Suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish

Suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqarish moddiy va issiqlik hisobi.

Kontakt qurilmasining moddiy va issiqlik hisobi

Ammiakni oksidlash bo‘limining moddiy va issiqlik hisobi: Dastlabki ma’lumotlar:

Apparat unumdorligi, kg/soat – 36570 Oksidlanish darajasi, % – 96,5

Ammiak – havo aralashmasidagi ammiakning miqdori, % - 10,5 Absorbsiya darajasi, % - 99,5

Ammiak – havo aralashmasi qurilmada quyidagicha oksidlanadi.

Ammiakning sarfi, kg/soat.

4NH₃ + 5O₂ = 4NO+6H₂O +904,8 kDJ. (1)

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O + 1266,28 kDJ.(2)

3
_{m } M_NH  G

^NH3 M  


3
НNO r a

^mNH₃

_ 17  36570

63 0,965  0,995

0277

^mNH

 22,4

^vNH<sub>3

</sub> 3


3
^MНNO

; nm³/soat

^vNH<sub>3

</sub> 10277  22,4 _{ 13542}

17

Oksidlanishga ketayotgan ammiak havo aralashmasining (AHA) miqdori, nm³/soat

^СNH₃ havo

_ v_NH3 100

C

^СNH₃ havo

NH<sub>3

</sub> 13542 100 _{ 128971} 10,5

Ammiak – havo aralashmasi tarkibidagi havoning miqdori, nm³/soat

^vhavo ^{ v}HN havo ^{ v}NH

3 3
v_havo = 128971 – 13542 = 115429

Ammiakni oksidlarga sarflanayotgan havoning tarkibi. Suv bug‘ining miqdori, nm³/soat

^vH₂O(b)

_ ^vhavo ^{ C}H₂O

100

^CH₂O

_ 100  P_c

P_k

bu yerda, P_c – 31^oC harorat, 100% to‘yingan havodagi suv bug‘larining qarshiligi (k/m²) P_c = 4520, P_k – qoldiq bosim, P_k = 101325 – 2500 = 98825 N/m³; 2500 – havo yuvgichdagi siyraklanish, N/m³.

^CH₂O

_ 100  4520 _{ 4,57%}

98825

^vH₂O(b)

_ 115429  4,57 _{ 5275}

100

Kislorodning miqdori, nm³/soat

v_O  (v_havo  v_{H O} )  C_O

2 2 2

O
v  (115429  5275)  0,209  23022

2
bu yerda, 0,209 – atmosfera havosi tarkibidagi kislorodning hajmiy ulushi. Azotning miqdori, nm³/soat

^vN ^{ v}havo ^{ (v}H O(b) ^{ v}O ⁾

2 2 2

^vN₂ ^ 115429  (5275  23022)  87132
Ammiakni oksidlanish natijasida hosil bo‘lgan nitroza gazlarining tarkibi.

Birinchi reaksiya bo‘yicha 98,5%, ikkinchi reaksiya bo‘yicha 2,5% ammiak oksidlanadi.

Birinchi reaksiya bo‘yicha azot (II) oksidining hosil bo‘lishi miqdori, nm³/soat


3
v_NO  v_NH _k  13542  0,965  13068

Ikkinchi reaksiya bo‘yicha azotning hosil bo‘lishi miqdori, nm³/soat

2 3
v_N  0,5 v_NH  (1_k )


N
v  0,513542  (1 0,965)  237

2

Nitroza gazlari tarkibidagi jami azot, nm³/soat

2
v_{N (um)}  87132  237  87369

Birinchi va ikkinchi reaksiyalar bo‘yicha suv bug‘ining miqdori, nm³/soat

^vH₂O(b)

 ⁶  v

4
NH₃

^vH₂O(b)

