МАЭ РФ

Государственный Технологический Институт

Кафедра МАХП РАСЧЕТ БАРАБАННОЙ

ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ

ТиОСП 080.11.01.00 РР

Преподаватель

_____________.

«______» _____________.

Студент группы

_____________

«_____» _____________.

Содержание

Введение........................................................................................................... 3

1    Цель расчета.............................................................................................. 4

2    Данные для расчета................................................................................... 4

3    Расчеты...................................................................................................... 5

3.1 Материальный баланс процесса разложения.......................................... 5

3.2 Тепловой баланс процесса разложения................................................... 9

3.3 Конструктивный расчет ......................................................................... 10

3.4 Определение мощности .......................................................................... 11

Заключение.................................................................................................... 12

Литература.................................................................................................... 13

Приложение А – Эскиз барабанной вращающейся печи…………………….14

Введение

 

Фтороводород занимает большое значение в химической промышленности. Его используют как для получения фтора, фторидов различных металлов, искусственного криолита, так и для получения фторорганических соединений. Важную роль занимает фтороводород в атомной промышленности.

В промышленных условиях фтороводород получают методом сернокислотного реагирования с флюоритом в барабанных вращающихся печах с электрическим обогревом или обогревом топочными газами.

Данная работа посвящена расчету барабанной вращающейся печи.

1 Цель расчета

Целью данного расчета является закрепление теоретических навыков по курсу “Технология и оборудование специальных производств” и применение их  к конкретному материальному, тепловому балансу и определение конструктивных размеров печи.

2 Исходные данные

 

Исходные данные представлены в таблице 1

Таблица 1 – Исходные данные

1 Состав плавикового шпата, %

1.1 ФФ

1.2 CaF2

1.3 SiO2

1.4 CaCO3

1.5 CaS

1.6 Ca3 (PO4)2

95Б

95,0

2,5

1,9

0,4

0,2

2  Состав серной кислоты, %

2.1 H2SO4

2.2 HF

2.3 H2O

93

6,5

0,5

3 Избыток серной кислоты, % 5

4 Температура серной кислоты, 0С

80

5 Температура процесса, 0С

250 6 Время процесса, час 4

7 Степень разложения CaF2, %

98,6 8 Производительность по плавикому шпату, т/час 1

Реакции протекающие в процессе

1)

2)

3)

4)

5)

6)

3 Расчеты

3.1 Материальный баланс процесса разложения

Учитывая состав плавикового шпата, определим расход каждого химического соединения:

кг/ч; кг/ч; кг/ч; кг/ч; кг/ч.

3.1.1 Расчет реакции 1

 

Расход серной кислоты с избытком

где  -  коэффициент избытка серной кислоты,

 кг/ч.

где  - степень разложения CaF2.

 кг/ч,

Расход CaSO4

 кг/ч,

Расход HF

 кг/ч,

Непрореагировавший CaF2

 кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса этой реакции

Таблица 2 – Материальный баланс

Приход кг/ч Расход кг/ч

1 CaF2

2 H2SO4(изб)

950

1253,27

1 CaF2(ост)

2 CaSO4

3 HF

4 H2SO4(ост)

13,3

1633,22

480,35

76,39

Итого 2203,27 Итого 2203,26

3.1.2 Расчет реакции 2

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 3 – Материальный баланс

Приход кг/ч Расход кг/ч

1 SiO2

2 HF

25

33,3

1 SiF4

2 H2O

43,3

15

Итого 58,3 Итого 58,3

 

3.1.3 Расчет реакции 3

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 4 – Материальный баланс реакции

Приход кг/ч Расход кг/ч

1 CaCO3

2 H2SO4(изб)

19

19,551

1 CaSO4

2 H2O

3 CO2

4 H2SO4(ост)

25,84

3,42

8,36

0,931

Итого 38,551 Итого 39,551

 

3.1.4 Расчет реакции 4

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 5 – Материальный баланс реакции

