Главная страница
Навигация по странице:

  • ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ. ПОДГОТОВКА СЫРЬЯ

  • Курс лекций Кемерово 2010


    Скачать 0.94 Mb.
    НазваниеКурс лекций Кемерово 2010
    Дата06.02.2020
    Размер0.94 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файла[SHevchenko_T.M.]_Himicheskaya_tehnologiya_neorgan(z-lib.org).pdf
    ТипКурс лекций
    #107342
    страница9 из 9
    1   2   3   4   5   6   7   8   9
    при составлении материального баланса. Формулируют задание, указывают заданный продукт и производительность проектируемого производства. Записывают исходные данные, необходимые для выполнения материальных расчётов.
    3. Определяют, какие стадии (операции или узлы) будут рассчитаны в проекте ив какой последовательности. Отмечают, делается ли расчёт на всю производительность, на часовую или на единицу готового продукта или сырья. Расчёт отдельной стадии (операции или узла) проводят в следующем порядке составляют схему материальных потоков определяют статьи ПРИХОДА и РАСХОДА

    127
    – составляют систему уравнений, отражающую последовательное превращение исходного сырья в готовый продукт на основании стехиометрических коэффициентов по уравнению реакции выполняют теоретические расчёты, исходя из задания на проектирование делают расчёты с учётом степени превращения учитывают селективность учитывают коэффициент потерь в данной стадии (операции, узле учитывают коэффициент потерь по всей технологической линии логическую цепь последовательных вычислений можно выражать либо в кмоль, либо в м, либо в кг, но впоследствии все статьи ПРИХОДА и РАСХОДА выражают, как указано выше ив кмоль, ив ми в кг, а также указывают в % (масс, % (об. Составляют таблицу материального баланса стадии (операции, узла. Делают расчёт основных стадий (операций, узлов) в последовательности, соответствующей технологической схеме. Завершают расчёты составлением таблиц материального баланса. Составляют сводную таблицу материального баланса всего производства.
    9. Рассчитывают расходные коэффициенты и затем расчёты сводят в таблицу. Тепловые расчёты

    При проектировании химического производства обязательно составляют энергетический баланс, в основе которого лежит закон сохранения энергии в замкнутой системе сумма энергий всех видов постоянна.
    В дипломном и курсовом проектах какого-либо химического производства ограничиваются, как правило, составлением тепловых балансов отдельных стадий или операций. Тепловой баланс является частным случаем энергетического баланса.
    Для каждой операции или стадии приход тепла равен расходу тепла, что записывается уравнением теплового баланса
    расход приход
    Q
    Q
    Тепловой баланс составляют с использованием схемы материальных потоков и данных материального баланса, в которых отражены перемещения и изменения, происходящие со всеми участниками технологического процесса.
    Тепловой баланс выражают в кДж на единицу времени (1 ч) или на единицу массы (1 т) готового продукта (или исходного сырья, в зависимости оттого, как представлен в проекте материальный баланс.
    Тепловые балансы, также как и материальные, составляют для отдельных стадий или операций, в которых происходит изменение теплового потока, причём тепловой баланс всего производства складывается из тепловых балансов отдельных последовательных стадий.
    žРасход¡ тепла предыдущей стадии является žПриходом¡
    тепла последующей
    Расчёт теплового баланса отдельной стадии (операции) начинают с составления схемы тепловых потоков. Целесообразно предварительно на схеме материальных потоков указать температуры веществ на входе и выходе аппарата.
    Часто на основе теплового баланса приходится вычислять температуру, до которой необходимо предварительно нагреть или охладить) поступающие вещества, чтобы процесс протекал адиабатически, или определять повышение (или понижение) температуры уходящего материального потока в результате экзотермической (или соответственно эндотермической) реакции.
    Статьями прихода и расхода в тепловом балансе определён- ной технологической операции являются

    129
    – теплосодержание или физическое тепло веществ, участвующих в процессе (Q
    1
    );
    – теплота фазового перехода (Q
    2
    );
    – теплота, подводимая в аппарат извне или выводимая из аппарата (Q
    3
    );
    – теплота химической реакции (
    хр
    Q
    );
    – тепловые потери (Уравнение теплового баланса имеет следующий вид 4
    1 2
    1 1
    1
    хр хр
    3 где индекс 1 относится к статьям расхода хр
    Q
    – теплота экзотермической реакции;
    1
    хр
    Q
    – теплота эндотермической реакции 4
    Q – тепловые потери, их принимают равными 1–5 % от прихода тепла.
    Тепловые вклады в баланс рассчитывают по известным формулам. Теплосодержание Н или физическое тепло Q вещества рассчитывают по формулам или где m – масса вещества, кг n – количество вещества, кмоль удельная или массовая теплоёмкость,
    кДж/(кгÐК);
    n
    C – мольная теплоёмкость вещества, кДж/(кмольÁК);
    )
    (
    0
    T
    T
    T