 ⁶ 13542  20313

4

Nitroza gazlaridagi hosil bo‘lgan jami suv bug‘ining miqdori, nm³/soat


2
v_{H O(b)um}  5275  20313  25588

Birinchi reaksiya bo‘yicha kislorod sarfi, nm³/soat

v^/  ⁵  v

^O2 ₄

NH₃

_K

v^/  ⁵ 13542  0,965  16335

^O2 ₄

Ikkinchi reaksiya bo‘yicha kislorod sarfi, nm³/soat

_v//

O₂

 ³  v

4

NH₃

 (1_K )

v^/  ³ 13542  (1 0,965)  356

^O2 ₄

Nitroza gazlari tarkibidagi ortib qolgan kislorodni miqdori, nm³/soat

23022 – (16335 + 356) = 6331

Kelishi

^GNH<sub>3

</sub> 17 13542

22,4

 10277kg / soat

O
_{G } 32  23022

² 22,4

 32889kg / soat

G_{N 2}

G

_ 28 87132

22,4

_ 18  5275

 108915kg / soat

 4239kg / soat

H ₂O (b )
Sarf

22,4

^GNO

_ 30 13068

22,4

 17502kg / soat

O
_{G } 32  6331

² 22,4

 9045kg / soat

G<sub>N 2

</sub> 28 87369

22,4

 109211kg / soat

^GH ₂O

_ 18  25588

22,4

 20562kg / soat

Olingan natijalarni jadval shakliga keltiramiz. Ammiakni oksidlash bosqichining moodiy balansi:

1. 
   jadval
   

Kelishi				Sarf
Nomi	kg/soat	nm^3/soat	%	Nomi	kg/soat	nm^3/soat	%
NH3	10277	13542	10,5	NO	17502	13068	9,87
O2	32889	23022	17,85	O2	9045	6331	4,78
N2	108915	87132	67,56	N2	109211	87369	66
^H2^O(b)	4239	5275	4,08	^H2^O(b)	20562	25588	19,33

Jami havo	146043	115429	100	-	-	-	-
Umumiy	156320	128971	100	Jami	156320	132356	100

Ammiakni oksidlash bo‘limining issiqlik hisobi

Dastlabki ma’lumotlar siqilgan ammiakning miqdori, kg/soat. 10277

Havoning miqdori, kg/soat. 146043

Ammiakning issiqlik sig‘imi, kJ/kg 2,240

Havoning issiqlik sig‘imi, kJ/kg 1,1018

Ammiak – havo aralashmasining harorati, ^oC 130

Birinchi reaksiya bo‘yicha ammiakni oksidlashda ajralgan issiqlikning miqdori, kg/soat

_{Q } 904800  0,96510277 _{ 131710568}

¹ 4 17,032

Ikkinchi reaksiya bo‘yicha ammiakni oksidlashda ajralgan issiqlikning miqdori, kg/soat

1266280  (1_k )  m<sub>NH

Q </sub> 3

² 4 17,032

bu yerda 1266280 – ikkinchi reaksiyada ajretilgan issiqlik miqdori, kg/soat.

_{Q } 1266280  (1 0,965) 10277 _{ 6685571}

² 4 17,032

Ajratilgan issiqlikning umumiy miqdori, kg/soat.

ΣQ = 131710568 + 6685571 = 138396139

Setkadagi (katalizator) nazariy harorat, ^oC:

Q^/

t 

 q

^mн.г ^{ С}н.г

bu yerda, Σq – ammiak – havo aralashmasi bilan kelayotgan issiqlik, kg/soat m_n.g – nitroza gazlarning ummuiy miqdori, kg/soat; C_n.g - 0‚800^oC oralig‘idagi nitroza gazlarning issiqlik sig‘imi, 1,223 kJ/kg gradga teng (alohida komponentlarning issiqlik sig‘imiga asosan).

Ammiak bilan kelayotgan issiqlik miqdori, kg/soat.

q_NH3  m_NH3 C_NH3  t

q_NH3  10277  2,240 130  2992662

Havo bilan kelayotgan issiqlik miqdori, kg/soat.

^qhavo ^{ m}havo ^{ C}havo ^{ t}

q_havo  146043 1,018 130  19327331

Komponentlarning umumiy issiqlik miqdori, kg/soat.

3
q_NH

 q_NH

 q_havo  2992662  19327331

3

3
q_NH

 22319993

Demak, setkadagi nazariy harorat:

_{t } 138396139  22319993 _{ 841}

156320 1,223

Kontakt qurilmadan chiqayotgan nitroza gazlarining harorati, ^oC:

_{t } 181017893  29193102 _{ 815} 156320 1,223

Atrof – muhitga yo‘qotilgan issiqlik miqdorini 3% deb qabul qilamiz.

