«Рассчитать и спроектировать стадию абсорбции окислов азота в производстве азотной кислоты» - Дипломная работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 4

1.1 Историческая справка 4

1.2 Описание технологии 7

1.3 Физико-химические основы получения азотной кислоты 19

1.4 Способы окисления оксида азота 25

1.5 Недостатки существующей технологии и пути ее совершенствования 33

1.7 Аэродинамика вихревого контактного устройства 43

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 54

2.1 Описание методики 54

2.2 Обработка результатов эксперимента 59

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 63

3.1 Материальный баланс 63

3.2 Тепловой баланс 80

3.2 Расчет толщины стенки 82

3.3 Расчет днища 82

3.4 Расчет крышки 83

3.5 Расчет фланцевого соединения 84

3.6 Расчет вихревого контактного устройства 87

5 МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОРАБОТКА 89

5.1 Описание функциональной схемы автоматизации установки 89

5.2 Обработка результатов прямых измерений 89

6 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 99

6.1 Характеристика производственной и экологической опасности объекта 99

6.2 Расчет освещения 99

6.3 Метеоусловия 101

6.4 Вентиляция и отопление 102

6.5 Шум и вибрация 102

6.6 Индивидуальные средства защиты 103

6.7 Электробезопасность 103

6.8 Пожарная безопасность 106

6.9 Молниезащита 107

6.10 Экологичность работы 108

7 ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 109

8 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 118

8.1 Составление сетевого графика 118

8.2 Затраты на основные и вспомогательные материалы 119

8.3 Энергетические затраты 119

8.4 Фонд заработной платы 120

8.5 Накладные расходы 120

8.6 Амортизационные отчисления 121

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 123

Введение

Азотная кислота по объему производства занимает среди других кислот второе место после серной кислоты. Все возрастающий объем производства HNO3 объясняется огромным значением азотной кислоты и ее солей для народного хозяйства [1, 2].

Азотная кислота является одним из исходных продуктов для получения большинства азотсодержащих веществ. До 70-80% ее количества расходуется на получение минеральных удобрений. Одновременно азотная кислота применяется при получении взрывчатых веществ почти всех видов, нитратов и ряда других технических солей; в промышленности органического синтеза; в ракетной технике, как окислитель в различных процессах и во многих других отраслях народного хозяйства.

Промышленностью вырабатывается неконцентрированная (до 60-62% HNO3) и концентрированная (98-99% HNO3) кислота. В небольших объемах выпускается реактивная и азотная кислота особой чистоты. В производстве взрывчатых веществ нитрованием толуола, уротропина, ксилола, нафталина и других органических продуктов применяют концентрированную азотную кислоту. Для получения удобрений потребляется, как правило, разбавленная азотная кислота.

Выдержка из текста работы

Для очистки отходящих газов, содержащих пары азотной кислоты и окислы азота высокой концентрации, на промышленных предприятиях применяются колонные аппараты тарельчатого и насадочного типа. Однако эффективная очистка газовых выбросов, характеризующихся большим объемом отходящих газов, достигающих 50,0 – 100,0 тыс. м3/час, сопряжена с серьезными трудностями. Известно, что действующие на предприятиях абсорбера очистки газов не обеспечивают ПДВ и ПДК. [5]

Одним из способов ускорения процесса массообмена является увеличение скорости взаимодействия фаз, за счет чего увеличивается турбулизация двухфазного потока, однако с увеличением скорости резко возрастает пено- и брызгоунос, устранить который трудно.

Использование барботажных и насадочных аппаратов сдерживается малой скоростью газа по сечению, не превышающего 1 – 1,5 м/с, кроме того, эти аппараты обладают значительным уносом жидкой фазы со ступени на ступень.

Специфичной особенностью процесса очистки отходящих газов от легко растворимых веществ является малое количество жидкости, подаваемой по материальному балансу, для получения продукционного раствора. При абсорбции, например, паров азотной кислоты, жидкости в аппарат поступает примерно в 100 раз меньше. Поэтому для получения необходимой площади поверхности контакта фаз на практике применяют многократную циркуляцию жидкости. Кратность циркуляции обычно находится в пределах 100÷200. Однако при циркуляции жидкости увеличивается брызгоунос. На практике при эксплуатации, например, многоступенчатых пленочных абсорберов брызгоунос кислоты порой превышал количество воды, подаваемой в аппарат. В работе [10] дана оценка степени влияния уноса жидкости на эффективность аппаратов. В аппарате с циркуляцией жидкости оптимальный унос жидкости с тарелки определяется по уравнению:

Заключение

В данном дипломном проекте рассматривалась тема проектирование стадии абсорбции окислов азота в производстве азотной кислоты. Для изучения структуры однофазного газового потока была изготовлена и смонтирована экспериментальная установка. На основании полученных данных было предложено использовать вихревой абсорбер взамен существующего аппарата. В дипломном проекте проводятся расчет материальных ступеней колонны, гидравлический, тепловой, конструктивный и механический расчет подтверждающие возможность работы колонны в эффективном режиме.

Произведен расчет безопасности производства и экономического расчета эффективности внедрения абсорбера, ввиду его большей производительности.

Список литературы

1. Справочник азотчика: в 2 т. Т. 2 / под ред. Н. М. Жаворонков – М.: Химия, 1969

2. Лебедев А. Я. Установки для концентрации и денитрации серной кислоты / А. Я. Лебедев. – М.: Химия, 1972. – 240 с.

3. Атрощенко В. Технология азотной кислоты / В. И. Атрощенко, С. И. Каргин. – М.: Химия, 1970. – 496 с.

4. Справочник азотчика / Под ред. Жаворонкова Н. М. Изд. 2-е, перераб. – М.: Химия, 1978. – 464 с

5. Махоткин А. Ф. Теоретические основы очистки газовых выбросов производства нитратов целлюлозы / А. Ф. Махоткин. – Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2003. – 268 с.

6. Рамм В. М. Абсорбция газов / В. М. Рамм. – М.: Химия, 1976. – 655 с.

7. Астарита Дж. Массопередача с химической реакцией / Дж. Астарита. – Л.: Химия, 1971. - 224 с.

8. Тадеуш Хоблер Массопередача и абсорбция / Хоблер Тадеуш пер. с польского. – Л.: Химия. – 1964. – 322 с.

9. Данные по абсорбции окислов азота h**t://w*w.engineer-oht.r*/

11. Аэродинамика закрученной струи / Под. ред. Р. Б. Ахмедова. М.: Энергия, 1977. – 240 с.

12. Повх И. Л. Техническая гидромеханика / И. Л. Повх. 2-е изд., доп. – Л.: Машиностроение, 1976. – 504 с.

Примечания

Зависимость интегрального параметра раскрутки от высоты радиуса ВКУ (плакат)

Абсорбция оксидов азота (плакат)

Эффективность различных сорбентов оксидов азота (плакат)

Зависимость изменения параметра крутки по высоте и радиусу контактного устройства (плакат)

Схема установки эксперимента

Технологическая схема азотной кислоты А1

Деталировка эксперимента