 |  |
|
TEMA DE PROIECT
Pentru x=1, y=0,001, z=0,001, z`=0,001, u=0,001
Sa se dimensioneze o fabricaa de acid azotic cu o capacitate de 100.000 + x tone /an. Se va folosi ca materie prima NH3 de concentratie 9 + y
Date - capaciatea fabricii = 100.003 tone/an
- concentratia HNO3= =
concentratia de NH3 = 9+0,3= 9,3 %
gradul de oxidare al NH3 la NO = 0,97+0,003=0,973
gradul de oxidare al NO la NO2 = 0,98+0,003= 0,983
gradul de oxidare al NO2 =0,99+0,003=0,993
I.BAZELE TEORETICE ALE FABRICARII HNO3
Reactiile principale sunt:
4NH3 +5O2 → 4NO + 6H2O (1)
4NH3 +4O2 → 2N2O + 6H2O (2)
4NH3 +3O2 → 2N2 + 6H2O (3)
Reactii secundare:
2NH3 → N2+ 3H2 (4)
2NO → N2 +O2 (5)
4NH3 + 6NO → 5N2 + 6H2O (6)
Echilibrul celor 3 reactii este complet deplasat spre dreapta, ceea ce inseamna ca reactiile sunt ireversibile pentru domeniul de temperatura 500-1000oC. Concluzia ar fi ca amoniacul se poate transforma complet in produsi finiti.
Oxidarea amoniacului dupa prima reactie se poate face cu ajutorul catalizatorilor. In domeniul de temperatura 660-10000C catalizatorul folosit poate fi: platina sau aliaje din platina.
Oxidarea catalitica a amoniacului este un process ce consta din mai multe faze:
difuzia substantelor reactante la suprafata catalizatorului
adsorbtia activa a O2
interactiunea chimica a moleculelor activate adsorbite cu una sau mai multe molecule aflate in stratul adsorbant
desorbtia produsilor de reactie de la suprafata catalizatorului
difuzia produsilor de reactie in volumul gazos
Pe suprafata catalizatorului se mai formeaza si produsi intermediari. Acestia pot fi: imida, diimida, amida, nitroxil, hidroxil amina.
Gradul de transformare a amoniacului in NO depinde de:
catalizatorii folositi
temperatura
compozitia amestecului gazos
viteza amestecului gazos
timpul de contact
presiunea
constructia aparatului de contact
Catalizatori folositi la oxidarea NH3
a) compozitia catalizatorilor
Se folosesc catalizatori platinici cu urmatoarele caracteristici:
scumpi
selectivitate mare
activitate indelungata
stabilitate chimica ridicata
rezistenta mecanica buna
se aduc usor la temperatura de regim
permit obtinerea unui grad inalt de transformare a NH3 in oxizi de azot
Catalizatorii din platina se folosesc sub forma de site ceea ce duce la o suprafata mare a catalizatorului si la un consum relativ mic de platina.
Gradul de transformare a NH3 in NO este influentat de numarul sitelor.
Presiunea atmosferica se foloseste pentru 2-4 site catalitice, pentru o presiune de 5-7 atm se folosesc 12 site iar pentru 8-9 atm se folosesc 18-20 site.
b) pierderile de catalizator si recuperarea lor
Pierderile de catalizatori sunt pierderi mecanice sub forma de pulbere si pierderi chimice sub forma de compusi volatili ai platinei antrenati de gazele de reactie.
Pierderile de catalizator sunt influentate de:
compozitia catalizatorului
temperatura de lucru
presiunea
durata de fictiune
forma catalizatorului
viteza curentului gazos
prezenta impuritatil
Pentru un catalizator de aceeasi compozitie pierderile sunt cu atat mai mari cu cat temaperatura de contact este mai ridicata, creste cu marirea presiunii amestecului gazos. Pierderile sunt foarte mari la primele si la ultimele site.
Recuperarea platinei prin aliere cu Ag depus intr-o masa de adsorbtie se foloseste la o temperatura mai mica de 650oC.
Pentru recuperarea platinei prin aliere cu Au sau Ag, gazele obtinute la oxidarea NH3 trec peste un strat care are Au sau aliaj bogat (600-700oC) apoi peste un strat de Ag sau aliaj (500-600oC).