815^oC haroratdagi nitroza gazlari qozon – utilizatoriga beriladi, bu yerda 35 – 36^oC haroratgacha sovutilishi natijasida nitroza gazlarining harorati 440 - 450^oC ga tushiriladi.

Qozon utilizatoriga nitroza gazlari (n.g.) miqdori, kg/soat.


Q₁ = m C t
. .

n.g. n.g.


2 2
bu yerda, m_n.g. – nitroza gazlarini umumiy miqdori, 160925 kg/soat, C_n.g. - 0‚800^oC oralig‘idagi nitroza gazlarining o‘rtacha issiqlik sig‘imi, kJ/kg^.K

^Сn.g.

_ m_NO  C_NO  m_O2  C_O2

• 
  m  C
  

N N
2 2

^mn.g.

• 
  m_{H O}  C_{H O}
  

^Сn.g.

_ 175021,062  90451,017  1092111,1  20562  2,064

156320

С_n.g.  1,22

Q₁  156320 1,22  815  155428976

Nitroza gazlari bilan chiqib ketayotgan issiqlik miqdori, kJ/soat.


Q₂ = m C t
. .

n.g. n.g.

bu yerda, C_n.g. – 450^oC haroratdagi nitroza gazlarining issiqlik sig‘imi, kJ/kg^.K

Q₂ = 156320^.0,956^.450 = 67248864
Bug‘ hosil bo‘lishiga sarflanayotgan issiqlik miqdori, kJ/soat.

Q₃ = Q₁ – Q₂

Q₃ = 155428976 – 672488646 = 88180112

39^.10⁵ N/m² bosim (450^oC) ostida hosil bo‘lgan o‘ta qizigan bug‘ning miqdori, kg/soat.

^mbug'

_ 88180112 _{ 32575}

2793  86

bu yerda, 2793 – bug‘ entalpiyasi, kJ/kg, 86 – ichimlik suvining entalpiyasi, kJ/kg. 1000 kg/soat monogidrat (HNO₃) olinishida hosil bo‘lgan bug‘ning miqdori, kg/soat.

32575 1000 _{ 891}

36570

Olingan natijalarni jadval shakliga keltiramiz.

2. 
   jadval
   

Ammiakni oksidlash bosqichining issiqlik balansi

Kelishi			Sarf
Nomi	kJ/soat	%	Nomi	kJ/soat	%
NH3 ni oksidlashdagi issiqlik	138396139	86	Bug‘ hosil bo‘lishiga sarflangan issiqlik	88180112	54,9
Havo bilan kelayotgan issiqlik	19327331	12	Nitroza gazlari bilan chiqib ketayotgan issiqlik	67248864	41,8
NH3 bilan kelayotgan issiqlik	2992662	2	Atrof – muhitga yo‘qotilgan issiqlik	5287156	3,3
Jami	160716132	100	Jami	160716132

Sovutgich – kondensatorining moddiy balansi hisobi.

Sovutgich – kondensatorda nitroza gazlari tarkibidagi suv kondensatlanib 35 – 45 % li nitrat kislota hosil bo‘ladi.

Dastlabki ma’lumotlar.

Sovutgich – kondensatorga kelayotgan gaz tarkibi, kg/soat. NO 17502

O_{2 9}045

N₂ 109211

H₂O_(b) 20562

Suv bug‘lari konsatlanib 35% li nitrat kislota hosil bo‘ladi, deb hosil bo‘lishi uchun azot oksidlarining suv bilan ta’sirlanishi 23% bo‘ladi, to‘liqmas kondensatsiyani hisobga olib 22,5% ga teng deb olamiz.

Nitrat kislotaga aylangan azot (II) oksidi miqdori, kg/soat.

17502^.0,225 = 3938

Nitrat kislota hosil bo‘lishi uchun

2NO + H₂O + 1,5O₂ = 2HNO₃ (1)

reaksiya bo‘yicha sarf bo‘lgan suvning miqdori, kg/soat. ³⁹³⁸ 18  1182

60

Hosil bo‘lgan nitrat kislotaning miqdori, kg/soat. ³⁹³⁸ 126  8270

60

35% li nitrat kislota hosil bo‘lishi uchun kondensatlangan suv miqdori quyidagi ifoda bo‘yicha

topiladi, kg/soat. ^8270100  35

8270  x

bu yerdan x = 15358.

