Реферат: 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, 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 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,
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 H2 O | 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 H2 SO4(изб) | 19 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,
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) | 4 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,
кг/ч,
кг/ч,
кг/ч.
Составляем 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,
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 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,
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,
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.