Randamentul de recuperare depinde de numarul de site Au-Ag, la presiune mica pentru o singura sita randamentul este de 60-70%, la presine medie pe doua site randamentul este de 60-65%, la presiune ridicata pe 6-7 site randamentul este de 37-42%.
La recuperarea Pt cu vata de sticla se folosesc filter cu vata se sticla asezate pe conducta de evacuare a gazelor nitroase si pe conducta de acid.
Procedeul Hereules-Beker foloseste o tesatura de sticla sau un filtru ceramic pentru retinerea Pt din curentul gazos. Filtrele mecanice retin 25-30%. Nu se folosesc la presiuni mari.
La recuperarea Pt cu var( procedeul DSW) se foloseste un strat de CaO asezat dupa catalizator( bucati de marmura de 3-5 mm sau 7-10 mm) avand un randament de recuperare de 70-94%. Se foloseste CaO de inalta puritate avand un randament de 90%. O tona de var poate retinepeste 3kg de Pt si Pd .
c) otravirea si regenerarea sitelor de catalizatori
In aerul enzimelor se gasesc: acetilena, hidrogen fosfat, monoxid de carbon, vapori de apa, praf (1,5-25,5 mg/m3). Acetilena si hidrogenul fosfat otravesc catalizatorul ireversibil. CO creste temperatura panzei catalitice si mareste coroziunea ei. Vaporii de apa nu reduc activitatea catalitica dar maresc coroziunea.
NH3 sintetic poate avea impuritati mecanice, uleiuri lubrifiante, substante rasinoase, grasimi.
Regenerarea se face in functie de amestecul de aer-NH3. Pentru un sistem ce lucreaza la presiuni mari regenerarea se face la 12-20 zile de functionare, pentru un sistem ce lucreaza la presiunea atmosferica regenerarea se face la 2-6 luni iar in cazul unei purificari bune a gazului sitele se regenereaza o data pe an.
Regenerarea panzelor se face in bai de cuart sau portelen, se spala cu apa pentru indepartarea impuritatilor apoi se pun in solutie de HCl 10-15% care se incalzeste la 60-80oC.
Conditii de temperatura in procesului de oxidare catalitica a NH3
Ridicarea temperaturii duce la cresterea grupei de transformare a NH3 in NO. Odata cu cresterea temperaturii se formeaza pe suprafata catalizatorului o cantitate mai mare de NO si selectivitatea oxidarii se deplaseaza in sensul formarii NO. temperatura pana la care se incalzeste catalizatorul in procesul de oxidare este direct proportionala cu cantiatea de NH3 din amestecul gazos.
Δt= Q/mc
Q-caldura de reactie, KJ
m-masa gaz dupa oxidarea NH3
c-caldura specifica medie a gazului
Cantitatea de caldura care se degaja la oxidarea unui mol de NH3 este egala cu diferenta dintre caldura care se degaja la oxidarea unui mol de NH3 pana la azot elementar si caldura de formare a NO.
Compozitia amestecului gazos supus oxidarii
a) capacitatea de explozie
Capacitatea de explozie este capacitatea amestecurilor supuse oxidarii de a exploda in contact cu o falcara la un anumit raport al compusilor.
Limita inferioara de explozie este concentratia cea mai mica in NH3 la care amestecul poate exploda la aprindere.
Limita superioara de explozie este continutul cel mai mare in NH3 la care amstecul mai are capacitatea de a exploda.
Limitele de explozie ale amestecului NH3-aer, NH3-O2 depind de:
forma si dimensiunea aparatului
temperatura si presiunea de lucru
directia flacarii NH3 care se oxideaza
prezenta unor substante straine in amestecul de gaze
La
amestecul NH3-aer limita superioara de exlozie este
Viteza reactiei de oxidare a NH3
Gradul de transformare a NH3 in NO depinde si de viteza curentului gazos sau de marimea inversa a timpului de contact.
