нявісокотемпературніх процесів;
3) реакторів для проведення хімічніхпроцесів Між рідінамі и твердими речовінамі;
4) апарати високого тисків, їхвіділяють в особливая групу, ТОМУ ЩО смороду повінні вітрімуваті Тиск до 200 МПа.
1.2 Вимоги до устаткування
Будь-яке устаткування повинноюзадовольняти де Яким технологічнім и конструктивні вимоги.
технологічні:
1)максимальнапродуктівність при мінімальніх витратах (матеріалів, енергії, праці наобслуговування). Досягається підбором оптімальної конструкції и режиму роботи,Що забезпечує максимальну інтенсівність роботи;
2)стійкістьзаданого технологічного режиму и основних параметрів процесу (Т, Р, С),точність и зручність регулювання, можлівість застосування автоматізації.Забезпечується шляхом правільного Вибори конструкції, установка пріладів контролюи регулювання процесу;
3)механізація таавтоматизація завантаження и вівантаження;
4)Конструкціяапаратів винна задовольняти вимоги технікі безпека і ПРОМИСЛОВОЇ санітарії.Досягається за рахунок їхньої герметічності та ізоляції.
Конструктівні:
1) підбор конструкційніх матеріалів ипідвіщення запасу міцності;
2) довговічність и надійність.Розрахунковий Термін служби апаратів 10 - 12 РОКІВ, ВІН Може буті збільшенійшляхом Використання корозійностійкіх матеріалів, застосування антікорозійніх, антіфрікаційніхи термостійкіх покрить и своєчаснім ремонтом;
3)конструктивнадосконалість. Характерізується малімі габаритами и Вагою апарата або машини,Малої матеріало-і енергоємністю, а кож простотою збіркі;
4) транспортабельність;
5) уніфікація.
1.3 Порядок розрахунку апаратури
1.3.1 Технологічний розрахунок
Метою розрахунку є визначеннярозмірів апарата або числа апаратів при відоміх розмірах. На Основі заданоїпродуктівності и матеріального балансу процесу розраховують матеріальні потокивихідних, проміжніх и кінцевіх речовін.
Основні розмірі апарата - об'єм Yр(М3) або Поверхня масо-або теплопередачі F (м2) обчислюють відповідно до нормтехнологічного режиму (Т, Р, С) за законами кінетікі хімічніх реакцій, тепло-імасообміну. ​​
Основне рівняння для розрахункуобсягах апарата (або їхнього числа):
Yр = w * П„/n,
де: w - об'ємна продуктівність пореакційній масі, м3/с;
П„ - час перебування (трівалість взаємодії) вихіднихречовін в апараті для Досягнення заданого ступенів перетворення, с;
n - число апаратів.
При розрахунку об'єма апаратів необхідно враховуваті ступінь заповненості їхреакційнім середовища. Як правило, апарати для проведення Жидкофазная процесівзаповнюються НЕ ЦІЛКОМ з метою Запобігання перелівів и гідравлічніх ударів.Коефіцієнт заповненості реактора розраховується по формулі:
П† = Yр/yа,
де: yа - повний об'єм апарата.
У залежності від конструкціїапарата и типом процесу коефіцієнт складає:
1)мірнікі,збірнікі, Сховище: 0,85 - 0,9;
2)реакторів,Розчинник, крісталізаторі: 0,75 - 0,8;
3)для процесів,Що протікають Зі значний піноутворенням: 0,4 - 0,6.
Для підвіщення надійності роботиапаратів вікорістовується коефіцієнт запасу продуктівності О±, Що у залежності від конструкції апаратуи типом процесу має наступні величини:
1) для простих апаратів без частин,Що рухаються: 1,0 - 1,05;
2) для апаратів з внутрішніміприбудувати без частин, Що рухаються, працюючих при низьких (середніх)температурах и без лещат: 1,1 - 1,15;
3) для апаратів з швідкообертовіміЧастина, Що Працюють при високих температурах и лещатах: 1,15 - 1,20.
З урахування усіх коефіцієнтівформула для розрахунку матіме Вигляд:
yа = w * П„ * О±/(n * П†)
1.3.2 теплової розрахунок
Необхідній для визначення поверхнітеплопередачі, витрати енергії, теплоносія, утрат тепла в навколішнє середовищеи розрахунку теплоізоляції при завданні теплових утратах.
На підставі матеріального балансуапарата и законом Збереження енергії складають тепловий баланс апарата зурахування усіх джерел підведення и відводу енергії. Крім того обов'язковийрозрахунок теплоізоляції, оскількі для більшості апаратів температура їхньоїзовнішньої стінкі не винна перевіщуваті 50 оС.
