Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q₄ + Q₅ +Q₆ , где

• Q₁ - тепло, поступающее в аппарат с исходными веществами, кДж

• Q₂ - тепло, отводимое охлаждающим агентом или подводимое теплоносителем к аппарату, кДж

• Q₃ - тепловой эффект процесса, кДж

• Q₄ - тепло, уносимое продуктами реакции, кДж

• Q₅ - тепло, идущее на охлаждение или нагревание отдельных частей аппарата, кДж

• Q₆ - тепло, теряемое аппаратом в окружающую среду или получаемое из нее, кДж

Расчет теплот Q₁ и Q₂ проводят по следующим формулам :

Q₁ = S G_{i н} × c_p × T_н ;

Q₄ = S G_jк × c_p × T_к ,

• G_iн , G_jк - масса исходных веществ и продуктов реакции, кг ;

• с_рн , с_рк - удельные теплоемкости исходных веществ и продуктов реакции,

  кДж / кг×К ;

• T_н ,T_к - начальная и конечная температуры на данной стадии процесса, К.

Массы исходных веществ и продуктов реакции берут из данных материального баланса.

При отсутствии экспериментальных данных о удельных теплоемкостях, их вели­чины могут быть приближенно вычислены по уравнению :

где

• с_ра - атомные теплоемкости элементов, кДж/ кг×К ;

• n - число одноименных атомов в молекуле ;

• M - молекулярная масса соединения, кг/ кмоль.

с_Р1 = (8 × 7,53 + 13 × 9,62 + 1 × 11,3) / 121 = 1,63 кДж / кг×К

с_Р2 = (8 × 7,53 + 11 × 9,62 + 2 × 11,3 + 26,36) / 168,5 = 1,28 кДж / кг×К

Удельные теплоемкости исходных веществ и продуктов реакции.

№	Наименование	Удельная теплоемкость ср , кДж/ кг×К
1	Метоксилидин	1,63
2	Диазосоединение	1,28
3	Нитрит натрия	1,03
4	Соляная кислота	0,99
5	Хлорид натрия	0,90
6	Серная кислота	1,71
7	Вода	4,18

Тепловой эффект процесса диазотирования Q₃ может быть выражен из сле­дующего равенства :

где G₁ - масса загружаемого амина, кг ;

с₁ - содержание чистого вещества в исходном амине, масс. доли ;

М₁ - молекулярная масса амина, кг/ кмоль ;

• - выход в реакции диазотированния, вес. доли ;

q_P - теплота реакции диазотирования, ккал/ г-моль;

d - избыток нитрита натрия от теоретического количества, %.

Теплота реакции диазотирования q_P складывается из теплот реакций-элементов

-нейтрализация амина

RNH₂ + HCl = RNH₂×HCl + q₁

-разложение нитрита натрия соляной кислотой

NaNO₂ + HCl = HNO₂ + NaCl + 3,45 ккал/ г-моль

-диазотирование

RNH₂ + HNO₂ = R-N=N-OH + H₂O + q₃

-нейтрализация диазоаминов

R-N=N-OH + HCl = RN₂⁺Cl^- + H₂O + q₄

Таким образом, удельная теплота реакции диазотирования

q_P = q₃ + q₄ + 3,45 - q₁ , ккал/ г-моль

Согласно справочным данным [1]

q₁ = 3,15 ккал/ г-моль ; q₃ = 15,01 ккал/ г-моль ; q₄ = 8,50 ккал/ г-моль.

q_P = 15,01 + 8,50 + 3,45 - 3,15 = 23,81 ккал/ г-моль.

Количество тепла, необходимое для нагревания отдельных частей аппарата, нахо­дят по формуле :

Q₅ = G_АП × c_{Р ап} × ( T_{К ап} - T_{Н ап} ),

где G_АП - масса отдельных частей аппарата, кг

G_АП = 1350 кг ;

с_{Р ап} - теплоемкость материала, из которого изготовлен аппарат, кДж/ кг×К

с_{Р Ti} = 0,549 кДж/ кг×К ;

T_{К ап} , T_{Н ап} - средняя температура отдельных частей аппарата в конце и начале нагревания, К.

