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

4 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

23415. Дослідження роботи дешифратора (демультиплексора) 271 KB
  Мета роботи: Ознайомитися з роботою дешифратора демультиплексора у різних режимах роботи. Практично перевірити таблиці істиності дешифратора демультиплексора. Зібрати схему для дослідження дешифратора 3х8 в основному режимі за рис.
23416. Дослідження роботи мультиплексора 314.5 KB
  Мета роботи: Ознайомитися з роботою мультиплексора у різних режимах роботи. Практично перевірити таблиці істиності мультиплексора. Зібрати схему для дослідження мультиплексора за рис.
23417. Дослідження роботи суматора 375 KB
  Мета роботи: Ознайомитися з роботою суматора у різних режимах роботи. Практично перевірити таблиці відповідності суматора. Зібрати схему для дослідження 4розрядного суматора за рис.
23418. Исследование работы оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 948 KB
  Матрица состоит из 16 ячеек памяти mem_i. Схема элемента матрицы одной ячейки памяти приведена на рис. Каждая ячейка памяти адресуется по входам XY путём выбора дешифраторами адресных линий по строкам Ах0Ах3 и по столбцам Ау0Ау3. При этом в выбранной ячейке памяти срабатывает двухвходовой элемент И U1 рис.
23419. Дослідження роботи логічних елементів «НІ», «І», «І-НІ», «АБО», «АБО-НІ» 474 KB
  В цій схемі два двопозиційні перемикачі А і В подають на входи логічної схеми І рівні 0 контакт перемикача в нижньому положенні або 1 контакт перемикача у верхньому положенні. Подайте на входи схеми всі можливі комбінації рівнів сигналів А і В і для кожної комбінації зафіксуйте рівень вихідного сигналу Y. Заповніть таблицю істинності логічної схеми І 7408. Подайте на входи схеми всі можливі комбінації рівнів вхідних сигналів і спостерігаючи рівні сигналів на входах і виході за допомогою логічних пробників заповніть таблицю істинності...
23420. Дослідження роботи тригерів 74.5 KB
  Зберіть схему рис. Увімкніть схему. Послідовно подайте на схему наступні сигнали: S=0 R=1; S=0 R=0; S=1 R=0; S=0 R=0. Зберіть схему рис.
23421. Дослідження роботи лічильників 107.5 KB
  Дослідження лічильника що підсумовує. Подаючи на вхід схеми тактові імпульси за допомогою ключа С і спостерігаючи стан виходів лічильника за допомогою індикаторів складіть часові діаграми роботи лічильника що підсумовує. б Визначте коефіцієнт перерахунку лічильника. Зверніть увагу на числа сформовані станами інверсних виходів лічильника.
23422. Дослідження роботи регістрів 172 KB
  Завантаження інформації в регістр провадиться синхронно з позитивним перепадом тактового імпульсу якщо на входах М N є напруги низького рівня логічного 0. Якщо на одному із цих входів напруга високого рівня після приходу позитивного тактового перепаду в регістрі повинні залишитися попередні дані. Якщо на входи G2 G1 подано напругу активного низького рівня дані що утримуються в регістрі відображаються на виходах 1Q.4Q присутність хоча б однієї напруги високого рівня на входах дозволу G2 і G1 викликає Z стан розмикання для вихідних...
23423. Виртуальная компания – реальность XXI века 120.12 KB
  Для участников виртуальной организации присущи не только определенные роли но и статусы. Статус гарантирует предоставление возможности по доступу к контенту различный уровень анонимности конформность поведения определенных участников виртуальной компании групповую идентичность. Принципы формирования виртуальных компаний[1] Управление виртуальной компанией базируется на представлениях инициаторов проекта работодателей разработчиков. Архитектура сети выбирается с учетом максимальной эффективности деятельности виртуальной компании в...