Файл: Синтез и анализ хтс в производстве серной кислоты.docx

2. МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА ЖЕЛЕЗНОГО КОЛЧЕДАНА

2.1. Расчет материального баланса печи для обжига КС-450

Таблица 2.1 – Исходные данные для расчета:

Производительность печи (100% Н2SO4) GН2SO4, т/ч	20,82
Степень использования серы β	0,97
Расход сухого колчедана (45% S) на 1 т Н2SO4 α, т	0,81
содержание, в%:
серы в колчедане СS	38
влаги в колчедане СВЛ	9
серы в огарке СS(огарк)	1,4
SO2 в сухом обжиговом газе СSO2	14
SO3 в сухом обжиговом газе СSO3	0,1
O2(n)	21
N2(CN2)	80
температура, °C
колчедана tКОЛ	29
воздуха tВОЗ	20
обжигового газа на выходе из печи tИ	680
огарка tОГ	550
Относительная влажность воздуха φ, %.	52

Расчёт материального баланс печи для обжига колчедана КС-450.

1.Общее содержание серы в колчедане:

G_s= = = 7016 кг/ч (2.1)

2.Количество сухого колчедана:

G_кол = = 18463 кг/ч (2.2)

3.Количество влаги в колчедане:

G_вл = = = 1826 кг/ч (2.3)

4.Количество огарка:

G_ог =

---

G_кол = 18463 = 14202 кг/ч (2.4)

5.Количество серы в огарке:

G_s(ог) = = = 199 кг/ч (2.5)

6.Потери серы с огарком:

= = 2,84 % (2.6)

7.Количество выгоревшей серы:

G_s – G_s(ог) = 7016 – 199 = 6817 кг/ч (2.7)

8.Общий объем SO₂ +SO₃:

= = = 4763 кг/м³ (2.8)

9.Объем SO₂:

= = = 4729 кг/м³ (2.9)

ρ (SO₂) = 2.93 кг/м³

10.Объем SO₃:

= - = 4763-4729 = 34 кг/м³ (2.10)

ρ(SO₃) = 3.58 кг/м³

11.Концентрация кислорода в обжиговом газе определяется по формуле:

= n - [m - ] CSO₂ - [m + 0.5 ]CSO₃ , (2.11)

где n – содержание O₂ в воздухе (n = 21%);

m – стехиометрическое отношение числа молекул O₂ к числу молекул SO₂, по балансовому уравнению:

4FeS₂ + 11O₂ = 8SO₂ + 2Fe₂O₃ ,

где m = 11:8 = 1.375

C_O2 = 21 - [1.375 - ]14 - [1.375 +0.5 ]0.1 = 2.713% (2.12)

12.Объём сухого обжигового газа:

V_г = = = 33779 м³/ч (2.13)

13.Объём O₂ в обжиговом газе:

---

= = = 916 м³/ч (2.14)

ρ(O₂) = 1.43 кг/м³

14.Объём N₂ в обжиговом газе:

= – (V_SO2 + V_SO3 + V_O2) = 33779 – (4729 + 34 + 916) = 28100 м³/ч (2.15)

ρ(N_{2 атм}) = 1.25 кг/м³

15.Объём сухого воздуха, поступающего на обжиг колчедана (воздух содержит 80 % N₂):

V_B = = = 35125 м³/ч (2.16)

ρ(сухого воздуха) = 1.29 кг/м³

16.Объём паров воздухе (при 29°С и относительной влажности воздуха ϕ = 52% давление насыщенного пара воды P _{(насыщ)H2O} = 4,0078 кПа, тогда

P_H2O = 2084.1 Па

V⁰_H2O = = = 738 м³/ч (2.17)

17.Общий объём паров в обжиговом газе:

V_H2O = + V⁰_H2O = + 738 = 3010 м³/ч (2.18)

Таблица 2.2 – Материальный баланс печи КС-450

Приход			Расход
Статья прихода	Количество			Статья расхода	Количество
	кг	м3			кг	м3
Колчедан	18463	-		Огарок	14202	-
Влага колчедана	1826	-		Обжиговый газ:
Сухой воздух	45311	35125		SO2	13856	4729
Влага с воздухом	915	738		SO3	122	34
				O2	1310	916

---

Продолжение таблицы 2.2

			N2	35125	28100
			H2O	3732	3010
Всего:	66515	35863	Всего:	68347	36789

---

2.2. Расчет теплового баланс печи обжига КС-450

Таблица 2.3 – Исходные данные для расчета

Теплоёмкость, Ккал/кг град:
колчедана	0,13
огарка	0,39
воздуха	0,31
Теплоемкость, Ккал/м3 град
SO2	0,342
SO3	0,342
O2	0,34
N2	0,341
Теплопотери, %	27
Теплота обжига колчедана, ккал	1285000
Температура, °С:
колчедана	29
воздуха	20
огарка	550
обжигового газа	680

Таблица 2.4 – Материальный баланс печи КС-450 в пересчете на 1 т

Приход			Расход
Статья прихода	Количество		Статья расхода	Количество
	кг	нм3		кг	нм3
Сухой колчедан	18463	-	Огарок	14202	-

Продолжение таблицы 2.4

Влага с колчеданом	1826
Сухой воздух	45311	35125	SO2	13856	4729
Влага с воздухом	915	738	SO3	122	34
			O2	1310	916
			N2	35125	28100
			H2O	3732	3010
Всего:	66515	35863	Всего:	68347	36789

---