж (1,9%).

11 ступень

Приход:

Q= 384239,1· 2,94·48 = 542,2·10 (кДж);

Q= 5494,6·141 =7,7·10 (кДж).

Расход:

Q= 376373,5·2,94·43 =475,9·10(кДж);

Q= 5494,6·0,6908·43 =1,7·10(кДж);

Q= 2371 · 2382,3 = 56,9·10(кДж);

542,2·10 + 7,7· 10 = 475,9·10+1,7· 10 + 56,9·10+ Qпот;

Qпот=15,4·10 кДж (2,7%).

12 ступень

Приход:

Q= 376373,5· 2,94·42 = 464,7·10 (кДж);

Q= 5043,4·141 =7,1·10 (кДж).

Расход:

Q= 368569,9 ·2,94·36 =391,3·10(кДж);

Q= 5043,4·0,6908·36 =1,4·10(кДж);

Q= 2760,2 · 2405,3 = 66,6·10(кДж);

464,7·10 + 7,1· 10 = 391,3·10+1,4· 10 + 66,6·10+ Qпот;

Qпот=12,5·10 кДж (2,4%).

13 ступень

Приход:

Q= 368569,9· 2,94·35 = 379,2·10 (кДж);

Q= 6929,1·141 =9,7·10 (кДж).

Расход:

Q= 357173,5·2,94·25 =262,7·10(кДж);

Q= 6929,1·0,6908·25 =1,4·10(кДж);

Q= 4467,3· 2425,6 = 108,7·10(кДж);

379,2·10 + 9,7· 10 = 262,7·10+1,4· 10 + 108,7·10+ Qпот;

Qпот=16,1·10 кДж (3,9%).

14 ступень

Приход:

Q= 357173,5· 2,94·24 = 252,0·10 (кДж);

Q= 4714,7·141 =6,6·10 (кДж).

Расход:

Q= 349882,8·2,94·18 =185,8·10(кДж);

Q= 4714,7·0,6908·18 =0,7·10(кДж);

Q= 2576· 2445,9 = 63,2·10(кДж);

252,0·10 + 6,6· 10 = 185,8·10+0,7· 10 + 63,2·10+ Qпот;

Qпот=8,9·10 кДж (3,4%).

Сводная таблица теплового баланса

Приход

Расход

статья

кДж

статья

кДж

1. С горячим

насыщенным

осветленным щелоком

Q= Gщел  Сщел t н

1126,410

1. С маточным

щелоком

Q= Gм Сщел tм

185,810

  1.  Теплота

кристаллизации KCl

Q= Gкр  qкр

68,710

  1.  С кристаллизатом

Q= Gкр Скр t кр

6,210

  1.  С паром

Q= ΣW r

756,410

Итого

1195,110

948,410

4. Тепловые потери Qпот

246,710

  1.  Расчет основных конструктивных размеров

Диаметр вакуум-кристаллизаторов обычно принимают равным 3 м, поэтому расчет размеров установки сводится к определению общей длины L (м) ступеней вакуум-кристаллизаторов.

Авторы работы [1] предлагают для расчета использовать следующую формулу

где V –объем парового пространства, м;

D –диаметр вакуум-кристаллизатора, м;

φ –относительный свободный объем надрастворного пространства, равный обычно 0,7.

Объем парового пространства можно вычислить по формуле

где W –количество испаряемой воды, кг/ч (из материального баланса);

ρп –плотность пара, кг/м (по таблице LVI, 7);

σ - предельное напряжение парового пространства, принимаем для растворов солей равным 3500 ч-1.

Таким образом, зная количество воды, испаряемое в каждой ступени вакуум-кристаллизатора, можно определить длину этой ступени.

ступень

Необходимая высота парового пространства

Высота стояния раствора –,46 м (кристаллизатор заполнен на 2/3 объема).

Общая минимальная высота кристаллизатора h = 0,69 (м)

Из конструктивных соображений принимаем для первой ступени вертикальный вакуум-кристаллизатор D = 3 м, H = 5,312 м. Вместимость 45 м.

1-й вертикальный вакуум- кристаллизатор –В-49-I

Материал –сталь 3, изолирован диатомовым кирпичом.

ступень

Необходимая высота парового пространства

Высота стояния раствора –,56 м (кристаллизатор заполнен на 2/3 объема).

Общая минимальная высота кристаллизатора –h = 0,84 (м)

Из конструктивных соображений принимаем для второй ступени вертикальный вакуум-кристаллизатор D =3 м, H=5,312 м. Вместимость 45 м.

2-й вертикальный вакуум –кристаллизатор B-49-II.

Материал –сталь 3, изолирован диатомовым кирпичом.

Результаты расчета IIIXIV ступеней ВКУ сведены в таблицу

№ сту-пени

Количество испаренной воды, кг/ч

Плотность пара, кг/м

Объем парового пространства, м

Минимальная длина ступени, м

III

,1

,2519

,83

,37

IV

,9

,2826

,61

,33

V

1574,5

,2154

,09

,42

VI

,8

,1979

,24

,45

VII

,3

0,1832

,39

,48

VIII

,1

,1363

,18

,64

IX

,3

,1095

,08

,84

X

,6

,0873

,93

,60

XI

0,0795

,81

,58

XII

,2

,0419

,82

,8

XIII

,3

,0304

,99

,5

XIV

2576,0

,0219

,61

,8

Из конструктивных соображений принимаем следующие размеры корпусов для ВКУ.

1. Для ступеней IIIV принимаем один вакуум-кристаллизатор

D = 3 м, L = 8 м. Вместимость 61 м. Длина каждой ступени –,67 м (1-й горизонтальный вакуум-кристаллизатор В-50).

