42968

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

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Для охлаждения осветленного насыщенного щелока от 90 до 18–°C используется принцип самоиспарения, при котором испарение части растворителя – воды и охлаждение щелока достигается в результате кипения щелока под вакуумом. При этом растворный пар образуется за счет тепла самого щелока, температура которого понижается.

Русский

2013-11-01

1.03 MB

5 чел.

Федеральное агентство по образованию

Пермский государственный технический университет

Березниковский филиал

Кафедра технологии и механизации производств

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

на тему:

Расчет оборудования

для вакуум-кристаллизации

галургического хлорида калия на БКПРУ-1

Выполнил: студент гр. АТП-01(в)

Сингатуллина А.Р.

Проверил: ст. преподаватель кафедры ТМП

Демин Д.Ю.

г. Березники, 2005


СОДЕРЖАНИЕ

1. Задание

3

2. Введение

4

3. Технологический процесс

6

4. Материальный баланс

8

5. Тепловой баланс

19

6. Расчет основных конструктивных размеров

26

7. Вывод

31

8. Список используемой литературы

32


  1.  Задание

Произвести расчет вакуум-кристаллизационной установки для производства хлорида калия из сильвинита, по следующим исходным данным:

- расход щелока G0= 430,510 т/ч;

- содержание насыщенного щелока, поступающего на вакуум-кристаллизацию: 19,64% KCl и 16,82% NaCl;

  •  распределение температуры по ступеням.

ступени

Температура щелока, ºС

1

2

3

4

5

6

7

8

-65

9

-62

10

-55

11

-48

12

-42

13

-35

14

-24

Принимаем, что:

- теплоемкость щелока постоянна;

- растворимость хлорида калия равна концентрации насыщения;

- кристаллизуется чистый KCl без примеси NaCl.

Введение

Для охлаждения осветленного насыщенного щелока от 90 до 18–°C используется принцип самоиспарения, при котором испарение части растворителя – воды и охлаждение щелока достигается в результате кипения щелока под вакуумом. При этом растворный пар образуется за счет тепла самого щелока, температура которого понижается.

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

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

Вакуум создается за счет отсоса паро-воздушной смеси, образующейся при самоиспарении раствора, системой паровых эжекторов, установленных на конденсаторах. Система отсоса паровыми эжекторами несконденсированной паровоздушной смеси построена таким образом, что паровоздушная смесь перекачивается из последней в предшествующую. Из вспомогательного конденсатора паровоздушную смесь отсасывают поршневыми вакуум-насосами и через брызгоуловитель выбрасывают в атмосферу.

Осветленный щелок из отстойника засасывается в первый корпус ВКУ и далее перетекает по переточным трубам вместе с образующимися кристаллами KCl из одной ступени в другую. Из последней XIV ступени пульпа хлористого калия самотеком по барометрической трубе сливается в приемный бак. Растворенный пар из первых девяти ступеней конденсируется в поверхностных конденсаторах, нагревая при этом маточный щелок, направляемый на растворение сильвинита.

Конечное охлаждение щелока на ВКУ определяется вакууметрическим давлением паровоздушной смеси в XIV ступени, которое, в свою очередь, зависит от температуры и количества воды, поступающей на конденсацию растворного пара; поэтому режим работы ВКУ в зимних и летних условиях оказывается несколько отличным.

  1.  

Описание технологического процесса 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-кристаллизаторах, 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

H2O

,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 H2O 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.

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, %.

Расчет 1 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2292,2, при t=85С [7, табл. LVI]

  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.

Расчет 2 ступени

1. Количество испаренной воды

г = 2302,2, при t=80С [7, табл. LVI]

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).

Расчет 3 ступени

1. Количество испаренной воды

г = 2312,2, при t=77С [7, табл. LVI]

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).

Расчет 4 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2318,8, при t=74С [7, табл. LVI]

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 - х расч %; 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).

Расчет 5 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2325,8, при t=71С [7, табл. LVI]

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 - х расч %; 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).

Расчет 6 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2333 при t=68С [7, табл. LVI]

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).

Расчет 7 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2340,3, при t=65С [7, табл. LVI]

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).

Расчет 8 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2347,5, при t=62С [7, табл. LVI]

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).

Расчет 9 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2359,1, при t=55С [7, табл. LVI]

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).

Расчет 10 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2370, при t=50С [7, табл. LVI]

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).

Расчет 11 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2382,3, при t=43С [7, табл. LVI]

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).

Расчет 12 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2405,3, при t=36С [7, табл. LVI]

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).

Расчет 13 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2425,6, при t=25С [7, табл. LVI]

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).

