1. Исходные данные для расчета
1. В холодильник-конденсатор поступает 5000 нм³/ч нитрозных газов.
2. Состав газа на входе, %об.: NO – 2, NO2 – 8,35, O2 – 1,92, N2 – 70,80, Н2О – 16,93.
3. Давление в системе 7,5 атм.
4. Степень превращения окислов азота при абсорбции – 0,98.
5. В расчете теплового баланса определить количество охлаждающей воды.
6. Температура нитрозного газа на входе в холодильник – конденсатор – 160ºС.
7. Температура нитрозного газа на выходе из холодильника–конденсатора – 40ºС.
8. Степень конденсации водяных паров – 90 %.
2. Материальный баланс холодильника-конденсатора
Цель материального баланса: определение состава нитрозного газа после холодильника-конденсатора.
Таблица 1. Состав нитрозных газов, поступающих в холодильник-конденсатор
| Состав | м3 /ч | кг/ч | кмоль/ч | % (об.) |
| NO | 100 | 133,8 | 4,46 | 2 |
| NO2 | 417,5 | 857,44 | 18,64 | 8,35 |
| O2 | 96 | 137,152 | 4,286 | 1,92 |
| N2 | 3540 | 4425,008 | 158,036 | 70,80 |
| H2 O | 846,5 | 680,22 | 37,79 | 16,93 |
| Всего | 5000 | 6233,62 | 223,212 | 100 |
В холодильнике – конденсаторе образуется конденсат, содержащий 40%-ную HNO3 , что соответствует степени превращения окислов азота 25 %.
Условно пересчитываем окислы азота, содержащиеся в нитрозном газе, на NO2 :
(NO+ NO2 )=4,46+18,64=23,1 кмоль/ч
1. Количество конденсата.
Количество двуокиси азота, превращенной в азотную кислоту, составит:
23,1*0,25=5,775 кмоль/ч
На образование азотной кислоты по реакции
4 NO2 + O2 +2Н2 О = 4HNO3 - 73600 кДж
расходуется воды: 5,775 / 2 = 2,887 кмоль/ч.
Количество сконденсировавшейся воды x, пошедшей на образование 40%-ной HNO3 , можно вычислить по уравнению:
36382,5=14553+720x
x= 30,32 кмоль/ч
Всего сконденсировалось воды:
2,887 + 30,32 = 33,21 кмоль/ч
В газе осталось водяных паров:
37,79 – 33,21 =4,58 кмоль/ч
Количество образовавшейся 40%-ной HNO3 :
5,775 + 30,32 = 36,095 кмоль/ч
2. Количество и состав газа после холодильника.
На образование HNO3 пошло кислорода:
5,775*0,25 = 1,444 кмоль/ч
В газе осталось:
кислорода
4,286 - 1,444=2,842 кмоль/ч
окислов азота
23,1 – 5,775=17,325 кмоль/ч
Таблица 2. Состав нитрозных газов, выходящих из холодильника-конденсатора
| Состав | м3 /ч | кг/ч | кмоль/ч | % (об.) |
| NO | 99,904 | 133,8 | 4,46 | 2,44 |
| NO2 | 288,176 | 591,79 | 12,865 | 7,04 |
| O2 | 63,661 | 90,944 | 2,842 | 1,55 |
| N2 | 3540,006 | 4425,008 | 158,036 | 86,46 |
| H2 O | 102,592 | 82,44 | 4,58 | 2,51 |
| Всего | 4094,339 | 5323,982 | 182,783 | 100 |
Таблица 3. Состав конденсата
| Состав | м3 /ч | кг/ч | кмоль/ч | %(об.) |
| HNO3 | 129,36 | 363,825 | 2,05 | 39,99 |
| H2 O | 679,17 | 545,76 | 37,73 | 60,01 |
| Всего | 808,53 | 909,585 | 39,78 | 100 |
3. Сводный материальный баланс холодильника–конденсатора
Таблица 4.
| ПРИХОД | РАСХОД | ||||||||
| В-во | м3 /ч | кг/ч | кмоль/ч | %(об.) | В-во | м3 /ч | кг/ч | кмоль/ч | %(об.) |
| NO | 100 | 133,8 | 4,46 | 2 | NO | 99,904 | 133,8 | 4,46 | 2,01 |
| NO2 | 417,5 | 857,44 | 18,64 | 8,35 | NO2 | 288,176 | 591,79 | 12,865 | 5,78 |
| O2 | 96 | 137,152 | 4,286 | 1,92 | O2 | 63,661 | 90,944 | 2,842 | 1,28 |
| N2 | 3540 | 4425,01 | 158,036 | 70,80 | N2 | 3540,01 | 4425,01 | 158,04 | 71,06 |
| H2 O | 846,5 | 680,22 | 37,79 | 16,93 | |||||