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 Gnколичество 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

66 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

20774. Устройство, кинематика широкоуниверсального горизонтально-фрезерного станка и работы, выполняемые на нем 160.62 KB
  1600 Подача мм мин продольная и поперечная 25. Прямолинейные движения заготовки в трех направлениях служат для подачи углубления или первоначальной установки детали. В консоли размещена коробка подач.3 включает кинематические цепи главного движения подач и ускоренных перемещений стола.
20775. Изучение назначения, кинематики и настройки универсальной делительной головки УДГ Д-200 113.62 KB
  Червячная передача позволяет передавать вращение от рукоятки к шпинделю и заготовке. Делительный лимб 12 служит для отсчета числа оборотов рукоятки. Для удобства отсчета числа оборотов рукоятки к делительному лимбу прикреплен сектор 16 линейки которого раздвигаются на требуемый угол. При делении окружности заготовки на части вращение рукоятки может производиться относительно как неподвижного так и подвижного лимбов.
20776. Устройство вертикально-сверлильного станка и его настройка на обработку отверстий 1.74 MB
  Станок 2Н135 рис. Стол 2 имеет Тобразные пазы для крепления тисков приспособлений или детали. Рис. Краткая техническая характеристика станка 2Н135 Размеры рабочей поверхности стола мм ширина х на длину 450x500 Наибольший диаметр сверления в стали мм 35 Конус Морзе шпинделя №4 Наибольшее вертикальное перемещение стола мм 300 Число ступеней частоты вращения шпинделя 12 Частота вращения шпинделя мин1 315; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1400 Число ступеней подач шпинделя 9 Подачи шпинделя мм об 01; 014; 02;...
20777. Ряды Динамики. Установление вида ряда динамики 1.63 MB
  Установление вида ряда динамики. Основная цель статистического изучения динамики коммерческой деятельности состоит в выявлении и измерении закономерностей их развития во времени. Это достигается посредством построения и анализа статистических рядов динамики.
20778. Индексный метод. Статистические индексы 262.5 KB
  Статистические индексы. Индексы широко применяются в экономических разработках государственной и ведомственной статистики. Индивидуальные и общие индексы. В зависимости от степени охвата подвергнутых обобщению единиц изучаемой совокупности индексы подразделяются на индивидуальные элементарные и общие.
20779. Выборочное наблюдение 1.05 MB
  Проведение исследования социально экономических явлений выборочным методом складывается из ряда последовательных этапов: 1 обоснование в соответствии с задачами исследования целесообразности применения выборочного метода; 2 составление программы проведения статистического исследования выборочным методом; 3 решение организационных вопросов сбора и обработки исходной информации; 4 установление доли выборки т. части подлежащих обследованию единиц генеральной совокупности; 5 обоснование способов формирования выборочной совокупности; 6...
20780. Изучение статистической связи 666.23 KB
  N 130 ПОЛОЖЕНИЕ О ПОРЯДКЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОТЧЕТНОСТИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Настоящее Положение разработано в соответствии с Законом Российской Федерации Об ответственности за нарушение порядка представления государственной статистической отчетности Временным положением о Государственном комитете Российской Федерации утвержденным Постановлением Президиума Верховного Совета РСФСР от 27 апреля 1991 года N 11171 и во исполнение постановления Верховного Совета Российской Федерации от 13 мая...
20781. Общая теория статистики 199.97 KB
  Отдельные объекты или явления образующие статистическую совокупность называются единицами совокупности. Например при проведении переписи торгового оборудования единицей наблюдения является торговое предприятие а единицей совокупности их оборудование прилавки холодильные агрегаты и т. Вариация это многообразие изменяемость величины признака у отдельных единиц совокупности наблюдения. Любое статистическое наблюдение осуществляется с помощью оценки и регистрации признаков единиц совокупности в соответствующих учетных документах.
20782. Калорифер воздушный распылительной сушильной установки 1.05 MB
  Поверхностные теплообменные аппараты, в свою очередь, делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах теплообмен между различными теплоносителями происходит через разделительные стенки.