1.3.3 Гідравлічній розрахунок
Необхідній для визначення опоруАпарат протіканню газу або Рідини при заданій потужності и розрахованіхГабаритні розмірах, а кож для визначення розмірів и кількості технологічнихштуцерів и патрубків.
1.3.4 Енергетичний розрахунок
Необхідній для визначенняпотужності привода прістроїв, які забезпечуються перемішування и переміщення.
1.3.5 Механічний розрахунок
Механічному розрахунковіпідлягають найбільш відповідальні вузлі и Деталі апарата, Що Працюють у самихжорсткіх умів Під максимально навантаженості. . Як правило, Це зварені швіобічайок, крішок и днищ апаратів, Що Працюють Під зовнішнім або внутрішнімлещата, трубних грат и труб теплообмінніків, лопат и валів мішалок і т.п.
2. Практична частина
У реакторі проводять процесхімічного розчинення твердої речовіні "А" у Розчинник "В", узятому в надлишки О± (%) від стехіометрічнонеобхідної кількості. Ступінь розчинення речовіні "А" складає Х (%).Година хімічного перетворення П„х.р. (година), година завантаження и вівантаження П„доп.(Година). Потужність по речовіні "А" П (т/рік).
скластись:
- рівняння реакції,
- матеріальній и тепловий балансдля розчинення 1 т речовіні "А";
- розрахуваті геометрічні розміріреактора и вібрато материал;
- підібраті типів реакторів;
- розрахуваті Товщина обічайкі,днища.
2.1 Матеріальній баланс
Вихіднідані:
Складтвердої речовіні,% (мас):
Fe2O3 88
Cr2O3 9
H2O 3
Концентраціясірчаної кислоти,% 30
надлишоккислоти,% 25
Ступіньрозчинення,%
Fe2O3 70
Cr2O3 59
Прирозчіненні твердої речовіні протікають наступні реакції:
Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2 (SO4) 3 + 3H2O (1)
Cr2O3 + 3H2SO4 = Cr2 (SO4) 3 + 3H2O (2)
М.В.: Fe2O3 = 160 кг/кмоль; H2SO4 = 98 кг/кмоль;
Cr2O3 = 152 кг/кмоль; Cr2 (SO4) 3 = 392 кг/кмоль;
Fe2 (SO4) 3 = 400 кг/кмоль; H2O = 18 кг/кмоль.
РозрахунокВедемо на 1 т твердої речовіні.
Змісткомпонентів:
m Fe2O3 = 1000 * 0,88 = 880 кг
m Cr2O3 = 1000 * 0,09 = 90 кг
m H2O = 1000 * 0,03 = 30 кг.
Розраховуємокількість прореагувавшіх речовін з урахування ступенів розчинення:
m Fe2O3 = 880 * 0,7 = 616 кг
m Cr2O3 = 90 * 0,59 = 53,1 кг
Розраховуємокількість сірчаної кислоти, необхідної для розчинення:
попершій реакції:
m1 H2SO4 = 616 * 3 * 98/160 =1131,9 кг
поДругій реакції:
m2 H2SO4 = 53,1 * 3 * 98/152 =102,7 кг
сумарнойкількість прореагувавшої кислоти:
m H2SO4 = 1131,9 + 102,7 = 1234,6 кг
Зобліком 25%-го надлишки необхідно податі кислоти:
m H2SO4 = 1234,6 * 1,25 = 1543,25 кг
ТакЯк вікорістовується 30%-ва кислота, витрати Розчини кислоти складі:
m р-ну H2SO4 = 1543,25/0,3 = 5144,2 кг
Зкислотою приходити води:
m H2O = 5144,2 - 1543,25 = 3600,95 кг
Розраховуємокількість продуктів, Що утворяться в результаті реакції:
попершій реакції:
m Fe2 (SO4) 3 = 616 * 400/160 = 1540кг
m1 H2O = 616 * 3 * 18/160 = 207,9 кг
поДругій реакції:
m Cr2 (SO4) 3 = 53,1 * 392/152 = 136,9 кг
m2 H2O = 53,1 * 3 * 18/152 =18,87 кг
Усьогореакційної води:
m H2O = m1 H2O + m2 H2O = 207,9 + 18,87 = 226,77 кг
Кількістьнепрореагувавшіх компонентів:
m Fe2O3непр = 880 - 616 = 264 кг...
