Курсовой проект производство серной кислоты вариант 2 Студент Горбунова Анна Группа мт43 Преподаватель Чабан Н. Г

• Название: Курсовой проект производство серной кислоты вариант 2 Студент Горбунова Анна Группа мт43 Преподаватель Чабан Н. Г
• Дата: 28.09.2021
• Размер: 227.91 Kb.
• Имя файла: 203615-57178.docx
• Тип: Курсовой проект; #238165
• страница: 5 из 5

Расчет материального баланса ХТС.

Рис. 9. Структурная блок-схема ХТС: 1 – сжигание серы; 2 – окисление оксида серы (IV) в оксид серы (VI); 3 – абсорбция оксида серы (VI).
Основные уравнения:

Сжигание серы : S + O₂ = SO₂

Контактное окисление SO₂ в SO₃: SO₂ + 0,5O₂ = SO₃

Абсорбция SO₃: SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Табл. 2. Исходные данные для расчета.

Показатель	Значение	Обозначение
Степень превращения серы в SO2, %	93,0	ХS
Степень превращения SO2 в SO3, %	98,5	XSO2
Степень абсорбции SO3, %	99,5	k
Избыток воздуха от стехеометрии	1,6	z
Концентрация H2SO4 в целевом продукте, %. (по массе)	93,5	ω
Базис расчета, кг поступающей серы	800	B

Система уравнений материального баланса:

По первому блоку:

1. 
   G₀₁₁ = B
   
2. 
   
   
3. 
   G₀₁₁ = G₁₀₀+ M_S
   
4. 
   N₀₁₂ = z
   
5. 
   N₀₁₂ = +
   

По второму блоку:

6. 
   X_SO2 =
   
7. 
   = 0,5 +
   

По третьему блоку:

8. 
   G₀₃₀ = G₃₀₁(1 – 𝜔) + k M_H2O
   
9. 
   G₃₀₂ = N₀₁₂M_N2 + (1-X_SO2) M_SO2 + (1 – k) M_SO3 + M_O2
   
10. 
    k =
    

Табл. 3. Соответствие переменных потокам.

Наименование потока	Условное обозначение	Хi	Размерность	Значение по расчету
Введённая сера	G011	Х1	кг	800
Непрореагировавшая сера	G100	Х2	кг	56,00
Поток воздуха	N012	Х3	кмоль	177,14
Поток кислорода на окисление SO2	N12O2	Х4	кмоль	13,95
Поток SO2 на окисление	N12SO2	Х5	кмоль	23,25
Поток SO3 в абсорбер	N23 SO3	Х6	кмоль	22,90
Поток кислорода в абсорбер	N23 O2	Х7	кмоль	2,20
Вода в абсорбер	G030	Х8	кг	565,37
Серная кислота	G301	Х9	кг	2388,21
Выхлопные газы	G302	Х10	кг	4020,22

Уравнения:

1. 
   Х₁ = 800
   
2. 
   0,029Х₁ – Х₅ = 0
   
3. 
   Х₁ – Х₂ – 32Х₅ = 0
   
4. 
   0,21Х₃ – 1,6Х₅ = 0
   
5. 
   0,21Х₃ – Х₄ – Х₅ = 0
   
6. 
   0,985Х₅ – Х₆ = 0
   
7. 
   Х₄ – 0,5Х₆ – Х₇ = 0
   
8. 
   17,91Х₆ – Х₈ + 0,065Х₉ = 0
   
9. 
   22,12Х₃ + 0,96Х₅ + 0,4Х₆ +32Х₇ – Х₁₀ = 0
   
10. 
    0,995Х₆ – 0,0095Х₉ = 0
    

Табл. 4. Матрица коэффициентов.

№ уравне-ния	аi при Хi										bi Свободный член
	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Х6	Х7	Х8	Х9	Х10
1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	800
2	0,029	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	0
3	1	-1	0	0	-32	0	0	0	0	0	0
4	0	0	0,21	0	-1,6	0	0	0	0	0	0
5	0	0	0,21	-1	-1	0	0	0	0	0	0
6	0	0	0	0	0,985	-1	0	0	0	0	0
7	0	0	0	1	0	-0,5	-1	0	0	0	0
8	0	0	0	0	0	17,91	0	-1	0,065	0	0
9	0	0	22,12	0	0,96	0,4	32	0	0	-1	0
10	0	0	0	0	0	0,995	0	0	-0,0095	0	0

Расчет материального баланса

Приход:

Воздух:

m (O₂) = N₀₁₂ M_O2 = 177,14 * 0,21 * 32 = 1190,38 кг

m (N2) = N₀₁₂ M_N2 = 177,14 * 0,79 * 28 = 3918,34 кг

Расход:

Серная кислота:

m (H₂SO₄) = G₃₀₁𝜔 = 2388,21 * 0,935 = 2232,98 кг

m (H₂O) = G₃₀₁ – m (H₂SO₄) = 2388,21 – 2232,98 = 155,23 кг

Выхлопные газы:

m (N₂) = m (N₂)исх = 3918,34 кг

m (O₂) = M_O2 = 2,20 *32 = 70,40 кг

m (SO₃) = (1 – k) M_SO3= (1 – 0,995) * 22,90 * 80 = 9,16 кг

m (SO₂) = (1 – X_SO2) M_SO2 = (1 – 0,985)*23,25*64 = 22,32 кг

Табл. 5. Материальный баланс химико-технологической системы производства серной кислот на 800 кг серы.

Приход			Расход
Статья прихода	Масса, кг	%	Статья расхода	Масса, кг	%
Сера	800	12,36	Серная кислота В том числе: Серная кислота Вода	2388,21 2232,98 155,23	36,89 34,49 2,40
Воздух В том числе: Кислород Азот	5108,72 1190,38 3918,34	78,91 18,39 60,52	Выхлопные газы В том числе: Кислород Азот Оксид серы (IV) Оксид серы (VI)	4020,22 70,40 3918,34 22,32 9,16	62,10 1,09 60,52 0,35 0,14
Вода в абсорбер	565,37	8,73	Сера	56,00	0,86
			Невязка	9,66	0,15
Всего	6474,09	100	Всего	6474,09	100

Список использованной литературы

1. 
   Амелин, А.Г. Производство серной кислоты: Учебник для проф.-техн. учеб. заведений / Амелин А.Г., Яшке Е.В. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1980. – 245 с.;
   
2. 
   Кузнецов, Д.А. Производство серной кислоты. Учебник для проф. Техн. Учеб. Заведений / Кузнецов Д.А. М., Высш. Школа, 1968. 296с.;
   
3. 
   Кутепов, А.М. Обшая химическая технология: Учеб. для вузов / А.М. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. – 3-е изд., перераб. – М.: ИКЦ Академкнига, 2004. – 528 с.;
   
4. 
   Кононова, Г.Н. Расчет материального баланса химико-технологических систем интегральным методом / Г.Н. Кононова, В.В. Сафонов, Е.В. Егорова. – М: ИПЦ МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 1999. – 26 с.;
   
5. 
   Чабан, Н.Г. Сборник заданий курсовых работ по расчёту материального баланса химико-технологических систем / Н.Г. Чабан. – М.: ИПЦ МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2013. – 23с.;
   
6. 
   Филатов, Ю. В. Состояние и перспективы развития производства и потребления серной кислоты в РФ // Международная научно-техническая конференция «Сера и серная кислота – 2012» [Электронный ресурс]. Систем. требования: Adobe Reader. – URL: http://www.chemico-group.com/ru/images/stories/conf_sulf/acid_rus.pdf (дата обращения: 30.11.2014).