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

35180. Сетевое администрирование на основе Microsoft Windows Server 2003 8.93 MB
  В рамках курса предполагается изучение базовых понятий сетевого администрирования и стека протоколов TCP IP рассмотрение эффективных решений задач управления пользователями и ресурсами сети освоение основных приемов и инструментов мониторинга компьютерной сети овладение базовыми средствами обеспечения безопасности сети. Цель задачи и объекты сетевого администрирования Решение данных задач осуществляется применительно к трем группам объектов: серверы – компьютеры предоставляющие доступ к ресурсам сети и посредством которых системный...
35181. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДЫ 2.18 MB
  Обычный урок В начале урока – проверка Д З в виде контрольной работы или устного ответа и конспектов Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине Операционные системы Основные понятия и определения ОС. Ресурсы вычислительной системы их классификация. Управление оперативной памятью вычислительной системы.
35182. Информатика и сетевое администрирование 232 KB
  Узел составной сети имеющий IPадрес называется хост host. Локальный адрес это адрес присвоенный узлу в соответствии с технологией подсети входящей в составную сеть. IPадрес состоит из двух логических частей номера подсети ID подсети и номера узла ID хоста в этой подсети. При передаче пакета из одной подсети в другую используется ID подсети.
35183. Правовые информационные системы. ПИС 174 KB
  В чем состоит официальное опубликование документа Под официальным опубликованием НПА следует понимать помещение полного текста документа в специальных изданиях признанных официальными действующим законодательством. Как получить доступ к правовым документам регионов России Для профессиональной деятельности наряду с федеральным законодательством необходимы и акты субъектов Федерации. Это существенно более простые по сравнению с профессиональными системами продукты позволяющие пользователям Интернет при необходимости ознакомиться с...
35184. Проблема первоначала у представителей идеализма в античности 74 KB
  Изложите учения о первоначале в философии античных атомистов Какое значение имело это учение в истории развития философии и науки 1. В истории философии материализм как правило был мировоззрением передовых классов и слоев общества заинтересованных в правильном познании мира в усилении власти человека над природой. Первые учения материалистов появились вместе с возникновением философии в рабовладельческих обществах древней Индии Китае и Греции – за несколько веков до н.Исходной точкой развития античной философии был философский...
35185. Сопоставьте особенности буржуазных революций в США и Японии. Как решался аграрный вопрос в США и почему он оказался не под силу Японии 69 KB
  Процесс огораживания лишал земли английских крестьян которые искали потерянную землю за океаном. Владелец земли не мог уследить за тем кто проживает на его территории так как она была слишком велика и владелец проживал в Англии. 2 В средней группе колоний расположенных в зоне прерий развивается сельское хозяйство фермерского типа так как земли были очень плодородные. Первая группа противоречий касалась земли.
35186. Реформы Александра II и отмена крепостного права 68 KB
  Происходит заметное оживление либерально-оппозиционного движения среди тех слоев дворянства, которые считали необходимым не только отменить крепостное право, но и создать общесословные выборные органы управления, учредить гласный суд, ввести гласность вообще, провести преобразования в сфере просвещения и т. д.
35187. СССР в период «перестройки» (1985-1991 гг.) 81.5 KB
  Архангельске Контрольная работа по дисциплине: История отечества На тему: СССР в период перестройки 19851991 гг. в России как и в целом СССР стали происходить серьёзные изменения. СССР в период перестройки В марте 1985 года после смерти К. Руководство взяло курс на активизацию внутренний и внешний политики СССР на восстановление и укрепление авторитета партии и государственной власти внутри общества и на международной арене.
35188. Культура Киевской Руси 117 KB
  Материальная и духовная культура. Культура Киевской Руси. Смысл и назначение культуры и культурологии Слово культура является одним из наиболее употребляемых оно знакомо каждому из нас но мало кто возьмется объяснять что такое культура с теоретической и научной точки зрения. У большинства людей культура ассоциируется с воспитанностью образованностью интеллигентностью.