Timpul de contact se calculeaza:
τ=
, s
d-diametrul sitelor catalitice, cm
m-nr. de ochiuri, cm2
p-presiunea gaz, atm
V0- viteza volumetrica a gazului in conditii normale, m2/s
T-temperatura contact , K
q la presiune obisnuita:
τ=
H-solicitarea catalizatorului, kgNH3/m2*24h
q la presiune ridicata:
=
q sita standard:
=
H,-solicitarea catalizatorului, kgNH3/kg Pt*24h
γ-masa 1m2sita, kg/m2
Practice se foloseste un timp de contact mai mic (10-4, 10-3s) si o viteza a curentului de gaz mai mare decat cea a gradului de transformare a NH3 in NO. Productivitatea aparatului creste cu scaderea timpului de contact.
Prin solicitarea catalizatorului se intelege cantitatea de NH3 oxidata in unitatea de timp pe unitatea de suprafata sau pe unitatea de masa a sitelor catalitice(kg/m2*24h sau kg/g*24h)
Cu cat creste solicitarea catalizatorului , pentru aceeasi temperatura, gradul de transformare scade.
Reactia principala de oxidare a monoxidului de azot la bioxid de azot este:
NO+0,5O2↔NO2
Paralel cu acesta reactie pot avea loc reactii de asociere a oxizilor de azot:
NO+ NO2↔N2O3
2NO2↔N2O4
Oxidarea in faza gazoasa a NO la NO2 este o reactie exoterma cu micsorare de volum iar echilibrul se va putea deplasa in sens favorabil prin cresterea presiunii si scaderea temperaturii.
O mare influenta asupra vitezei de oxidare o are solubilitatea celor doi reactanti, determinata de concentratiile acestora in faza gazoasa, de concentratia acidului azotic si de temperatura
Reactiile oxizilor de azot cu apa
2NO+H2O↔HNO3
N2O4+H2O↔ HNO3+ HNO2
N2O3+ H2O↔2HNO3
Reactiile oxizilor de azot cu apa au loc in faza lichida, fiind precedate de o etapa de transfer de masa si de reactiile de descompunere sau de oxidare ale acidului azotos.
3HNO3↔HNO3+2NO+ H2O
4NO2+0,5O2↔HO3
II.STUDIUL COMPARATIV AL TEHNOLOGIILOR DE FABRICARE A HNO3
a) Instalatii la presiune scazuta
Aceasta instalatie prezinta avantajul realizarii oxidarii amoniacului in conditii avantajoase, caracterizandu-se prin pierderi de platina reduse.
Oxidarea si absorbtia gazelor nitroase se desfasoara mai greu. Se obtine un acid de concentratie redusa si gaze nitroase reziduale concentrate.
b) Instalatii la presiuni moderate
Se utilizeaza o presiune nominala ce conduce la echilibrarea avantajelor si dezavantajelor provocate in cele 2 etape.
Cresterea presiunii contribuie la cresterea productivitatii instalatiilor si imbunatatirea schimburilor de caldura deci posibilitatea de recuperare a acestora.
c) Instalatii la presiune inalta
Oxidarea amoniacului are loc la 710 atm si o temperatura de 900-920oC.
Procedeul prezinta avantaje in partea de prelucrare a gazelor nitroase, datorita vitezei mari a reactiilor si a procesului de absorbtie. Se obsine un acid de concentratie 60-65% HNO3 si gaze nitroase diluate sub 0,1%.
Un avantaj important este consumul de energie scazut. Acest avantaj povine din eficienta recuperarilor de caldura datorita presiunii ridicate a gazelor, ceea ce le confera o densitate si o vascozitate mere deci un coefficient de transmitere a caldurii ridicat.
d) Instalatii la presiuni mixte
Dezavantajul principal al acestor instalatii consta in etapa de comprimare a gazelor nitroase, turbocompresorul avand o constructie pretentioasa datorita mediului coroziv in care lucreaza.
Un alt dezavantaj il reprezinta costul ridicat al comprimarii gazelor nitroase.
Acest procedeu se caracterizeaza prin utlizarea unui amestec aer-NH3 cu 10,2% NH3 si realizarea procesului de oxidare la presiunea atmosferica si 800oC utilizand catalizator platina-rodiu.
Oxidarea catalitica a amoniacului are loc la presiunea atmosferica ceea ce permite obtinerea unui randament de oxidare de 96,9% si un consum redus de platina de 50 mg/t acid azotic 100%.