    , К Т
    – температура вещества, К
    = 273 К.
    Теплосодержание или физическое тепло газовой смеси определяют по формулам:
    T
    C
    m
    Q
    i
    m
    i



    )
    ω
    (
    )
    масс.
    (
    1
    ;
    T
    C
    n
    Q
    i
    n
    i



    )
    ω
    (
    )
    об.
    (
    1
    ,
    где m – масса смеси n – количество вещества смеси;
    i
    )
    масс.
    (
    ω
    и об массовая и объёмная доли компонента, в долях единицы и
    i
    n
    C
    – удельная (массовая) и соответственно мольная теплоёмкости компонента смеси.
    Для многих веществ значения удельной и мольной теплом- костей при определённых температурах имеются в справочных таблицах. Зависимость мольной теплоёмкости от температуры определяют с помощью эмпирических уравнений 2
    dT
    cT
    bT
    a
    С
    n




    ;
    2
    /
    T
    c
    bT
    a
    С
    n



    ,
    где
    d
    c
    c
    b
    a
    ,
    ,
    ,
    ,
    /
    – эмпирические коэффициенты (табличные величины, справедливые для данного интервала температур причём для обоих рядов коэффициенты имеют различные значения.
    Теплоту фазовых переходов рассчитывают по формуле перехода фаз.
    2
    H
    m
    Q



    ,
    где m – масса вещества, кг перехода фаз.
    Н

    – удельная теплота соответствующего фазового перехода (испарения, конденсации, растворения, кристаллизации, кДж/кг, которую находят в справочных таблицах.
    Подвод и отвод теплоты в систему рассчитывают по потере тепла теплоносителем по формуле
    )
    (
    к н
    3
    T
    T
    mC
    Q
    m


    ,
    где m – масса теплоносителя, кг С удельная теплоёмкость теплоносителя, кДж/(кгÐК); кн 
    – начальная и конечная температуры теплоносителя
    Количество теплоты также можно определить по формуле теплопередачи через стенку пр т
    т
    3
    T
    T
    F
    K
    Q


    ,
    где т – коэффициент теплопередачи F – поверхность теплообмена т
    Т

    температура теплоносителя, обогревающего аппарат;
    пр
    Т
    – температура подогреваемого продукта  – время.
    Теплоту химической реакции определяют по формуле
    n
    Н
    Q
    хр хр



    ,
    где хр
    Н


    изменение энтальпии химической реакции, кДж/моль; n – количество вещества, моль.
    Тепловой эффект химической реакции вычисляют следующим образом. Поскольку большинство промышленных процессов проводится при постоянном давлении, то тепловой эффект реакции равен изменению энтальпии и его можно рассчитать на основе закона Гесса как разность энтальпий образования продуктов реакций (ПР) и исходных веществ (ИВ):







    ИВ
    обр.
    ПР
    обр.
    хр
    Н
    Н
    H
    Тепловой эффект химической реакции при стандартных условиях можно рассчитать на основе стандартных величин энтальпий образования, которые находят в справочных таблицах, по уравнению







    0
    ИВ
    298
    обр.
    0
    ПР
    298
    обр.
    0 298
    хр
    Н
    Н
    Н
    Тепловой эффект реакции при любой произвольной температуре находят по уравнению Кирхгофа

    132 4
    3 2
    4
    /
    3 от 1
    ;
    i
    i
    i
    i
    b
    v
    b
    v
    b





    1 1
    ;
    i
    i
    i
    i
    c
    v
    c
    v
    c





    1 1
    ;
    1
    /
    1
    /
    1
    /
    )
    (
    )
    (
    i
    i
    i
    i
    c
    v
    c
    v
    c





    ;
    i
    i
    i
    i
    d
    v
    d
    v
    d





    1 где
    i
    v – коэффициенты в уравнении реакции
    i
    i
    i
    i
    i
    d
    c
    c
    b
    a
    ,
    ,
    ,
    ,
    /
    – коэффициенты, входящие в уравнение зависимости мольной тепло-
    ёмкости от температуры индекс 1 относится к продуктам реакции, без индекса – исходные вещества.
    Подставив в уравнение Кирхгофа значение
    0 298
    Н

    вместо т
    H

    и Т
    = 298 К, находят постоянную интегрирования о
    Н , после чего вычисляют энтальпию реакции при любой температуре.
    Если интегрирование уравнения Кирхгофа вести в интервале температур от Т до
    2
    Т , то 1
    (
    3
    )
    (
    2
    )
    (
    )
    (
    2 1
    /
    3 1
    3 2
    2 1
    2 2
    1 2
    1 2
    T
    T
    c
    T
    T
    c
    T
    T
    b
    Т
    Т
    а
    Н
    Н
    Т
    Т















