Разработка установки получения технического углерода полуактивных марок производительностью 22250 кг/ч по сырью

Комплексная автоматизация технологической схемы процесса получения углеродогазовой смеси. Выполнение чертежа общего вида реактора и теплообменника с плавающей головкой. Расчет основных технико-экономических показателей производства технического углерода.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 25.06.2015
Размер файла 431,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

  • Содержание
  • Введение
  • 1. Общая часть
    • 1.1 Назначение установки, её краткая характеристика
    • 1.2 Качество сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции. Госты и ту на сырьё и продукты
    • 1.3 Описание технологической схемы
    • 1.4 Нормы технологического режима
    • 1.5 Подбор оборудования
    • 1.6 Влияние факторов на выход и качество продуктов
    • 1.7 Лабораторный контроль
    • 1.8 Описание схемы контроля и автоматического регулирования
  • 2. Специальная часть
    • 2.1 Материальный баланс потока
    • 2.2 Расчёт реактора
    • 2.3 Расчет воздухоподогревателя второй ступени
    • 2.4 Расчет теплообменного аппарата т-1
    • 2.5 Выбор оборудования по гостам, каталогам и нормалям
  • 3 Организация производства
    • 3.1 Режим работы установки
    • 3.2 График сменности
    • 3.3 Условия труда
    • 3.4 Продолжительность рабочего дня
  • 4 Экономическая часть
    • 4.1 Расчет капитальных затрат
    • 4.2 Калькуляция затрат на себестоимость продукции
    • 4.3 Определение потребности в сырье, материалах и энергоресурсах
    • 4.4 Фонд оплаты труда промышленно-производственного персонала
    • 4.5 Расчет стоимость продукции
    • 4.6 Технико-экономические показатели проектируемого производства
  • 5 Мероприятия по технике безопасности, пожарной безопасности и охраны окружающей среды
    • 5.1 Техника безопасности, охрана труда и противопожарная профилактика
    • 5.2 Возможные неполадки в работе установки
    • 5.3 Аварийные случаи на установке.
    • 5.4 Мероприятия по защите окружающей среды
  • Заключение
  • Список использованных источников
  • Введение
  • Технический углерод - один из древнейших химических продуктов в мире. Он производился промышленным путём древними египтянами и римлянами ещё до нашей эры. В 3 веке н.э. китайцы производили высококачественную тушь на основе лампового технического углерода, который образовывался сжиганием масла под опрокинутыми керамическими чашами. Позднее технический углерод получали осаждением из коптящего пламени на поверхности плит из камня, металлических дисков, пластин, валков и, наконец на поверхности стальных каналов. Последнее и дало название «канальный технический углерод», процесс получения которого был запатентован в 1892 году.
  • Однако в то время технический углерод использовался в резине только как красящий агент, а не как усиливающий компонент. Открытие явления усиления резины техническим углеродом совершило революцию в резиновой и особенно шинной промышленности. Событие это произошло в Англии, когда англичанин Моут обнаружил существенное усиление прочностных свойств при введении им в резиновую смесь большего количества техуглерода, чем вводилось для окрашивания резины. С тех пор технический углерод заменил окись цинка в качестве основного усиливающего компонента.
  • Термин «технический углерод» (сажа) обозначает отдельный класс в промышленных углеродных продуктах. Углерод в нем находится в особой форме (модификации), которая в природных материалах не встречается. В природе известны две кристаллические модификации углерода -- алмаз и графит, а среди углеродных соединений есть и аморфные (каменный уголь и др.). Технический углерод отличается высокой дисперсностью и тем, что образуется в газовой фазе при термоокислительном или термическом пиролизе углеводородного сырья, сопровождающемся разложением углеводородов на углерод и водород под действием высокой температуры. Процесс образования дисперсного углерода протекает в аппаратах, обеспечивающих получение соответствующих температурных и газодинамических условий, реакторах.
  • Сырьем для производства технического углерода служат жидкие продукты переработки нефти и каменноугольной смолы с молекулярным весом 150--400, выкипающие в пределах 170--500 °С. Плотность сырьевых компонентов и смесей колеблется в пределах 0,84--1,14 г/см3.
  • Из процессов переработки нефти в промышленных масштабах используют продукты термического и каталитического крекинга, пиролиза. Ароматизированные нефтяные фракции, не обладающие требуемым углеводородным составом, подвергаются дополнительной переработке с целью повышения в них наиболее ценных ароматических компонентов.
  • Термогазойль -- газойлевая фракция (200--460 °С) термического крекинга газойлей каталитического крекинга и фенольных экстрактов масляных дистиллятов.
  • Тяжелый каталитический газойль является остаточной фракцией продуктов каталитического крекинга газойля прямой гонки, отбензиненной нефти, вакуумного дистиллята и легкого мазута прямой гонки.
  • Экстракты каталитического газойля получают из газойля каталитического крекинга на экстракционных установках. В качестве растворителей применяют сернистый ангидрид, фенол, фурфурол и др.
  • Термомасло получают путем повторного термического крекинга термогазойля. Иногда в процесс вовлекается (до 30% о-термогазойля) тяжелый газойль каталитического крекинга.
  • Тяжелую смолу пиролиза получают пиролизом бензин; на этиленовых производствах. Существуют технологии, когда тяжелую смолу пиролизную (ТСП) бензина смешивают с ТСП дизельного топлива с дальнейшей обработкой.
  • При коксовании каменного угля при 1000--1200 °С кроме основного продукта -- кокса образуются каменноугольная смола (2--5 % массы угля) и другие компоненты. Дальнейшей переработкой каменноугольной смолы выделяют продукты, являющиеся высококачественным сырьем для производства технического углерода.
  • Антраценовая фракция и антраценовое масло получают дистилляцией каменноугольной смолы.
  • Пековые дистилляты производятся путем окисления и коксования каменноугольного пека.
  • Единое коксохимическое сырье получают смешением антраценового, легкосреднего и поглотительного масел с добавлением масляных дистиллятов и антраценовых фракций, являющихся продуктами переработки каменноугольной смолы.
  • Каждый из перечисленных видов сырья представляет собой сложную многокомпонентную и относительно высококипящую смесь. Компоненты при укрупненном описании состава и свойств сырья группируют по признакам сходного химического строения. Именно от состава, в первую очередь, зависят технологические свойства сырьевых смесей, используемых в производстве технического углерода, и качество получаемого продукта.
  • Целью данного проекта является разработка установки получения технического углерода полуактивных марок производительностью 22250 кг/ч по сырью.