Oxidarea si absorbtia au loc la o presiune de 3,5 atm ceea ce permite folosirea unei instalatii compacte cu un randament de absorbtie de 99,45% si un continut de oxizi de azot de 2000 ppm in gazele reziduale.
Comprimarea aerului si a gazelor nitroase se face separate. Aerul se comprima cu ajutorul unei turbosuflante iar gazele nitroase cu ajutorul unui turbocompresor. Pentru recuperarea caldurii de reactie este necesar un cazan recuperator care produce abur energetic de 40 atm si 450oC livrat in sistemul platformei.
Diversele pompe necesare sunt actionate de mooare electrice.pentru eliminarea caldurilor de reactie nerecuperabile se foloseste apa de racire recirculata in cantiatate de 200m3/t acid azotic 100%.
Amoniacul necesar procesului de oxidare se obtine din ammoniac lichid prin evaporare la 20oC pana la 6oC in vaporizatorul de ammoniac.
Amoniacul folosit este ammoniac
gazos alimentat prin intermediul unui gazometru care mentine presiunea
Amestecul necesar oxidarii amoniacului are o umiditate de 25% si este separat din atmosfera cu ajutorul unei turbosuflante pe aspiratia careia este montat un filtru dublu de aer. Amestecul format este trecut printr-un filtru care are rolul de a asigura o retinere inaintata a particulelor mecanice. Amestecul filtrat este preincalzit cu ajutorul gazelor nitroase ce parasesc sistemul. Din preincalzitor amestecul intra in elementele de ardere pe la partea superioara si trece de sus in jos printr-un sistem de distributie ajungand pe cele trei site ale catalizatorului.
Prin recuperarea caldurii gazelor nitroase se obtine abur supraincalzit de 40 atm si 450oC acesta preincalzeste amestecul aer- NH3.
Acidul produs , cu concentratia de 49,1% este denitrat prin sulfonare cu aer, gazele rezultate fiind reintroduse in circuit.
Fluxul tehologic al acestei instalatii prezinta intre etapa de obtinere a gazelor nitroase prin oxidarea NH3 si etape de prelucrare a acestora prin absorbtia acida, o etapa de comprimare a gazelor nitroase.
Comprimarea se realizeaza cu un turbocompresor din otel, de la presiunea de 1 atm pana la 3,5 atm.
Oxidarea NH3 fiind la presiune atmosferica temperatura sitelor e relativ redusa, 800oC gazele nitroase obtinute cu 11% NO fiind racite in cateva trepte.
Ultima treapta de racire, in spalator-racitor, are si rol de a purifica gazele nitroase de impuritati ce s-ar acumula in turbocompresor.
Absorbtia are loc intr-o coloana cu taler, gazele nitroase reziduale fiind reincalzite in vederea recuperarii energiei de comprimare, prin recuperarea caldurii degajate la comprimare, precum si la oxidarea oxizilor de azot.
Instalatia functioneaza in partea de obtinere a gazelor nitroase la presiuni de 40 atm, iar in partea de absorbtie la 10 atm. Obtinerea amestecului
aer-NH3 se caracterizeaza printr-o retinere avansata a impuritatilor din gaze, prin filtrari avansate. Acesta purificare a reactantilor contribuie la scaderea cantitatii de platina, antrenata de pe sitele de catalizatori.
Oxidarea in faza lichida a NO in doua trepte de presiune prin stropirea cu acid de 55% respective 67% HNO3. Inaintea oxidarii la joasa presiune gazele nitroase se dilueaza cu aerul rezultat din degajorul de acid. Absorbtia avand loc la la presiune mare 10 atm rezulta un acid concentrat 60% HNO3 si gaze diluate sub 0,1%.
Acidul rezultat trece printr-un ventil de reglare a nivelului la baza coloanei, in degazorul de acid, unde cu ajutorul aerului se desoarbe NO2 dizolvat. Aerul aspirat din atmosfera trece in contracurent cu acidul si amestecul de aer si NO format este aspirat in compresorul de gaz. Din coloana de degazare, HNO3 se introduce in rezervoarele de depozitare.