Kondensatlangan suvning umumiy miqdori, kg/soat.

15358 + 1182 = 16540

Bug‘ holatda qolgan suv bug‘lari miqdori, kg/soat.

20562 – 16540 = 4022

Sovutgich – kondensatoridan keyingi gaz tarkibi.

II reaksiya bo‘yicha sarf bo‘lgan kislorod miqdori, kg/soat.

³⁹³⁸  48  3150

60

Azot (II) – oksidini qo‘shimcha oksidlashga sarf bo‘lgan kislorod miqdori, quyidagi reaksiya bo‘yicha topiladi.

2NO + O₂ = 2NO₂ (2)

Oksidlanish darajasi amaliy natijalarga ko‘ra 27%ni tashkil qilishini hisobga olib, sarf bo‘lgan kislorod miqdori, kg/soat.

(17502 3938)  0,27 _{32  1953}

60

bu yerda, 22891 kelayotgan azot (II) – oksidining miqdori, kg/soat. 3938 – nitrat kislotaga aylangan azot (II) oksid miqdori, kg/soat.

Qolgan gaz tarkibidagi kislorod miqdori, kg/soat.

9045 – (1953+ 3150) = 3942

Ikkinchi reaksiya bo‘yicha hosil bo‘lgan azot (IV) – oksid miqdori, kg/soat.

¹⁹⁵³  92  5615

32

bu yerda, 1953 – ikkinchi reaksiyada sarf bo‘lgan kislorod miqdori, kg/soat. Ikkinchi reaksiya bo‘yicha sarf bo‘lgan azot (II) – oksidining miqdori, kg/soat.

(17502 – 3938)^.0,27 = 3662

Qolgan gaz tarkibida azot (II) – oksidining miqdori, kg/soat.

17502 – (3938 + 3662) = 9902
Kondensator sovutgich moddiy balansi.

3. 
   jadval
   

Kelishi				Sarf
Nomi	kg/soat	nm^3/soat	%	Nomi	kg/soat	nm^3/soat	%
NO	17502	13068	9,87	NO	9902	7393	4,0
O2	9045	6331	4,78	NO2	5615	2734	3,0
N2	109211	87369	66,0	O2	3942	2759	3,0
^H2^O(b)	20562	25588	19,4	^H2^O(b)	4022	5005	4,0
Jami	156320	132356	100	N2	109211	87369	6,0
				Jami	132692	105260
				Kondensat
				HNO3	8270	2940	4,0
				Suv	15358	19112	15,0
				Jami	24810	22052	17,0
				Umumiy	156320	127312	100

Absorbsiya bo‘limining moddiy hisobi.

Sovutkichda hosil bo‘lgan kislota eritmasi (kondensat) absorbsion kolonnaning 6‚8 tarelkalariga (konsentratsiyasiga qarab) beriladi. Nitroza gazlari esa 7 – tarelkaga beriladi, natijada absorbsion kolonnadan 36570 kg/soat nitrat kislota chiqadi.

Absorbsion kolonnada hosil bo‘layotgan nitrat kislota miqdori, kg/soat.

36570 – 8270 = 28300

bu yerda, 8270 – kondensator sovutgichda hosil bo‘lgan kislota miqdori, kg/soat. Absorbsion kolonnada quyidagi reaksiyalar boradi:

2NO + O₂ = 2NO₂ + Q (1)

3NO₃ + H₂O = 2HNO₃ + NO + Q (2)

Hosil bo‘lgan azot (II) – oksid yana kislorod bilan reaksiyaga kirishib, azot (IV) – oksid hosil bo‘ladi. Jarayon uzluksiz davom etadi. Umumiy absorbsiyalanish darajasi:

η_a = 99,5%

absorbsiya jarayonini umumiy quyidagicha ifodalash mumkin:

2NO₃ + H₂O + 1,5 O₂ = 2HNO₃ + Q (3)

2NO₃ + H₂O + 0,5 O₂ = 2HNO₃ + Q (4)

4 – reaksiya bo‘yicha kelayotgan azot (IV) – oksiddan hosil bo‘lgan kislota miqdori, (η_a = 99,5%) kg/soat.

⁵⁶¹⁵ 126  0,995  7652

92

bu yerda, 5615 – sovutgichdan kelayotgan azot (IV) – oksid moqdori, kg/soat.