1. Общая часть

1.1 Назначение установки, её краткая характеристика

Технологический цех № 7 по производству активных и полуактивных марок технического углерода входит в состав предприятия ОАО “Ярославский технический углерод” как самостоятельное структурное подразделение. автоматизация углерод реактор теплообменник

В состав цеха входят 4 технологических потока. Каждый технологический поток представляет собой комплекс последовательно установленного оборудования, обеспечивающего проведение всех технологических процессов производства технического углерода - получения, улавливания, обработки, упаковки и складирования.

Цех построен по проекту Ярославского филиала “Резинопроект”. Пятый и шестой технологические потоки введены в эксплуатацию в 1975 году, седьмой и восьмой потоки в июле 1976 г.

По функциональному назначению и территориальному расположению оборудование технологического потока объединено в отделения (участки):

Реакторное отделение - объединяет оборудование, предназначенное для осуществления процесса образования технического углерода.

Отделение улавливания - объединяет оборудование, предназначенное для выделения из аэрозоля технического углерода (принятое на предприятии название - углеродогазовая смесь - УГС) пылящего технического углерода.

Отделение обработки - объединяет оборудование, предназначенное для мокрого гранулирования, сушки и транспортировки гранулированного технического углерода в бункера готовой продукции.

Участок упаковки - объединяет оборудование для упаковки и складирования в объеме всего технологического потока.

Каждый технологический поток является унифицированной линией по производству различных марок технического углерода. Все параметры входных материальных потоков (температуры и давления сырья, газа, воздуха, химически очищенной воды) при этом не изменяются, также параметры настроек схем сигнализации и автоблокировок. При переходе с одной марки технического углерода на другую изменяются только соотношения расходов сырья, газа, воздуха и воды на реакторах в соответствии с технологическими картами.

1.2 Качество сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции. ГОСТы и ТУ на сырьё и продукты

Качество сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции. ГОСТы и ТУ на сырьё и продукты представлены в таблице 1.

Таблица 1- Качество сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции. ГОСТы и ТУ на сырьё и продукты

№ п/п

Наименование сырья, материалов, реагентов, полуфабрикатов, изготовляемой продукции

№ ГОСТ, ОСТ, ТУ, СТП

Показатели качества, обязательные для проверки

Норма по ГОСТ, ОСТ, ТУ, СТП

Назначение материалов, область применения изготовляемой продукции

1

2

3

4

5

6

1.

Сырьевая смесь нефтяных и коксохимических компонентов в заданном соотношении

---

1. Плотность при 20 0С, кг/м3

2. Индекс корреляции

Не нормируется (резуль-таты анализов применяются для корректиров-ки процесса)

Для получения технического углерода

3.Массовая доля влаги, %, не более

1,0

4.Содержание ионов, %, не более калия натрия

0,0005

0,005

Факультативно

5.Массовая доля механических примесей, %, не более

Не нормируется

6.Зольность, %, не более

Не нормируется

7.Коксуемость,%, не более

Не нормируется

8.Вязкость кинематическая, сСт, не более

Не нормируется

2.

Вода

---

1. Жесткость, мг-экв/л, не более

1,5

Для охлаждения углеродогазовой смеси

2. Солесодержание, мг/л, не более

250

и грануляции технического углерода

3. pH

6,5 - 7,5

4. Температура, 0С, не более

100

5. Щелочность, мг-экв/л, не более

3,0

6. Содержание нефтепродуктов, мг/л, не более

1,0

3.

Воздух среднего давления

---

В технологическом процессе применяется без предваритель-ной очистки и осушки

Для сжигания природного газа и частично сырья в реакторе

4.