Расчет 14 ступени

  1.  Количество испаренной воды

г = 2445,9, при t=18С [7, табл. LVI]

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)

-

-

H2O (раствор)

273546,05

241685,45

H2O (испаренная)

-

31860,6

Итого:

430510

430510

  1.  

Тепловой баланс ВКУ

Приход тепла

  1.  С щелоком

Q1 = 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

Q2 = 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

Q3 = Gм  Сщел tм,

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

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

tм –температура маточного щелока, ºС.

  1.  С кристаллизатом

Q4 = 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

Q5 = W r,

где W –количество испаренной воды, кг/ч;

r –удельная теплота парообразования, кДж/кг.

Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5 + Qпот,

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

Расчет 1 ступени

Приход:

Q1 = 430510· 2,94·89 = 1126,4·105 (кДж);

Q2 = 0, т.к. Qна 1-ой ступени = 0;

Расход:

Q3 = 428301,3·2,94·85 = 1070,4·105 (кДж);

Q4 = 0, , т.к. Qна 1-ой ступени = 0;

Q5 = 2208,7· 2292,2=50,7·105 (кДж);

1126,4·105 = 1070, ·105 + 50,7·105 + Qпот; Qпот=5,3·105 кДж (0,4%).

Расчет 2 ступени

Приход:

Q1 = 428301,3·2,94·84 = 1057,6·105 (кДж);

Q2 = 2441,3·141 =3,4·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 423672,2·2,94·80 =996,6·105 (кДж);

Q4 = 2441,3·0,6908·80 =1,5·105(кДж);

Q5 = 2187,8· 2302,2 = 50,5·105 (кДж);

1057,6·105 + 3,4· 105 = 996,6·105 +1,5· 105 + 50,5·105 + Qпот;

Qпот=12,4·105 кДж (1,1%).

Расчет 3 ступени

Приход:

Q1 = 423672,2· 2,94·80 = 996,6·105 (кДж);

Q2 = 2753,9·141 =3,8·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 419302,2·2,94·77 =949,3·105 (кДж);

Q4 = 2753,9·0,6908·77 =1,6·105(кДж);

Q5 = 1616,1·2312,2 = 37,5·105 (кДж);

996,6·105 + 3,8· 105 = 949,3·105 +1,6· 105 + 37,5·105 + Qпот;

Qпот=12·105 кДж (1,2%).

Расчет 4 ступени

Приход:

Q1 = 41932,3· 2,94·77 = 949,3·105 (кДж);

Q2 = 2515,8·141 =3,5·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 415191,5·2,94·74 =903,4·105 (кДж);

Q4 = 2515,8·0,6908·74 =1,5·105(кДж);

Q5 = 1594,9· 2318,8 = 37,1·105 (кДж);

949,3·105 + 3,5· 105 = 903,4·105 +1,5· 105 + 37,1·105 + Qпот;

Qпот=10,8·105 кДж (1,1%).

Расчет 5 ступени

Приход:

Q1 = 415191,5· 2,94·74 = 903,4·105 (кДж);

Q2 = 2615,7·141 =3,6·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 411001,3·2,94·71 =858,2·105 (кДж);

Q4 = 2615,7·0,6908·71 =1,4·105(кДж);

Q5 = 1574,5· 2325,8 = 36,5·105 (кДж);

903,4·105 + 3,6· 105 = 858,2·105 +1,4· 105 + 36,5·105 + Qпот;

Qпот=10,9·105 кДж (1,2%).

Расчет 6 ступени

Приход:

Q1 = 411001,3· 2,94·71 = 858,2·105 (кДж);

Q2 = 2589,3·141 =3,6·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 406858,2·2,94·68 =813,5·105 (кДж);

Q4 = 2589,3·0,6908·68 =1,3·105(кДж);

Q5 = 1553,8· 2333 = 36,4·105 (кДж);

,2·105 + 3,6· 105 = 813,5·105 +1,3· 105 + 36,4·105 + Qпот;

Qпот=10,6·105 кДж (1,2%).

Расчет 7 ступени

Приход:

Q1 = 406858,2· 2,94·68 = 813,5·105 (кДж);

Q2 = 2075·141 =2,9·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 403249,9·2,94·65 =771,3·105 (кДж);

Q4 = 2075·0,6908·65 =1,2·105(кДж);

Q5 = 1533,3· 2340,3 = 36,3·105 (кДж);

813,5·105 + 2,9· 105 = 771,3·105 +1,2· 105 + 36,3·105 + Qпот;

Qпот=7,6·105 кДж (0,9%).