3. 
   – reaksiya bo‘yicha kelayotgan azot (II) – oksiddan hoail bo‘lishi kerak bo‘lgan nitrat kislota miqdori, kg/soat.
   

28300 – 7652 = 20648

Bu miqdor kislota uchun sarf bo‘lgan azot (II) – oksidining miqdori, kg/soat.

²⁰⁶⁴⁸  60  9832

126

Chiqindi gazlar bilan chiqib ketayotgan azot (II) – oksidini miqdori, kg/soat.

9902 – 9832 = 70

bu yerda, 9902 –kelayotgan azot (II) – oksid miqdori, kg/soat.

Chiqindi gazlar bilan chiqib ketayotgan azot (IV) – oksidining miqdori, kg/soat.

5615 – 5587 = 28

bu yerda, 5615 – sovutgichdan kelayotgan azot (IV) – oksid moqdori, kg/soat. Absorbsion kolonnadan 58% li eritma bilan chiqib ketayotgan suv miqdori, kg/soat.

³⁶⁵⁷⁰  0,42  26482

0,58

Chiqindi gazlar bilan chiqib ketayotgan suvning miqdori, kg/soat.

^GH₂O(um)

 26482

0,995

 26615

2
^GH O(um)

 26482 26615  133

Absorbsion kolonnaga sovutgichdan kelayotgan jami suv miqdori, kg/soat.

4022 + 15358 = 19380

bu yerda, 4022 – nitroza gazlari bilan kelayotgan suv miqdori, kg/soat. 15358 – 35% li kislota bilan kelayotgan suv miqdori, kg/soat.

3. 
   – reaksiya uchun kerakli suv miqdori, kg/soat.
   

²⁰⁶⁴⁸ 18  2950

126

3. 
   – reaksiya uchun kerakli suv miqdori, kg/soat.
   

⁷⁶⁵² 18  1093

126

Jami kerakli suv miqdori, kg/soat.

26615 + 2950 + 1093 – 19380 = 11278

Jami kerakli suv miqdori, kg/soat.

15358 + 11278 = 26636

3. 
   – reaksiya bo‘yicha kerakli kislorod miqdori, kg/soat.
   

3. 
   – reaksiya bo‘yicha kerakli kislorod miqdori, kg/soat.
   

²⁰⁶⁴⁸  48  7866

126

⁷⁶⁵² 16  972

126

Jami kerakli kislorod miqdori, kg/soat. 7866 + 972 = 8838 Absorbsiya darajasi (η_a = 99,5%) ni hisobga olib, kg/soat.

8838^.0,995 = 8882

Chiqindi gazlar bilan chiqib ketayotgan kislorodning miqdori, kg/soat.8882 – 8838 = 44 Absorbsiya uchun kerakli qo‘shimcha kislorod miqdori, kg/soat. 8882 – 3942 = 4940

bu yerda, 3942 – absorbsion kolonnaga sovutgichdan kelayotgan kislorod miqdori, kg/soat.

Bu miqdor kislota uchun kerakli havo tarkibidagi azotning miqdori(shartli ravishda φ(O₂) = 21%; φ(N₂) = 79%) kg/soat.

4940  0,79 _{ 18584}

0,21

Jami chiqindi gazlar tarkibidagi azotning miqdori, kg/soat. 109211 + 18584 = 127795

4. 
   jadval
   

Absorbsiya bo‘limining moddiy balansi

Kelishi					Sarfi
Nomi	kg/soat	nm^3/soat	%	Nomi		kg/soat	nm^3/soat	%
NO	9902	7393	4,67	NO		70	52	0,04
NO2	5615	2734	1,71	NO2		28	14	0,009
O2	8882	6662	3,79	O2		44	31	0,02
N2	127795	102236	64	N2		127795	102236	68,9
^H2^O(b)	4022	5005	3,15	^H2^O(b)		133	177	0,10
Jami	156216	124030	77,6	Jami		128070	102510	69,0
Suv	26636	33147	20,7	Suv		26482	32955	22,2
HNO3	8270	2940	1,16	HNO3		36570	13003	8,8
Jami	34906	36087	22,576	Jami		63052	45958	31,0
Umumiy	191122	160117	100	Umumiy		191122	148468	100