Курсовая работа: Участок восстановления и дистилляции четыреххлористого титана

Параметры A,B,C,D,E,F,H берем из справочника [5].

Для расчета теплового эффекта реакции воспользуемся справочными значениями энтальпии образования исходных компонентов и продуктов реакции.

Термодинамические параметры веществ
Параметр	TiCl4	Mg	Ti	MgCl2
A	106,8573	34,30901	44,37174	92,048
B	1,049482	-7,47103E-10	-44,09225	-0,000005
C	-0,2843	6,14621E-10	31,70602	4,77E-07
D	0,024257	-1,59824E-10	0,052209	1,14E-07
E	-1,043516	-1,15201E-11	0,036168	-0,000005
F	-798,5666	-5,439367	-12,72011	-634,343
H	-763,1616	4,790011	0	-601,577
H1100-H298.15, кДж/моль	83,60436175	27,510533	23,46612676	68,48680177
Энтальпия образования ΔH, кДж/моль	-804,2	0	0	-641,3

Рассчитываем выделение тепла от экзотермии реакции используя энтальпии образования принимающих участие в реакции веществ:

Аналогично, используя параметр H1100-H298.15, вычисляем разницу теплоты получаемых и исходных компонентов (теплота нагрева до 1100К и остывания до 298.15К):

Таким образом, количество тепла, подлежащее отведению составит:

Пересчитывая граммы в моли, получаем суммарный тепловой эффект реакции при получении 1кг металлического титана и заполняем таблицу:

Параметр	TiCl4	2Mg	Ti	2MgCl2	Сумма
масса, г	3958	1021	1000	3958
молярная масса, г/моль	190	49	48	190
кол-во, моль	20,83157895	20,83673469	20,83333333	20,83157895
энтальпия образования, кДж	-16752,75579	0	0	-13359,29158	3393,464211
H1100-H298.15, кДж	1741,610862	573,2296774	488,8776407	1426,688218	-399,2746809
Итого	3792,738891

Составляем тепловой баланс:

Тепловой баланс получения 1т титана
Приход тепла			Отвод тепла
Статья	мДж	%	Статья	мДж		%
От электроэнергии на расплавление Mg	573,2296774	14,5	С Титаном	488,8776407		12,3
От экзотермии реакции	3393,464211	85,5	С MgCl2	1426,688218		36,0
Теплоотвод	2051,128029		51,7
Невязка	0
Итого:	3966,693888	100,0	Итого:	3966,693888		100,0

Расчет кол-ва аппаратов

Рассчитаем кол-во реакторов для производства 5 000 тонн титановой губки в год. Используем реакторы высотой 3050мм и внутренним диаметром 1360мм.

Цикловая производительность таких реакторов составляет 2000кг титановой губки (одна условная единица). Продолжительность полного цикла – 39 часов [1]. Кол-во товарного металла, получаемого с одного реактора в год составит (365дн * 24ч / 39ч) * 0,9 * 2000кг = 405 тонн.

Таким образом, для получения 5 000 тонн в год необходимо использовать 5 000 / 405 = 13 реакторов.

Т.к. длительность цикла процесса вакуумной сепарации составляет 30 часов, он не является «узким звеном» участка, следовательно, расчет производительность по реакторам восстановления четыреххлористого титана является корректным.

За один цикл аппарат вакуум-термической очистки титановой губки также перерабатывает 2000кг. Учитывая, что его производительность (30 часов) лишь несколько меньше производительности реактора (39 часов), в цеху необходимо использовать 13 таких аппаратов (по одному аппарату-дистиллятору на каждый реактор восстановления).

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы приведена аппаратно-технологическая схема процесса восстановления четыреххлористого титана магнием. Приведены схемы и описания действия аппаратов для осуществления реакции. Рассчитан материальный и тепловой балансы процесса, а также такие параметры, для кол-во агрегатов, необходимых для выпуска 5 000 тонн титановой губки в год.

Список литературы

Металлургия титана. Гармата В.А., Гуляницкий Б.С., Крамник В.Ю., Липкес Я.М., Серяков Г.В., Сучков А.Б., Хомяков П.П., Москва, изд. «Металлургия», 1967. 643с

Титан. Гармата В.А., Петрунько А.Н., Галицкий Н.В., Олесов Ю.Г., Сандлер Р.А., Москва, изд. «Металлургия», 1983. 532с.

Магниетермия. Самсонов Г.В., Перминов В.П., Москва, изд. «Металлургия», 1971., 168с

Верятин У.Д., Маширев В.П. и др. «Термодинамические свойства неорганических веществ». Справочник изд.под.ред. Зефирова А.П., Москва, Атомиздат, М., 1965., с.376

«NIST Standard Reference Database Number 69. NIST Chemistry WebBook», National Institute of Standards and Technology, 2005, http://webbook.nist.gov/chemistry