Расчет барабанной вращающейся печи

МАЭ РФ

Государственный Технологический Институт

Кафедра МАХП

РАСЧЕТ БАРАБАННОЙ

ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ

ТиОСП 080.11.01.00 РР

Преподаватель

_____________.

«______» _____________.

Студент группы

_____________

«_____» _____________.

Содержание

Введение 3

1 Цель расчета 4

2 Данные для расчета 4

3 Расчеты 5

3.1 Материальный баланс процесса разложения 5

3.2 Тепловой баланс процесса разложения 9

3.3 Конструктивный расчет 10

3.4 Определение мощности 11

Заключение 12

Литература 13

Приложение А – Эскиз барабанной вращающейся печи…………………….14

Введение

Фтороводород занимает большое значение в химической промышленности. Его используют как для получения фтора, фторидов различных металлов, искусственного криолита, так и для получения фторорганических соединений. Важную роль занимает фтороводород в атомной промышленности.

В промышленных условиях фтороводород получают методом сернокислотного реагирования с флюоритом в барабанных вращающихся печах с электрическим обогревом или обогревом топочными газами.

Данная работа посвящена расчету барабанной вращающейся печи.

1 Цель расчета

Целью данного расчета является закрепление теоретических навыков по курсу “Технология и оборудование специальных производств” и применение их к конкретному материальному, тепловому балансу и определение конструктивных размеров печи.

2 Исходные данные

Исходные данные представлены в таблице 1

Таблица 1 – Исходные данные

1 Состав плавикового шпата, % ФФ CaF>2> SiO>2> CaCO>3> CaS Ca>3>> >(PO>4>)>2>	95Б 95,0 2,5 1,9 0,4 0,2
Состав серной кислоты, % H>2>SO>4> HF H>2>O	93 6,5 0,5
3 Избыток серной кислоты, %	5
4 Температура серной кислоты, 0С	80
5 Температура процесса, 0С	250
6 Время процесса, час	4
7 Степень разложения CaF>2>, %	98,6
8 Производительность по плавикому шпату, т/час	1

Реакции протекающие в процессе

1)

2)

3)

4)

5)

6)

3 Расчеты

3.1 Материальный баланс процесса разложения

Учитывая состав плавикового шпата, определим расход каждого химического соединения:

кг/ч; кг/ч; кг/ч; кг/ч; кг/ч.

3.1.1 Расчет реакции 1

Расход серной кислоты с избытком

где - коэффициент избытка серной кислоты,

кг/ч.

где - степень разложения CaF_>2>.

кг/ч,

Расход CaSO_>4>

кг/ч,

Расход HF

кг/ч,

Непрореагировавший CaF_>2>

кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса этой реакции

Таблица 2 – Материальный баланс

Приход	кг/ч	Расход	кг/ч
1 CaF>2> 2 H>2>SO>4(изб)>	950 1253,27	1 CaF>2(ост)> 2 CaSO>4> 3 HF 4 H>2>SO>4(ост)>	13,3 1633,22 480,35 76,39
Итого	2203,27	Итого	2203,26

3.1.2 Расчет реакции 2

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 3 – Материальный баланс

Приход	кг/ч	Расход	кг/ч
1 SiO>2> 2 HF	25 33,3	1 SiF>4> 2 H>2>O	43,3 15
Итого	58,3	Итого	58,3

3.1.3 Расчет реакции 3

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 4 – Материальный баланс реакции

Приход	кг/ч	Расход	кг/ч
1 CaCO>3> 2 H>2>SO>4(>>изб>>)>	19 19,551	1 CaSO>4> 2 H>2>O 3 CO>2> 4 H>2>SO>4(ост)>	25,84 3,42 8,36 0,931
Итого	38,551	Итого	39,551

3.1.4 Расчет реакции 4

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 5 – Материальный баланс реакции

Приход	кг/ч	Расход	кг/ч
1 CaS 2 H>2>SO>4(>>изб>>)>	4 5,708	1 CaSO>4> 2 H>2>S 3 H>2>SO>4(ост)>	7,55 1,88 0,272
Итого	9,708	Итого	9,708

3.1.5 Расчет реакции 5

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 6 – Материальный баланс реакции

Приход	кг/ч	Расход	кг/ч
1 H>2>S 2 H>2>SO>4(>>изб>>)>	1,88 5,69	1 S 2 SO>2> 3 H>2>O 4 H>2>SO>4(>>ост>>)>	1,77 3,54 1,99 0,27
Итого	7,57	Итого	7,57

3.1.6 Расчет реакции 6

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч.