Расчет 8 ступени

Приход:

Q1 = 403249,9· 2,94·65 = 771,3·105 (кДж);

Q2 = 2903,4·141 =4,0·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 398831,4·2,94·62 =727,2·105 (кДж);

Q4 = 2903,4·0,6908·62 =1,4·105(кДж);

Q5 = 1515,1·2347,6 = 35,9·105 (кДж);

771,3·105 + 4,0· 105 = 727,2·105 +1,4· 105 + 35,9·105 + Qпот;

Qпот=10,8·105 кДж (1,3%).

Расчет 9 ступени

Приход:

Q1 = 398831,4· 2,94·62 = 727,2·105 (кДж);

Q2 = 4666,3·141 =6,5·105 (кДж);

Расход:

Q3 = 390685,8·2,94·55 =631,9·105 (кДж);

Q4 = 4666,3·0,6908·55 =1,9·105(кДж);

Q5 = 3479,3· 2359,1 = 82,2·105 (кДж);

727,2·105 + 6,5· 105 = 631,9·105 +1,9· 105 + 82,2·105 + Qпот;

Qпот=17,7·105 кДж (2,4%).

Расчет 10 ступени

Приход:

Q1 = 390685,8· 2,94·55 = 631,9·105 (кДж);

Q2 = 4024,1·141 =5,6·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 384239,1·2,94·50 =565,3·105 (кДж);

Q4 = 4024,1·0,6908·50 =1,5·105(кДж);

Q5 = 2422,6· 2370,6 = 57,9·105 (кДж);

631,9·105 + 5,6· 105 = 565,3·105 +1,5· 105 + 57,9·105 + Qпот;

Qпот=12,8·105 кДж (1,9%).

Расчет 11 ступени

Приход:

Q1 = 384239,1· 2,94·48 = 542,2·105 (кДж);

Q2 = 5494,6·141 =7,7·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 376373,5·2,94·43 =475,9·105 (кДж);

Q4 = 5494,6·0,6908·43 =1,7·105(кДж);

Q5 = 2371 · 2382,3 = 56,9·105 (кДж);

542,2·105 + 7,7· 105 = 475,9·105 +1,7· 105 + 56,9·105 + Qпот;

Qпот=15,4·105 кДж (2,7%).

Расчет 12 ступени

Приход:

Q1 = 376373,5· 2,94·42 = 464,7·105 (кДж);

Q2 = 5043,4·141 =7,1·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 368569,9 ·2,94·36 =391,3·105 (кДж);

Q4 = 5043,4·0,6908·36 =1,4·105(кДж);

Q5 = 2760,2 · 2405,3 = 66,6·105 (кДж);

464,7·105 + 7,1· 105 = 391,3·105 +1,4· 105 + 66,6·105 + Qпот;

Qпот=12,5·105 кДж (2,4%).

Расчет 13 ступени

Приход:

Q1 = 368569,9· 2,94·35 = 379,2·105 (кДж);

Q2 = 6929,1·141 =9,7·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 357173,5·2,94·25 =262,7·105 (кДж);

Q4 = 6929,1·0,6908·25 =1,4·105(кДж);

Q5 = 4467,3· 2425,6 = 108,7·105 (кДж);

379,2·105 + 9,7· 105 = 262,7·105 +1,4· 105 + 108,7·105 + Qпот;

Qпот=16,1·105 кДж (3,9%).

Расчет 14 ступени

Приход:

Q1 = 357173,5· 2,94·24 = 252,0·105 (кДж);

Q2 = 4714,7·141 =6,6·105 (кДж).

Расход:

Q3 = 349882,8·2,94·18 =185,8·105 (кДж);

Q4 = 4714,7·0,6908·18 =0,7·105(кДж);

Q5 = 2576· 2445,9 = 63,2·105 (кДж);

252,0·105 + 6,6· 105 = 185,8·105 +0,7· 105 + 63,2·105 + Qпот;

Qпот=8,9·105 кДж (3,4%).

Сводная таблица теплового баланса

Приход

Расход

статья

кДж

статья

кДж

1. С горячим

насыщенным

осветленным щелоком

Q1 = Gщел  Сщел t н

1126,4105

1. С маточным

щелоком

Q3 = Gм  Сщел tм 

185,8105

  1.  Теплота

кристаллизации KCl

Q2 = Gкр  qкр

68,7105

  1.  С кристаллизатом

Q4 = Gкр  Скр t кр

6,2105

  1.  С паром

Q5 = ΣW r

756,4105

Итого

1195,1105

948,4105

4. Тепловые потери Qпот

246,7105

  1.  