Материал –Сталь 3, внутри покрашен эпоксидной смолой, снаружи изолирован диатомовым кирпичом.

Кристаллизатор снабжен лопастной мешалкой, соединенной с электродвигателем АО мощностью N=14 кВт, n=730 об/мин через редуктор ДZ –/115 (i=45,5; 16 об/мин).

2. Для ступеней VIVII принимаем один вакуум-кристаллизатор

D = 3 м, L = 8 м. Вместимость 61 м. Рабочее давление в аппарате –,47 кПа. Длина каждой ступени –,67 м (2-й горизонтальный вакуум-кристаллизатор В-51).

Материал –сталь углеродистая, с химзащитой, теплоизолируется.

Кристаллизатор снабжен лопастной мешалкой, соединенной с электродвигателем АО мощностью N=12 кВт, n=710 об/мин через редуктор ДZ –/115 (i=45,3; 16 об/мин).

3. Для ступеней IX - X принимаем один вакуум-кристаллизатор

D = 3 м, L = 8 м. Вместимость 61 м. Рабочее давление в аппарате –.4 кПа. Длина каждой ступени –м (3-й горизонтальный вакуум-кристаллизатор В-52).

Материал –сталь углеродистая, с химзащитой, теплоизолируется.

Кристаллизатор снабжен лопастной мешалкой, соединенной с электродвигателем АО мощностью N=10 кВт, n=735 об/мин через редуктор ДZ –/115 (i=45,3; 16 об/мин).

4. Для ступеней XIXII принимаем один вакуум-кристаллизатор

D = 3 м, L = 12 м. Вместимость 92 м. Длина каждой ступени –м

(4-й горизонтальный вакуум-кристаллизатор В-53).

Материал –сталь углеродистая, с химзащитой, теплоизолируется.

Кристаллизатор снабжен лопастной мешалкой, соединенной с электродвигателем АО мощностью N=15 кВт, n=735 об/мин через редуктор ДZ ––(i=45,5; 15 об/мин).

5. Для ступеней XIIIXIV принимаем одноступенчатые вакуум-кристаллизаторы D = 3 м, L = 8 м. Вместимость 61 м(5-й и 6-й горизонтальные вакуум-кристаллизаторы В-54, I,II).

Материал –сталь углеродистая, с химзащитой.

Кристаллизатор снабжен лопастной мешалкой, соединенной с электродвигателем АО мощностью N=14 кВт, n=725 об/мин через редуктор ДZ –/115 (i=45,3; 16 об/мин).


  1.  Вывод

В результате расчета теплового баланса ВКУ получилось значительное расхождение между приходом и расходом тепла. Данное расхождение можно попытаться объяснить несколькими причинами.

Часть потерь тепла можно списать на негерметичность теплоизоляции оборудования: основных корпусов, трубопроводов, переточных желобов и т.д.

Расчет испаряемой воды производился по упрощенной формуле, которая не учитывала тепло, образующееся при кристаллизации хлорида калия, и потери в окружающую среду. С учетом этих слагаемых формула для расчета количества испаряемой воды принимает вид

Из данной формулы видно, что воды упаривать приходится тем меньше, чем больше теплопотери Q. Таким образом, можно сделать вывод, что потери в окружающую среду играют в какой-то мере положительную роль, т.к. снижаются затраты на испарение воды.

Часть полученного расхождения можно объяснить неточностью технологического расчета, что вполне объяснимо при данных масштабах производства.

По полученным минимальным размерам аппаратов были выбраны промышленные вакуум-кристаллизаторы, используемые на БКПРУ-1, т.к. они соответствуют рассчитанным данным.


8. Список используемой литературы

  1.  Печковский В.В., Александрович Х.М., Пинаев Г.Ф. Технология калийных удобрений. Минск: Вышейшая школа, 1968.
  2.  Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. Л.: Химия, 1983.
  3.  Галургия. Под ред. И.Д. Соколова. Л.: Химия, 1983.
  4.  Ксензенко В.И., Кононова Г.Н. Теоретические основы процессов переработки галургического сырья. М.: Химия, 1982.
  5.  Плановский А.Н., Рамм В.П., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1967.
  6.  Кашкаров О.Д., Соколов И.Д. Технология калийных удобрений. Л.: Химия, 1978.
  7.  Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987.
  8.  Физико-химические свойства галургических растворов и солей. Хлориды натрия, калия и магния. Справочник. –СПб.: Химия,1997.
  9.  Справочник химика. Т.I. Л.,М., 1962.
  10.  Постоянный технологический регламент № 8 производства хлористого калия галургическим способом.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61477. Урок испанского языка. Familia, descripciones fisicas 17.28 KB
  Mi tia Juana es divorciada, tiene una hija y vive en union libre con Manuel que es viudo y tiene un hijo de 9 anos Mario, entonces los hijos de tu pareja son hijastros y mi tia es madastra y Manuel es padastro.
61481. Дифтонги и трифтонги. (diptongos у triptongos) 14.67 KB
  Сочетание двух гласных звуков сильного и слабого слабого и сильного или двух слабых а также сочетание трех гласных звуков слабого сильного слабого произносимых как один слог с одним ударением называются дифтонгами и трифтонгами записать...
61482. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КЕЙСА НА УРОКАХ ИНОСТРАННОГО ЯЗЫКА 24.28 KB
  Каждому молодому учителю желающему использовать кейса на уроках иностранного языка рано или поздно приходится искать ответ на непростой вопрос: Продолжать использовать на уроках кейсы разработанные его коллегам если таковые имеются...