Составляем таблицу материального баланса

Таблица 7 – Материальный баланс реакции

Приход	кг/ч	Расход	кг/ч
1 Ca>3>(PO>4>)>2> 2 H>2>SO>4(>>изб>>)>	2 2,08	1 CaSO>4> 2 H>3>PO>4> 3 H>2>SO>4(ост)>	2,63 1,26 0,19
Итого	4,08	Итого	4,08

3.1.7 Материальный баланс всего процесса

Материальный баланс всего процесса представлен в таблице 8

Таблица 8 – Материальный баланс всего процесса

Приход	Расход
Статьи прихода	кг/ч	Статьи расхода	кг/ч
1CaF>2> 2 SiO>2> 3 CaCO>3> 4 CaS 5 Ca>3>(PO>4>)>2> 6 H>2>SO>4> 7 HF	950 25 19 4 2 1286,299 33,3	1 HF 2 SiF>4> 3 H>2>O 4 CO>2> 5 SO>2> 6 S 7 CaSO>4> 8 CaF>2> 9 H>3>PO>4> 10 H>2>SO>4(>>ост>>)>	480,35 43,3 20,41 8,36 3,54 1,77 1669,24 13,3 1,26 78,053
Итого	2319,599	Итого	2319,583

3.2 Тепловой расчет

Уравнение теплового баланса

;

;

Приход:

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Расход:

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Дж/ч,

Q_>ФФ> =16233600+370650+311030+52654+29884=16997818 Дж/ч,

Q_>РСК> =144456635,2+3884112=148340747,2 Дж/ч,

Q_{>реакц.газа}> = 175087575 + 7637037 + 21374372,5 + 1763751 + 312537,75 +

+ 551355 = 206726628,3 Дж/ч,

Q_{>отв.гипс}> = 305804768+2857505+341050,5+27392700,35 =336396023,9 Дж/ч.

Тепловой эффект реакции определяется по формуле:

H_>реакц>_>.> = HCaSO_>4> + 2H_>HF> - HCaF_>2> - HH_>2>SO_>4>;

H_>реакц.> = -1424 - 2268,61 + 1214 + 811,3 = 64,08 кДж/моль.

Определим тепло реакции:

Q_{>реакции}> = (95064,08)/78 =780,46 кДж/ч,

,

Q_{>потерь}> = 0,1420627274,4=42062727,44 Дж/ч.

Полученные результаты сведены в таблицу8.

Таблица 8 – Тепловой баланс процесса разложения

Приход	Расход
Статьи прихода	Дж/ч	Статьи расхода	Дж/ч
Q>фф> Q>рск> Q>эл.нагр.>	16997818 148340747,2 420627274,4	Q>реак.газ> Q>отв.гипс> Q>реакции> Q>потерь>	206726628,3 336396023,9 780460 42062727,44
Итого	585965839,6	Итого	282965840,1

3.3 Конструктивный расчёт

Конструктивный расчёт производим при помощи двух методов.

3.3.1 Определение геометрических размеров при помощи эмпирических формул

Определим суточную производительность:

Диаметр барабана:

Длина барабана:

3.3.2 Определение геометрических размеров при помощи отношения L/D

Задаёмся L/D=10, L=10D.

Диаметр барабана определим по формуле:

где  - время процесса разложения, 4часа;

_>М> – плотность материала, 2431кг/м³;

 - коэффициент заполнения аппарата, 0,2.

Тогда

L=101,34=13,4м.

Принимаем D=1,4м и L=14м.

3.4 Определение мощности

Определим число оборотов барабана:

Принимаем n=0,1 об/с.

Мощность для вращения барабана:

N = 0,0013D³L_>CP>n;

N = 0,00131,4³1424310,10,2 = 2,43кВт.

Заключение

В результате проделанной работы были составлены материальный и тепловой балансы процесса разложения плавикового шпата, а также определено необходимое количество тепла на нагрев материала. Определены геометрические размеры барабанной вращающейся печи, а так же мощность, затрачиваемая на вращение барабана и число оборотов барабана.

Литература

Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1969.