Физические свойства фтористого водорода

Название	Физические свойства фтористого водорода
Дата	28.07.2021
Размер	0.64 Mb.
Формат файла
Имя файла	HF.docx
Тип	Курсовая #225589
страница	4 из 4

1 2 3 4

Q^пр_физ + Q_подв + Q_экзор = Q^расх_физ + Q¹_пот

Q_р-ии(6) = Q_подв + Q¹¹_пот

1. Расчет физических теплот прихода и расхода

Q = n*С*t (4)

где n - число молей, моль; по формуле (1):

n = m/М

где m - масса, кг;

М - молекулярная масса, кг/моль.

С - удельная теплоемкость, Дж/моль*К (таблица 4);

t - температура.

С^о_р = а + вТ + с¹/Т²(5)

а, в, с - коэффициенты (таблица 4).

Q^пр_физ = Q_caF2 + Q_H2SO4 + Q_SiO2+ Q_caCO3 + Q_Al2O3 + Q_fe2O3

Q_caF2 = (9800*10³/78)*67,03*298 = 2509672 кДж

Q_H2SO4 = (13822,038)*1,57*333 = 7226 кДж

Q_siO2 = (50*10³/60)*44,43*298 = 11033 кДж

Q_caCO3 = (100*10³/100)*83,47*298 = 24874 кДж

Q_al2O3 = (25*10³/100)*79,04*298 = 5888 кДж

Q_fe2O3 = (25*10³/160)*103,76*298 = 4831 кДж

Q^пр_физ = 2509672 + 7226 + 11033 + 24874 + 5888 + 4831 = 2563524 кДж

Q¹_пот = 2563524*3/100 = 76905,72 кДж

Q^рас_физ = Q^тв_физ + Q^г_физ = (Q_CaSO4 + Q_CaF2+ Q_Al2(SO4)3 + Q_Fe2(SO4)3 + Q_SiO2 + Q_H2SO4) + (Q_HF + Q_SiF4 + Q_H2O + Q_CO2)

Q_caSO4= (16878,716*10³/136)*(70,21 + 98,74*10^-3*473)*473 = 6863225 кДж

Q_caF2 = (196*10³/78)*(59,83 + 30,46*10^-3*473 + 1,95*10⁵/473²)*473 = 89273 кДж

Q_al2(SO4)3 = (83,3*10³/340)*(366,31 + 62,59*10^-3*473 - 112,47*10⁵/473²)*473 = 40055 кДж

Q_fe2(SO4)3 = (61,25*10³/400)*100,58*473 = 7285 кДж

Q_siO2 = (1*10³/60)*(46,99 + 34,31*10^-3*473 - 11,30*10⁵/473²)*473 = 459 кДж

Q_H2SO4 = (1127,72*10³/98)*(156,90 + 28,30*10^-3*473 - 23,46*10⁵/473²)*473 = 869790 кДж

Q^тв_физ = 6863225 + 89273 + 40055 + 7285 + 459 + 869790 = 7870087 кДж

Q_HF = (4874,872*10³/20)*(26,90 + 3,43*10^-3*523 + 1,09*10⁵/523²)*523 = 3708573 кДж

Q_siF4 = (84,933*10³/104)*(91,46 + 13,26*10^-3*523 - 19,66*10⁵/523²)*523 = 38956 кДж

Q_H2O = (483,2*10³/18)*(30 + 10,71*10^-3*523 + 0,33*10⁵/523²)*523 = 501529 кДж

Q_CO2 = (43,12*10³/44)*(44,14 + 9,04*10^-3*523 - 8,54*10⁵/523²)*523 = 23447 кДж

Q^г_физ = 3708573 + 38956 + 501529 + 23447 = 4272505 кДж

Q^рас_физ = 7870087 + 4272505 = 12142592 кДж

2. Расчет теплоты от экзотермических реакций

?Н = Е?Нпрод - Е?Нисх.в.

1. CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF

?Н = (-1436,28 + 2*(-273,30)) - (-1220,89 + (-813,99)) = 52 кДж/моль - реакция эндотермическая

2. SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O

?Н = (-1614,94 + 2*(-241,81)) - (-910,94 + 4*(-273,30)) = - 94,42 кДж/моль - реакция экзотермическая

3. CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2O + CO2

?Н = (-1436,28 - 241,81 - 393,51) - (-1206,83 + (-813,99)) = - 50,78 кДж/моль - реакция экзотермическая

4. Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O

?Н = (-3441,80 - 725,43) - (-1675,69 + 3*(-813,99)) = - 49,57 кДж/моль - реакция экзотермическая

5. Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O

?Н = (-927,59 + 3*(-241,81)) - (-822,16 + 3*(-813,99)) = 1611,11 кДж/моль - реакция эндотермическая

6. CН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О

?Н = (-393,51 + 2*(-241,81)) - (-74,85 + 3*(0)) = - 802,28 кДж/моль - реакция экзотермическая

В Q_экзор учитываем (2), (3), (4) реакции.