Cazanele recuperatoare sunt alimentate cu apa demineralizata degazata termic cu ajutorul aburului de 6 atm si tratate chimic in rezervoarele degazorului. Din aceste rezervoare apa de alimentare a cazanelor este aspirata de pompele de alimentare, care ridica presiunea la 75atm. Cu aceasta presiune si temperatura de 100oC intra in preincalzitorul de apa unde cu ajutorulaburului de 6 atm se incalzeste la 130oC. Apa de alimentare parcurge sistemul cazan-recuperator format din: economozor, fierbator, instalatie de recuperare a emulsiei apa-abur unde are loc separarea aburului ce trece prin incalzitor obtinandu-se abur energetic de 40 atm si 450oC.
Apa de incalzire recirculata este utilizata pentru racire in separatoarele coloanei si racitoarele spalatoare, racirea lagarelor motoarelor eletrice, a pompelor suflantei si racitorului de ulei de la compresor.
In urma procedeului Ghiap se obtine acid azotic de concentratie 51,6%.
III.BILANT DE MATERIALE
Reactiile care stau la baza procesului tehnologic de obtinere a HNO3 sunt:
NH3 + 5/2O2↔ NO + 3/2H2O
NH3 + 3/4O2↔ 1/2N + 3/2H2O
NO + 1/2O2 ↔ NO2
NO2 + 1/3H2O ↔ 2/3 HNO3 + 1/3NO
3N2O4 +2H2O ↔ 4HNO3 + 2NO
Intrarii: NH3, umiditate, aer (N2, O2 )
Iesirii: HNO3, NO, apa, NH3 nereactionat, NO nereactionat, N2 (inert)
Compozitia aerului: 79%N2 si 21%O2.
CALCULUL DEBITELOR DE MATERII PRIME
Intrarii: oxidatorul de amoniac
Se considera 325 zile lucratoare iar M HNO3 = 63
Concentratia acidului azotic se calculeaza cu relatia:
CHNO3 = 55+0.1*n
CHNO3 = 55,3
[1]
[2]
[3]
Atunci calculam numarul de moli de NO2:
3 moli NO2 . . . . . . . . . ..DNO2
2 moli NO2 . . . . . . . . . .. x
= 113,33 kmol/h= DNO2(t)
[4]
Umiditatea amoniacului este de 0,2%
Debitul de apa din ammoniac se calculeaza astefel:
[5]
DNH3 = DNO(t) - DH2O din NH3
DNH3 =174,72 - 0,349 = 174,371 
Se cunaste ca in amestecul initial amoniac-aer avem concentratia amoniacului data in tema de proiect si se calculeaza debitul initial molar ammoniac - aer.
Continutul in apa sub forma de vapori a aerului se poate calcula stiindu-se umiditatea relative a aerului (25%).
[7]
X = 0,0048976 kg apa/ kg aer curat
unde:
X = grad de umezeala [kg apa/kg aer curat]
ρ = 0,25 - umezeala relative a aerului
p = 1 atm - presiunea atmosferica
Psat = 0,03125 atm - presiunea vaporilor apa saturate la t = 250C
Dae-umed = DNH3 -aer -DNH3
Dae-umed = 1874,956 - 174,371 = 1700,585 kmol aer umed/ h
DEBITE MASICE
