Расчет барабанной вращающейся печи

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 H2 SO4 2.2 HF 2.3 H2 O	93 6,5 0,5
3 Избыток серной кислоты, %	5
4 Температура серной кислоты, 0 С	80
5 Температура процесса, 0 С	250
6 Время процесса, час	4
7 Степень разложения CaF2 , %	98,6
8 Производительность по плавикому шпату, т/час	1

Реакции протекающие в процессе

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 H2
SO4(изб)

950

1253,27

1 CaF2(ост)

2 CaSO4

3 HF

4 H2
SO4(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.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 3 – Материальный баланс

Приход

кг/ч

Расход

кг/ч

1 SiO2

2 HF

33,3

1 SiF4

2 H2
O

43,3

Итого

58,3

Итого

58,3

3.
1
.3
Расчет реакции 3

кг/ч,

кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 4 – Материальный баланс реакции

Приход

кг/ч

Расход

кг/ч

1 CaCO3

2 H2
SO4(
изб
)

19,551

1 CaSO4

2 H2
O

3 CO2

4 H2
SO4(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.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 5 – Материальный баланс реакции

Приход

кг/ч

Расход

кг/ч

1 CaS

2 H2
SO4(
изб
)

5,708

1 CaSO4

2 H2
S

3 H2
SO4(ост)

7,55

1,88

0,272

Итого

9,708

Итого

9,708

3.1.5 Расчет реакции 5

кг/ч,

кг/ч.

Составля

ем таблицу материального баланса

Таблица 6 – Материальный баланс реакции

Приход

кг/ч

Расход

кг/ч

1 H2
S

2 H2
SO4(
изб
)

1,88

5,69

1 S

2 SO2

3 H2
O

4 H2
SO4(
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.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 7 – Материальный баланс реакции

Приход

кг/ч

Расход

кг/ч

1 Ca3
(PO4
)2

2 H2
SO4(
изб
)

2,08

1 CaSO4

2 H3
PO4

3 H2
SO4(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 H2 SO4 7 HF	950 25 19 4 2 1286,299 33,3	1 HF 2 SiF4 3 H2 O 4 CO2 5 SO2 6 S 7 CaSO4 8 CaF2 9 H3 PO4 10 H2 SO4( 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,

Расход:

Дж/ч,

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

Q
РСК
=144456635,2
+3884112=148340747,2 Дж/ч,

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

+ 551355 = 206726628,3 Дж/ч,

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

Тепловой эффект реакции определяется по формуле:

D
H
реакц
.
=
D
HCaSO4
+ 2
D
HHF
-
D
HCaF2
-
D
HH2
SO4
;

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

Определим тепло реакции:

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

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

Полученные результаты сведены в таблицу8.

Таблица 8 – Тепловой баланс процесса разложения

Приход		Расход
Статьи прихода	Дж/ч	Статьи расхода	Дж/ч
1. Q фф 2. Q рск 3. Q эл.нагр.	16997818 148340747,2 420627274,4	1. Q реак.газ 2. Q отв.гипс 3. Q реакции 4. Q потерь	206726628,3 336396023,9 780460 42062727,44
Итого	585965839,6	Итого	282965840,1

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
=10
D
.

Диаметр барабана определим по формуле:

где t
- время процесса разложения, 4часа
;

r
М
– 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
×
r
CP
×
n
×
j
;

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

Заключение

В результате проделанной работы были составлены материальный и тепловой балансы процесса разложения плавикового шпата, а также определено необходимое количество тепла на нагрев материала. Определены геометрические размеры барабанной вращающейся печи, а так же мощность, затрачиваемая на вращение барабана и число оборотов барабана.

Литература

Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1969.

Слов:	1784
Символов:	22250
Размер:	43.46 Кб.

Название реферата: Расчет барабанной вращающейся печи