По (2) реакции:

Q = (50*10³/60)*94,42 = 78683 кДж

По (3) реакции:

Q = (100*10³/100)*50,78 = 50780 кДж

По (4) реакции:

Q = (25*10³/100)*49,57 = 12392,5 кДж

Q_экзор = 78683 + 50780 + 12392,5 = 141865,5 кДж

3. Расчет подводимой теплоты

Qподв = Qрасхфиз + Q1пот - Qприхфиз - Qэкзор

Q_подв = 12142592 + 76905,72 - 2563524 - 141865,5 = 9514108,22 кДж

4. Расчет количества природного газа

Q_р-ии(6) = Q_подв + Q¹¹_пот

Q_р-ии(6) = 9514108,22 + Q_р-ии(6)*5/100

0,95Q_р-ии(6) = 9514108,22

Q_р-ии(6) = 10014850,758 кДж

V_СН4 = 10014850,758*22,4/802,28 = 279619 л = 279,619 м³

V_{пр.газа} = 279,619*100/98 = 285,326 м³

V_N2 = 285,326 - 279,619 = 5,70

С производительностью 10000 кг/ч флюорита для наружного обогрева необходимо

285,326 м³ природного газа.

Таблица 6. Количество природного газа


Компонент	Объем, м³	%
CН₄	279,619	98
N₂	5,70	2
ИТОГО	285,326	100

Таблица 7. Тепловой баланс сернокислого разложения флюоритового концентрата в печи с наружным обогревом


Приход	Расход
Статья прихода	Количество	Статья расхода	Количество
Q, кДж	%	Q, кДж	%
1. Qфиз, в т. ч. CaF₂ H₂SO₄ SiO₂ CaCO₃ Al₂O₃ Fe₂O₃	2563524 2509672 7226 11033 24874 5888 4831	20,98	1. Qтвфиз, в т. ч. CaSO₄ CaF₂ Al₂(SO₄)₃ Fe₂(SO₄)₃ SiO₂ H₂SO₄	7870087 6863225 89273 40055 7285 459 869790	64,41
2. Qэкзор	141865,5	1,16	2. Qгфиз, в т. ч. HF SiF₄ H₂O CO₂	4272505 3708573 38956 501529 23447	34,96
3. Qподв	9514108,22	77,86	3. Qпот	76905,72	0,63
ИТОГО	12219497,72	100	ИТОГО	12219497,72	100

Невязка теплового баланса 0,00%

Расчет расходных коэффициентов

Расчет теоретических и практических расходных коэффициентов на основе расчета материального балансов.

Расходный коэффициент - расход (количество) сырья, воды, энергии, вспомогательных реагентов, отнесенный к единице целевого продукта.

в_i = Q/R (6)

где

Q - расход сырья, воды, энергии, вспомогательных компонентов;

R - количество получаемого целевого продукта.

Расчет практических расходных коэффициентов

в_{фдюорит}^пр = 10000/4874,872 = 2,051

в_H2SO4^пр = 13822,038/4874,872 = 2,835

Расчет теоретических расходных коэффициентов

в_{флюорит}^теор = 9800/4874,872 = 2,010

в_H2SO4^теор = 13407,377/4874,872 = 2,750


Исхоное сырье	Значение расходного коэффициента
Теоретического	Практического
1 Флюорит 2 Серная кислота	2,010 2,750	2,051 2,835

Рассчитанные практические и теоретические расходные коэффициенты имеют близкие значения, что говорит о высокой эффективности производства и его хороших экономических показателей.

Заключение

В ходе написания курсовой работы, мною была изучена литература посвященная производству фтороводорода. В работе я обзорно указала несколько методов получения фтороводорода, но подробно рассмотрела только один из них. Это - метод сернокислотного разложения флюоритового концентрата. Была дана характеристика основного и вспомогательного сырья. Рассмотрена и описана технологическая схема получения продукта. А так же была рассмотрена проблема обезвреживания и полезного использования отходов.

В расчетной части работы был рассчитан материальный баланс производства фтороводорода. Так же на основе материального баланса рассчитаны теоретические и практические расходные коэффициенты получения продукта. По стадии сгорания природного газа был рассчитан тепловой баланс процесса.

Список литературы

1. В.И. Гашкова ОАО «Полевской криолитовый завод», «Комплексная переработка флюоритового концентрата». Научное издание. - Екатеринбург: УрО РАН, 2002 г. - 256 с

2. И.П. Наркевич, В.В. Печерский «Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ». - М.: Химия, 1984. - 240 с.

3. М.Е. Позин «Технология минеральных солей», ч. 2, изд. 4-е, испр. Л., Изд-во «Химия», 1974.

4. «Расчеты химико-технологических процессов» / Под ред. И.П. Мухленова

5. «Расчет по технологии неорганических веществ» / Под ред. М.Е. Позина. Л.: Химия, 1977. - 494 с.

1 2 3 4