Количество тепла, необходимое для компенсации тепловых потерь в окружаю­щую среду, определяют как

Q₆ = 0,05 × Q₂

Количество теплоты Q₂ необходимое для охлаждения или нагревания отдельных частей аппарата

Q₂ = K × F × Dt_ср × t ,

где К - среднее значение коэффициента теплопередачи, кВт/ м²×К ;

F - поверхность теплообмена аппарата, м² ;

- среднелогарифмическая разность температур, К ;

t - продолжительность стадии теплообмена, с.

Таким образом поверхность теплообмена можнт быть представлена как

Для расчета количества витков змеевика принимаем

• диаметр витка змеевика d_зм=2,040 м ,

• диаметр трубы змеевика d_тр= 0,053 м,

• расстояние между витками по вертикали ­­h= 1,50 м.

Длина одного витка змеевика как винтовой линии составит

Поверхность теплообмена одного витка принимается равной

Число витков змеевика

.

Процесс диазотирования метоксилидина скла­ды­ва­ется из трех стадий :

I - охлаждение раствора соляной кислоты до -2 °С ;

II - охлаждение кислого раствора метоксилидина до -3 °С ;

III - собственно диазотирование.

Температурная диаграмма процесса диазотирования в таком случае выглядит следующим образом :

6.1 Определение количества теплоты Q₂. отводимое хладагентом или подводимое теплоносителем, для каждой стадии

I стадия.

Q₃ = 0, так как не протекает никаких химических превращений.

Q₁ + Q₂ = Q₄ + Q₅ + Q₆

Q₂ = 1,05 ( Q₄ + Q₅ - Q₁ )

Q₄ = [92,00 × 0,99 + (2200 + 244,5) × 4,18 ] × 271 = 2,79 × 10⁶ КДж

Q₅ = 1350 × 0,549 × (271 - 293) = -1,63 × 10⁴ Дж

Q₁ = [92,00 × 0,99 + (2200 + 244,5× 4,18 ] × 293 = 3,02 × 10⁶ КДж

Q₂ = 1,05 (2,79 × 10⁶ - 1,63×10⁴ - 3,02 × 10⁶) = -2,60 × 10⁵ КДж

II стадия.

Q₃ = [ 121,0 × 4,19 × 1000 × 3,15 ] / 121 = 1,32 × 10⁴ КДж

Q₂ = 1,05 ( Q₄ + Q₅ - Q₃ - Q₁ )

Q₄ = [121,00 × 1,68 + 92,00 × 0,99 + (2200 + 244,5+24,8) × 4,18 ] × 270 = 2,87 × 10⁶ КДж

Q₅ = 1350 × 0,549 × (270 - 271) = - 0,74× 10³ КДж

Q₁ = 121,00 × 1,63 × 293 + 2,79 × 10⁶ = 2,85 × 10⁶ КДж

Q₂ = 1,05 (2,87 × 10⁶ -1,32 × 10⁴ - 0,74× 10³ -2,85 × 10⁶) = -1,63 × 10⁴ КДж

III стадия.

Q₅ = 0

Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q₄ + Q₆

Q₂ = 1,05 ( Q₄ - Q₁ - Q₃ )

Q₄ = [ 163,0 × 1,28 + 14,7 × 1,28 + 58,5 × 0,9 + 15,3 × 0,99 + 9,8 × 1,71 +

+ (2200 + 244,54+24,8+ 177,1 + 37,8) × 4,18 ] × 274 = 3,15 × 10⁶ КДж

Q₁ = [121,00×1,68+92,00×0,99+76×1,03 + (2200+244,5+24,8+177,1)×4,18 ]×270

= 3,09×10⁶ КДж

Q₃ = [121×4,19×(1000 × 0,967 × 23,81 + 34,5 × 10) ] / 121 = 9,8 × 10⁴ КДж

Q₂ = 1,05 (3,15 × 10⁶ - 3,09×10⁶ - 9,8 × 10⁴) = -3,9 × 10⁴ КДж

6.2 Расчет поверхности теплообмена

I стадия.

В качестве хладоагента используется рассол с начальной температурой -10°С и конечной температурой -5°С. Теплоемкость примем как для воды.

Противоток:

Прямоток:

Принимаем значение коэффициента теплопередачи [3] К=900 Вт/ м²·К.

Время охлаждения t = 30 мин = 1800 с.

Расход рассола

Поверхность теплообмена:

Число витков змеевика:

II стадия.

В качестве хладоагента используется рассол с начальной температурой -10°С и конечной температурой -5°С.