[10]
[11]
Daer-uscat = Daer-umed - Dapa(vap) [12]
Daer-uscat = 1700,582 - 13,3107 = 1687,274 [kmol/h]
[13]
DH2O(t) = DH20(VAP) +DH2O din NH3
DH2O(t) = 13,3071 - 0,349 = 12,9581 [kmol/h]
DEBIT MASIC:
NH3 : GNH3 = 174,371*17 = 2964,307 kg/h
N2 : GN2 = 1332,946 * 28 = 37322,488 kg/h
O2 : GO2 = 354,327 * 32 = 11338,468 kg/h
H2O : GH2O = 12,9581 * 18 = 233,246 kg/h
DEBITE VOLUMETRICE:
NH3 : VNH3 = 174,371*22,4 = 3905,9104 N*m3/h
N2 : VN2 = 1332,946 * 22,4= 29857,9904 N*m3/h
O2 : VO2 = 354,327 * 22,4 = 7936,9248 N*m3/h
H2O : VH2O = 12,9581 * 22,4 = 290,262 N*m3 /h
CONCENTRATIA % :
NH3 : 
N2 : 
O2 : 
H2O : 
BILANT TOTAL LA IESIRE
I . 4NH3 + 5O2 ↔ 4NO + 6H2O ηox NH3 = 0,973
DNH3 iesire = DNH3 intrare * ηox NH3
DNH3 iesire = 174,371* 0,973 = 169,6629 [kmol/h]
DNH3 neconsumat = DNH3 intrare -DNH3 iesire
DNH3 neconsumat = 174,371 - 169,6629 =4,7081 [kmol/h]
DO2 I = DNH3
iesire *
DO2 I = 170 *1,25 = 212,5 [kmol/h]
DNO = DNH3 iesire → 170 [kmol/h]
21%O2 . . . . . . . . . 79%N2
DO2 I . . . . . . . . . . DN2 = y
y=
DH2O = DNH3
iesire * 
DH2O =170 * 1,5 = 255 [kmol/h]
II. 2NO + O2 ↔ 2NO2
ηox NH3 = 0, 983
DNO iesire = DNH3 intrare * ηox NO
DNO iesire = 170* 0,983 = 167,11 [kmol/h]
DNO neconsumat = DNH3 intrare -DN0 iesire
DNO neconsumat = 170 - 167,11 =2,89 [kmol/h]
DO2 II =
DNOiesire *
DO2 I = 167,11 *0,5 = 84,055[kmol/h]
DNO2 = DNO iesire
DNO2 =167,11 [kmol/h]
III. 3NO2 + H2O ↔ 2HNO3 + NO
ηox NO2 = 0, 993
2 moli NO2 . . . . . . . .DNO2(rII)
3 moli NO2 . . . . . . . .z
z = 
DNO2(z) = 250,665 [kmol/h]
DNO2(t) = DNO2(z) * ηox NO2
DNO2(t) = 250,655 * 0,993 = 248,9103 [kmol/h]
DNO2 neconsumat = DNO2(z) - DN02(t)
DNO2 neconsumat = 250,665 - 248,9103 =1,7547 [kmol/h]
DH2O = DNO
= DNO2*
DH2O =
248,9103 * = 82,9701[kmol/h]
DHNO3 = DN02(t)
* 
DHNO3 =
248,9103 * = 165,9402 [kmol/h]
DH2O = DH2O intrare + DH2O (r.I) - DH2O (r II)
DH2O = 12,9581 + 255 - 82,9701 = 184,998 [kmol/h]
DO2 = DO2 intrare - O2 (r.I) - DO2 (r II)
DO2 = 354,327 - 12,5 - 84,055 = 57,772 [kmol/h]
DNO = DNO nereactionat + DNO (r III)
DNO = 2,89 + 82,9701 = 85,8601 [kmol/h]
DN2 iesire = DN2 intrare
DN2 iesire = 1332,946 [kmol/h]
DEBIT MASIC IESIRE:
GNH3 neconsumat = 4,7081 *17 = 80,0377 [kg/h]
GN2 = 1332,946 *28 = 37322,488 [kg/h]
GO2 = 57,772 * 32 = 1848,704 [kg/h]
GH2O = 184,988 * 18 = 3329,784 [kg/h]
GNO2 neconsumat = 1,7547 * 46 = 80,7162 [kg/h]
GNO = 85,860 * 30 = 2575,8 [kg/h]
GHNO3 = 165,9402 * 63 = 10454,2326 [kg/h]