Расчет основных конструктивных размеров

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

Предложено  для расчета использовать следующую формулу:

где V –объем парового пространства, м3;

D –диаметр вакуум-кристаллизатора, м;

φ –относительный свободный объем надрастворного пространства, равный обычно 0,7. [1]

Объем парового пространства можно вычислить по формуле^

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

ρп –плотность пара, кг/м3 (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.

Расчет 1 ступени

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 м3.

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

Материал –сталь 3, изолирован диатомовым кирпичом.

Расчет 2 ступени

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 м3.

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/м3

Объем парового пространства, м3

Минимальная длина ступени, м

III

,1

,2519

,83

,37

IV

,9

0,2826

,61

,33

V

1574,5

,2154

,09

,42

VI

,8

,1979

,24

,45

VII

,3

,1832

,39

,48

VIII

,1

,1363

,18

0,64

IX

,3

,1095

,08

,84

X

,6

,0873

,93

,60

XI

,0795

,81

,58

XII

,2

,0419

,82

,8

XIII

,3

,0304

,99

,5

XIV

2576,0

0,0219

,61

,8

Принимаем  следующие размеры корпусов для ВКУ:

1. Для ступеней IIIV принимаем один вакуум-кристаллизатор

D = 3 м, L = 8 м. Вместимость 61 м3. 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 – 50/115 (i=45,5; 16 об/мин).

2. Для ступеней VIVII принимаем один вакуум-кристаллизатор

D = 3 м, L = 8 м. Вместимость 61 м3. 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 – 50/115 (i=45,3; 16 об/мин).

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

D = 3 м, L = 8 м. Вместимость 61 м3. 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 – 50/115 (i=45,3; 16 об/мин).

4. Для ступеней XIXII принимаем один вакуум-кристаллизатор

D = 3 м, L = 12 м. Вместимость 92 м3. 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 м3 (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 – 50/115 (i=45,3; 16 об/мин).


  1.  Вывод

Был выполнен расчет  вакуум –кристаллизационной установки для производства хлорида калия из сильвинита. Рассчитаны  материальные и тепловые балансы. Подобраны соответствующие размеры  для корпусов установки.

В результате расчета теплового баланса ВКУ получилось значительное расхождение между приходом и расходом тепла. Это можно объяснить несколькими причинами: во-первых, масштабы производства очень велики, это могло повлечь неточность технологического расчета; во-вторых, часть потерь тепла могла произойти из-за негерметичности теплоизоляции основных корпусов, трубопроводов и др.

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: Высшая 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

46994. СТРАТЕГИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ 43.1 KB
  Участники процесса стратегического управления Генеральный директор на фирме как капитан корабля является самым влиятельным и ответственным менеджером по стратегии. Вицепрезиденты по производству маркетингу финансам кадрам и другие функциональные руководители тоже несут ответственность за разработку и осуществление стратегии. Функциональные руководители принимают деятельное участие в предложении в разработке ключевых направлений общей стратегии работая вместе с исполнительным директором и добиваясь выработки консенсуса они повышают...
46995. Бюджетирование и контроль деятельности центров ответственности 36.39 KB
  Расходы УОК делятся на постоянные и переменные. К постоянным относятся арендные платежи командировочные расходы расходы на проведение семинаров съездов почтовые представительские издержки и другие. Переменные расходы УОК фонд оплаты труда ФОТ с налогами закупка материалов оплата услуг сторонних организаций. расходы.
46996. Работа редактора над научно-популярным изданием 43 KB
  Работа редактора над научно-популярным изданием Научно-популярное издание издание которое содержит сведения о теоретических и или экспериментальных исследованиях и предназначено для популяризации и пропаганды основ и достижений науки и техники культуры и результатов прикладной деятельности среди широких масс читателей в доступной для них форме. Тематика научно-популярных изданий может быть весьма широкой. В общем предметом содержания научнопопулярного издания можно считать все что имеет отношение к науке и научным исследованиям. Целевое...
46998. Предмет и содержание курса «История Беларуси». Основные подходы к изучению истории 43.26 KB
  Кроме пашни древнее население Беларуси имело огороды и сады . 4 Экономическое развитие и социальные отношения в Беларуси в 1416 вв. На территории Беларуси продолжается процесс формирования и совершенствования феодальных отношений.
47000. Защитное заземление 43.35 KB
  Защитное заземление (рис. 6) - это преднамеренное электросоединение металлических нетоковедущих частей ЭУ или другого электрооборудования (ЭО), которые могут оказаться под U, с заземляющим устройством (ЗУ). Его применяют в электросетях с изолированной нейтралью U до 1 кВ