Приход кг/ч Расход кг/ч

1 CaS

2 H2SO4(изб)

4

5,708

1 CaSO4

2 H2S

3 H2SO4(ост)

7,55

1,88

0,272

Итого 9,708 Итого 9,708

 

3.1.5  Расчет реакции 5

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 6 – Материальный баланс реакции

Приход кг/ч Расход кг/ч

1 H2S

2 H2SO4(изб)

1,88

5,69

1 S

2 SO2

3 H2O

4 H2SO4(ост)

1,77

3,54

1,99

0,27

Итого 7,57 Итого 7,57

 

  3.1.6  Расчет реакции 6

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч,

 кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 7 – Материальный баланс реакции

Приход кг/ч Расход кг/ч

1 Ca3(PO4)2

2 H2SO4(изб)

2

2,08

1 CaSO4

2 H3PO4

3 H2SO4(ост)

2,63

1,26

0,19

Итого 4,08 Итого 4,08

 

3.1.7  Материальный баланс всего процесса

Материальный баланс всего процесса представлен в таблице 8

Таблица 8 – Материальный баланс всего процесса

Приход Расход Статьи прихода кг/ч Статьи расхода кг/ч

 1CaF2

 2 SiO2

 3 CaCO3

 4 CaS

 5 Ca3(PO4)2

 6 H2SO4

 7 HF

 

950

25

19

4

2

1286,299

33,3

1  HF

2  SiF4

3  H2O

4  CO2

5  SO2

6  S

7  CaSO4

8  CaF2

9  H3PO4

10 H2SO4(ост)

480,35

43,3

20,41

8,36

3,54

1,77

1669,24

13,3

1,26

78,053

Итого 2319,599 Итого 2319,583

3.2 Тепловой расчет

 

Уравнение теплового баланса

;

;

Приход:

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

Расход:

 Дж/ч,

Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

 Дж/ч,

QФФ =16233600+370650+311030+52654+29884=16997818 Дж/ч,

QРСК =144456635,2+3884112=148340747,2 Дж/ч,

Qреакц.газа = 175087575 + 7637037 + 21374372,5 + 1763751 + 312537,75 +

+ 551355 = 206726628,3 Дж/ч,

Qотв.гипс = 305804768+2857505+341050,5+27392700,35 =336396023,9 Дж/ч.

Тепловой эффект реакции определяется по формуле:

DHреакц. = DHCaSO4 + 2DHHF - DHCaF2 - DHH2SO4;

DHреакц. = -1424 - 2×268,61 + 1214 + 811,3 = 64,08 кДж/моль.

Определим тепло реакции:

Qреакции = (950×64,08)/78 =780,46 кДж/ч,

,

Qпотерь = 0,1×420627274,4=42062727,44 Дж/ч.

Полученные результаты сведены в таблицу8.

Таблица 8 – Тепловой баланс процесса разложения

 3.3 Конструктивный расчёт

Конструктивный расчёт производим при помощи двух методов.

3.3.1 Определение геометрических размеров при помощи эмпирических формул

Определим суточную производительность:

Диаметр барабана:

Длина барабана:

3.3.2 Определение геометрических размеров при помощи отношения L/D

Задаёмся L/D=10, L=10D.

Диаметр барабана определим по формуле:

где t - время процесса разложения, 4часа;

rМ – плотность материала, 2431кг/м3;

j - коэффициент заполнения аппарата, 0,2.

Тогда

L=10×1,34=13,4м.

Принимаем D=1,4м и L=14м.

3.4 Определение мощности

Определим число оборотов барабана:

Принимаем n=0,1 об/с.

Мощность для вращения барабана:

N = 0,0013×D3×L×rCP×n×j;

N = 0,0013×1,43×14×2431×0,1×0,2 = 2,43кВт.

 

Заключение

 

В результате проделанной работы были составлены материальный и тепловой балансы процесса разложения плавикового шпата, а также определено необходимое количество тепла на нагрев материала. ............