Курсовая работа: Производство неконцентрированной азотной кислоты

Охлаждение нитрозного газа после нагнетателя до температуры 135 ÷ 145оС происходит в холодильнике нитрозного газа питательной водой.

Дальнейшее охлаждение нитрозного газа до 60 ÷ 65оС происходит в водяном холодильнике II ступени, который представляет собой горизонтальный кожухотрубчатый теплообменник. По трубкам проходит нитрозный газ, в межтрубном пространстве - оборотная вода. Промывка холодильника аналогична промывке холодильника нитрозных газов I ступени.

3.3 Расчеты технологических процессов

3.3.1 Расчеты материальных балансов процессов

Целью материального баланса является определение равновесного состава газовой смеси, степени окисления оксида азота, состава газа после процесса конденсации.

Исходные данные для расчета [1]:

Состав газа на входе в холодильник-конденсатор [1].

Компонентный состав	об.%
NO	3,09
NO2	6,36
O2	3,57
N2	71,03
H2O	15,95
Итого:	100,00

Расчет ведем на 1000 кг 100,00%-й HNO3, получаемой в технологическом процессе.

Температура нитрозных газов на входе в холодильник, 0С 130.

Температура нитрозных газов на выходе из холодильника, 0С 65.

Температура охлаждающей воды , 0С 40.

Давление в холодильнике, МПа 0,36

Диаметр холодильника-конденсатора, м 2,2.

Поверхность теплообмена, м2 1428.

Наружный диаметр трубок, м 0,05.

Расход газа, поступающего в холодильник-конденсатор 3789,17нм3/т [1].

Зная состав газа, можно определить расход каждого компонента:

Компонентный состав	кг/т	нм3/т	об.%
NO	223,62	117,05	3,09
NO2	148,55	241,01	6,36
O2	186,37	135,19	3,57
N2	3364,23	2691,38	71,03
H2O	61,44	604,54	15,95
Всего:	3984,21	3789,17	100

Расчет материального баланса процесса окисления нитрозного газа

Равновесие и скорость окисления оксида азота II.

NO+1/2O2=NO2 ΔrH(298) =112кДж/моль (3.1)

Зависимость константы равновесия от температуры по данным М. Боденштейна [3] выражается следующим уравнением:

LgK =Lg+1,75LgT-0,0005T+2,839 (3.2)

Для расчета равновесной степени окисления оксида азота (II) выразим парциальные давления газов, входящие в уравнение равновесия, через общее давление в зависимости от начальной концентрации газа[3]:

Введем обозначения:

2a- начальная концентрация NO, мольн.доли;

b- начальная концентрация O2, мольн.доли;

xр- равновесная степень окисления NO, доли единицы;

Робщ- общее давление газа, атм.

Равновесные концентрации компонентов газовой смеси согласно реакции (3.1)составят:

Компонент	Вход	Выход
NO	2a	2а(1-xp)
O2	b	b-axp
NO2	-	2axp
Всего:	1	1-axp