    Если
    298 Кто 2
    T
    c
    T
    c
    T
    b
    Т
    а
    Н
    Н
    Т















    Для многих химико-технологических процессов установлены эмпирические уравнения, отражающие зависимость теплового эффекта от температуры. Эти уравнения можно найти в соответствующей литературе
    Результаты расчётов каждой отдельной стадии или операции вносят в таблицу теплового баланса.
    Тепловой баланс стадии
    Статья
    Приход,
    кДж/ч
    Статья
    Расход,
    кДж/ч
    Теплосодержание вещества:
    А
    B
    C
    D
    Тепловой эффект реакции
    ------
    ------
    ------
    ------
    ------
    Теплосодержание вещества:
    BC
    AD
    BD
    Потери
    ------
    ------
    ------
    ------
    Итого
    Итого
    Затем составляется общая таблица теплового баланса всего производства. Данные теплового баланса используют для определения расхода теплоносителя и хладагента, расчёта поверхности греющих и охлаждающих элементов и подбора оптимального теплового режима процесса
    СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. Бесков, С. Д. Общая химическая технология : учеб. для вузов / С. Д. Бесков. – М. : ИКЦ
    ž
    Академкнига¡, 2005. – 452 с. Егоров, А. П. Общая химическая технология неорганических веществ / А. П. Егоров, АИ. Шершевский, ИВ. Шманен- ков. – М. : Химия, 1964. – 688 с. Кондауров, Б. П. Общая химическая технология : учеб. пособие для вузов / Б. П. Кондауров, В. И. Александров, А. В. Артемов. – М. : Логос, 2007. – 264 с. Кузнецова, ИМ. Общая химическая технология материальный баланс химико-технологического процесса : учеб. пособие для вузов / ИМ. Кузнецова, Х. Э. Харлампиди, Н. Н. Ба- тыршин. – М. : Логос, 2007. – 264 с. Кутепов, А. М. Общая химическая технология / А. М. Ку- тепов, Т. И. Бондарева, МГ. Беренгартен. – М. : Высш. шк,
    2005.  520 с. Общая химическая технология : в 2 т. : учеб. для студентов хим.-технолог. специальностей / под ред. И. П. Мухленова. М. : Высш. шк, 1984. – 264 с. Основы химической технологии / под ред. И. П. Мухле- нова.  М. : Высш. шк, 1991.  463 с. Расчёты по технологии неорганических веществ / под ред. М. Е. Позина.  Л. : Химия, 1977.  496 с. Соколов, Р. С. Химическая технология / Р. С. Соколов. М. : Владос, 2000. – Т. 1. – 366 с. Соколов, Р. С. Химическая технология / Р. С. Соколов. М. : Владос, 2000. – Т. 2. – 447 с. Химическая технология неорганических веществ : в 2 т. Т. 1 : учеб. пособие / под ред. Т. Г. Ахметова. – М. : Высш. шк,
    2002. – 633 с. Химическая технология неорганических веществ : в 2 т. Т. 2 : учеб. пособие / под ред. Т. Г. Ахметова. – М. : Высш. шк,
    2002. – 633 с

    135
    ОГЛАВЛЕНИЕ
    Предисловие Лекция № 1. Введение Лекция № 2. Химико-технологические процессы …………. Лекции № 3–4. Интенсификация химико-технологических процессов Лекция № 5. Процессы и аппараты химической технологии Лекция № 6. Сырьевые источники .……………… .….…… Лекции № 7–8. Подготовка минерального сырья Лекция № 9. Очистка и разделение газовых смесей Лекция № 10. Ректификация жидкого воздуха Лекции № 11–12. Химическая переработка твёрдого топлива Лекция № 13. Получение водорода из обратного коксового газа Лекция № 14. Конверсия метана …………………………... Лекция № 15. Конверсия оксида углерода (II) ………...…… Лекция № 16. Очистка конвертированного газа от диоксида углерода Лекция № 17. Технологические расчёты в курсовом иди- пломном проектировании Список рекомендуемой литературы …………….....……… 134

    136
    Шевченко Тамара Михайловна
    ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ.
    ПОДГОТОВКА СЫРЬЯ
    Курс лекций
    Редактор О. А. Вейс
    Подписано в печать 23.09.2010. Формат Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе.
    Уч.-изд. л. 7,6. Тираж 100 экз. Заказ
    Кузбасский государственный технический университет, Кемерово, ул. Весенняя, Типография Кузбасского государственного технического университета, Кемерово, ул. Д. Бедного, а
    1   2   3   4   5   6   7   8   9


    написать администратору сайта