DEBIT VOLUMETRIC:
VNH3 neconsumat = 4,7081 * 22,4 = 105,462 [N*m3/h]
VN2 = 1332,946 * 22,4 = 29857,9904 [N*m3/h]
VO2 = 57,772 * 22,4 = 1294,0928 [N*m3/h]
VH2O = 184,988 * 22,4 = 4143,7312 [N*m3/h]
VNO2neconscumat = 1,7547 * 22,4 = 39,30521 [N*m3/h]
VNO = 85,860 * 22,4 = 1923,264 [N*m3/h]
VHNO3 = 165,9402 * 22,4 = 3717,0605 [N*m3/h]
CONCENTRATIA%:
CNH3 necesar
= 
CN2 = 1332,946 * 0,05333 = 72,29
CO2 = 57,772 * 0, 05333 = 3,38
CH2O = 19,988 * 0,05333 = 10,23
CNO2 necesar = 1,7547 * 0,05333 = 0,11
CNO = 85,860 * 0,05333 = 4,58
CHNO3 = 165,9402 * 0,05333 = 8,85
TABEL BILANT GENERAL
INTRARI
|
Component |
Debit molar [ kmol/h] |
Debit masic [kg/h] |
Debit volumetric [Nm3/h] |
Concentratia |
|
NH3 |
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
O2 |
|
|
|
|
|
H2O |
|
|
|
|
|
TOTAL |
|
|
|
|
IESIRI
|
Component |
Debit molar [ kmol/h] |
Debit masic [kg/h] |
Debit volumetric [Nm3/h] |
Concentratia |
|
NH3 |
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
O2 |
|
|
|
|
|
H2O |
|
|
|
|
|
NO2 neconsumat |
|
|
|
|
|
NO |
|
|
|
|
|
HNO3 |
|
|
|
|
|
TOTAL |
|
|
|
|
4.BILANT PARTIAL DE MATERIALE
4.1. OXIDATORUL DE NH3
4NH3 + 5O2 ↔ 6H2O +4 NO
|
Component |
Debit molar [ kmol/h] |
Debit masic [kg/h] |
Debit volumetric [Nm3/h] |
Concentratia |
|
NH3 |
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
O2 |
|
|
|
|
|
H2O |
|
|
|
|
|
TOTAL |
|
|
|
|
DNH3 neraect = 2,9644 [kmol/h]
DO2 = 171,4066 * 1,25 = 214,2582 [ kmol/h]
DO2 iesire = DO2 intrare - DO2 = 354,327 - 214,2582 = 140,0688[kmol/h]
DNO Iesire
= DNH3 *
DNO Iesire = 171,4066 * 1 = 171,4066 [kmol/h]
DH2O = DNH3 iesire *
DH2O = 171,4066 * 1,5 = 257,1099 [kmol/h]
DH2O iesire = DH2O intrare + DH2O
DH2O iesire = 12,9581 + 257,1099 = 270,068 [kmol/h]
|
Component |
Debit molar [ kmol/h] |
Debit masic [kg/h] |
Debit volumetric [Nm3/h] |
Concentratia |
|
NH3 neconsumat |
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
O2 |
|
|
|
|
|
NO |
|
|
|
|
|
H2O |
|
|
|
|
|
TOTAL |
|
|
|
|
4.2. Bilant partial de materiale in spalator racitor
Spalatorul racitor functioneaza la presiune atmosfericasi este alcatuit dintr-o coloana cu 3 talere sita pe care se formeaza cate un strat spumant de acid azotic de concentratie 10-15%.
Racirea se face prin serpentinele de racier introduce in stratul spumant.
Intre talere are loc oxidarea NO → NO2, iar pe taler are loc condensarea vaporilor de apa si absorbtia NO2.