Противоток:

Прямоток:

Принимаем значение коэффициента теплопередачи [3] К=900 Вт/ м²·К.

Время охлаждения t = 10 мин = 600 с.

Расход рассола

Поверхность теплообмена:

Число витков змеевика:

III стадия.

В качестве хладоагента используется рассол с начальной температурой -10°С и конечной температурой -5°С.

Принимаем значение коэффициента теплопередачи [3] К=900 Вт/ м²·К.

Время охлаждения t = 20 мин = 1200 с.

Расход рассола

Поверхность теплообмена:

Число витков змеевика:

виток.

С учетом запаса поверхности теплообмена, принимаемого равным 30%, число витков змеевика составит:

n = 2,31·(1+0,3) = 2,99 » 3 витка.

Суммарный расход рассола с запасом = 1,3×(6,9+1,3+1,55) = 12,68 кг/с

7 Ежегодные нормы расхода основных видов сырья, вспомогательных материалов и промежуточных продуктов.

1. №	нормы расхода основных видов сырья, вспомогательных материалов и промежуточных продуктов. [кг]	нормы расхода основных видов сырья, вспомогательных материалов и промежуточных продуктов на 1 тонну 100% красителя [кг]
   1	Метоксилидин	158,0
   2	Р-соль	371,1
   3	Шеффер соль	65,3
   4	Нитрит натрия	90,0
   5	Кислота соляная	436,7
   6	Соль поваренная	1566,6
   7	Аммиак водный	91,4
   8	Кислота сульфаминовая техническая	17,0
   9	Асидол технический	3,8
   10	Ализариновое масло техническое	2,0
   11	Вода [м3/т]	36,3
   12	Пар [Гкал/т]	3,0
   13	Электроэнергия [КВтч/т]	112,0

8 Ежегодная норма образования отходов производства

1. №	Наименование отходов, характеристика, состояния, аппарат или стадия образования.	Метод очистки или уничтожения	Научно обоснованная норма образования отходов производства на 1 тонну 100% красителя
   Газообразные отходы. Газообразные отходы отсутствуют.
   7.2 Жидкие отходы.
   1	Фильтрат готового красителя (фильтр пресс №8037) состава: NaCl--132000 мг/л Органические продукты разложения -- 6000 мг/л NH4Cl – 7000 мг/л	Направляются в производственную канализацию и через городской коллектор на станцию биологической очистки. При выходе с завода разбавляются водой в 37-40 раз.	9,2 м3
   7,3 Твердые отходы. Твердые отходы отсутствуют

9 Нормы технологического режима

1. 1	2	3	4	5	6	7	8
   9.3 Получение и выделение готового красителя (аппарат №8022а)
   1	Осмотр и очистка аппарата	5-10	О.С.	Атм.
   2	Загрузка воды	20-25	О.С.	Атм.			1900-2000
   3	Загрузка раствора смеси Р-соли и соли Шеффера	15-20	О.С.	Атм.			3800-3900
   4	Охлаждение	50-60	0, 2	Атм.
   5	Загрузка раствора диазосоединения	20-30	0, 2	Атм.	РН = 8,0-8,4		2800-2900
   6	Размешивание	150-180	3-4	Атм.
   7	Нагрев	50-60	65-70	Атм.
   8	Загрузка поваренной соли	30-40	65-70	Атм.		1200± 10
   9	Размешивание	25-30	65-70	Атм.
   10	Отбор проб и анализ	25-30	65-70	Атм.
   	Итого	5ч 55мин 7ч 40мин					9600-9800
   9.4 Фильтрование готового красителя (монтежю №8005 и фильтр пресс №8037)
   1	Осмотр и очистка монтежю	5-10	О.С.	Атм.
   2	Прием суспензии готового красителя	50-60	65-70	Атм.			9600-9800
   3	Заполнение фильтр пресса	12-14ч	65-70	0,27-0,3 МПа
   4	Продув пасты сжатым воздухом	50-60	65-70	0,27-0,3 МПа
   5	Выгрузка пасты	60-90	65-70	Атм.
   	Итого	14ч 43мин- 17ч 40мин				паста 2176,5	фильтрат 7659,4
   	Весь процесс	26ч 10мин-32ч 40мин

10 Контроль производства и управление технологическим процессом.

Характеристики

Список файлов реферата