|
Component |
Debit molar [ kmol/h] |
Debit masic [kg/h] |
Debit volumetric [Nm3/h] |
Concentratia |
|
NH3 neconsumat |
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
O2 |
|
|
|
|
|
NO |
|
|
|
|
|
H2O |
|
|
|
|
|
TOTAL |
|
|
|
|
|
APA lichida |
|
|
|
|
Fie 
= grad de oxidare
= grad de absorbtie
Pentru temperatura
medie de 
s-a calculate gradul
de oxidare cu relatia:
Unde:
Kp =
Kp = 0,4228exp
= 
Kp = 0,4228*44,2608 = 18,7134
R = 0,082 l*atm/mol*K
T = 105+273 = 378K
τ = timpul (0,5s)
p = 1 atm
Concentratia initiala de NO : 2a=
Concentratia initiala de O2 : b = 
A = Kp*p2* τ =18,7134*1*0,5 = 9,3567
B = b - a = 0,0747 - 0,045705 = 0,028995 → B2 = 8,47*10-4
C = a →0,045705
D = 
E1 = 
|
|
e1 |
e2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CALCUL ALFA
BILANTUL PARTIAL DE MATERIALE DE LA INTRARE IN UTILAJ PANA LA PRIMUL TALER
2NO + O2 ↔ 2NO2
DNOcons = DNO tabel * α
DNOcons = 171,4066 * 0,02995
DNOcons = 5,1336 kmol/h
DNOnetransf = DNO table - DNOcons
DNOnetransf = 171,4066 - 5,1336
DNOnetransf = 166,273 kmol/h
DO2 cons
= DNOcons * = 5,1336 *0,5
DO2 cons = 2,5668 kmol/h
DO2necons = DO2tabel - DO2 cons = 140,0688 - 2,5668
DO2necons = 137,502 kmol/h
DNO2format = DNOnecons
DNO2format = 5,1336 kmol/h
Tabel centralizat intrari pe talerul I
|
Component |
Debit molar [ kmol/h] |
Debit masic [kg/h] |
Debit volumetric [Nm3/h] |
Concentratia |
|
NH3 nereactionat |
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
O2neconsumat |
|
|
|
|
|
NOnetransformat |
|
|
|
|
|
H2O |
|
|
|
|
|
NO2format |
|
|
|
|
|
TOTAL |
|
|
|
|
|
APA lichida |
|
|
|
|
3 NO2 + H2O ↔ 2HNO3 + NO
2 NO + O2 ↔ 2NO2
Se face transferal de la 2 moli NO2 la 3 moli NO2.
2 moli NO2..DNO2tab intrari taler I
3 moli NO2 . . . . . . . ..x
x = 7,7004kmol/h DNO2
DNO2 = DNO2(x) * β = 7,7004 * 0,3734
DNO2 = 2,8754 kmol/h
DNO2 netransf = DNO2(x) - DNO2 = 7,7004 2,8754
DNO2 netransf = 4,825 kmol/h
DH2O(liq)cons
= DNO2 * = 2,8754 * 0,3333
DH2O(liq)cons = 0,9585 kmol/h
DH2O(liq)necons = DH2O table - DH2O(liq)cons = 270,068 - 0,9585
DH2O(liq)necons = 269,1095 kmol/h
DHNO3 (liq)
= DNO2 * = 2,8754 * 0,6666
DHNO3 (liq) = 1,9169 kmol/h
DNO format = DH2O(liq)cons = 0,9585 kmol/h
DNOtotal = DNO table intrare taler I + DNO format = 166,273 + 0,9585
DNOtotal = 159,3726 kmol/h
|
Component |
Debit molar [ kmol/h] |
Debit masic [kg/h] |
Debit volumetric [Nm3/h] |
Concentratia |
|
NH3 nereactionat |
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
O2consumat |
|
|
|
|
|
NOtotal |
|
|
|
|
|
H2O(liq)neconsumat |
|
|
|
|
|
NO2netransf |
|
|
|
|
|
TOTAL |
|
|
|
|
|
APA lichida |
|
|
|
|
|
HNO3liq |
|
|
|
|
DH20liq = DH20liq intrare taler I - DH20liq consumat
BILANT DE MATERIALE INTRE TALERUL I SI TALERUL II
Intre talerul I si II are loc oxidarea NO la NO2 cu un grad de oxidare α = 0,02995
2NO + O2 → 2 NO2
DNOcons = DNOtab iesire taler I * α = 159,3726 *0,02995
DNOcons = 4,7732 kmol/h
DNOnetransf = DNOtab iesire taler I - DNOcons = 159,3726 - 4,7732
DNOnetransf = 154,5994 kmol/h
DO2cons =
DNOcons * = 4,7732 * 0,5
DO2cons = 2,3866 kmol/h
Acest document nu se poate descarca
| E posibil sa te intereseze alte documente despre:
|
| Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate QReferat.com | Folositi documentele afisate ca sursa de inspiratie. Va recomandam sa nu copiati textul, ci sa compuneti propriul document pe baza informatiilor de pe site. { Home } { Contact } { Termeni si conditii } |
Cauta document |