Воздух высокого давления

(технологический)

В технологическом процессе применяется без предварительной очистки и осушки

На пневматические затворы сырьевых, водяных форсунок, на распыл сырья пневматической фор-ки

5.

Воздух инструменталь-ный

ГОСТ

17433-80

1.Предварительно осушенный

2.Предваритель-но осушенный с аварийным запасом в ресиверах

1.Для работы пневмоцилиндров

2.Для работы КИП и А

6.

Лигносульфонаты

ТУ 13-0281036-029-94(марка А)

1. Массовая доля сухих веществ, %, не менее

47

Связующая добавка для грануляции техуглерода

2. Массовая доля золы к массовой доле сухих веществ, %, не более

18

3. Концентрация ионов водорода раствора лигносульфонатов, ед. pH, не менее

4,4

7.

Природный газ Тюменского месторождения

ГОСТ

5542-87

Для создания высокой температуры в камере горения реактора

8.

Калий углекислый технический (поташ)

ГОСТ 10690-73

Массовая доля потерь при прокаливании при 500 0С, %, не более:

- для кальцинированного

- для полутороводного

5,0

20,0

В качестве присадки к сырью для регулирования показателя “масляное абсорбционное число” технического углерода

9.

Изготовляемая продукция - технический углерод активных и полуактивных марок

Спецификации ОАО «ЯТУ» (марки техуглерода в соответствии с ГОСТ

В соответствии со спецификациями ОАО «ЯТУ» и требованиями потребителей

В соответствии со спецификациями ОАО «ЯТУ» и требованиями потребителей

В качестве усиливаю-щего наполнителя при производстве резины

1.3 Описание технологической схемы

Рисунок 1 - Принципиальная технологическая схема установки получения технического углерода

Жидкое сырьё из железнодорожных цистерн, проходя через фильтр грубой очистки А-1, насосом Ц-2 направляется в сырьевой резервуар Е-4 и частично через теплообменник Т-3. Сырье в резервуарах поддерживается при температуре 50-120 °С постоянной циркуляцией через подогреватель Т-6 насосом Ц-5.

Далее насосом Ц-7 сырьё подается в линию подготовки, где подогревается в Т-8 до температуры 120 °С и направляется на удаление влаги во влагоиспаритель Е-9. Паровой конденсат направляется в Е-10, затем откачивается насосом Ц-11 в теплообменнике Т-12.

Жидкое сырьё, предварительно нагретое до температуры 130 °С в теплообменнике Т-12, пройдя фильтр тонкой очистки А-15 поступает в сырьевую линию реактора Р - 16 под давлением (1,6 ± 0,4) МПа. В эту же линию предусмотрена подача раствора щелочной присадки для регулирования структурности технического углерода. Подача осуществляется насосом-дозатором Н - 14 из емкости Е - 13.

Сырье четырьмя радиальными форсунками впрыскивается в камеру реакции. Постоянство расхода сырья в реактор поддерживается регуляторами расхода установленными на линии подачи сырья к форсунке. К сырьевой форсунке на пневмозатворы подведён ВВД. Создание необходимой температуры процесса осуществляется путем сжигания природного газа с ВСД в камере сгорания. Природный газ поступает в реактор при температуре 20 °С под давлением от 0,23 до 0,27 МПа, и распределятся на 3 горелки, установленных под углом 120° друг к другу. Постоянство расхода поддерживается автоматически регулятором расхода, установленным на линии подачи природного газа с коррекцией по температуре в камере сгорания. ВСД поступает в реактор предварительно подогретый до 600 °С.

Продукты реакции после прекращения процессов углеродообразования и охлаждения в камере закалки, в которой установлено 4 механические форсунки диаметром 4 мм (охлаждение осуществляется за счет впрыскивания химически очищенной воды (ХОВ) расход которой поддерживается постоянным регулятором с коррекцией по температуре в камере закалки), поступают в общий коллектор. Дальнейшее охлаждение УГС происходит при прохождении через воздухоподогреватель первой ступени Т-17, где отдают часть тепла ВСД (ВСД подогревается от 150 до 600 °С). Затем УГС проходит в 2 параллельно установленных рекуператора Т-18, где за счет рекуперации ее тепла осуществляется подогрев ВСД от 20 до 210 °С, а так же воздуха, идущего на сжигание в камеру обогрева сушильного барабана.

Далее УГС попадает в холодильник-ороситель Т-20, который представляет собой продолжение вертикального коллектора по которому она движется, где окончательно охлаждается до температуры 250 °С за счет испарения ХОВ, впрыскиваемой 4-мя механическими форсунками диаметром 5 мм. Расход ХОВ поддерживается постоянным с коррекцией по температуре на выходе из холодильника. Потом УГС поступает в фильтр отделения улавливания А-22 где происходит улавливание агрегатов частиц образовавшегося технического углерода.

Уловленный технический углерод вентилятором прямого газового транспорта В - 023 направляется в циклон Ц-025. Там большая его часть под действием центробежных сил осаждается и шлюзовым питателем А-26, число оборотов которого определяется редуктором и является постоянным, равномерно подается в мешалку-уплотнитель А-27, а неуловленный вентилятором В-24 (вентилятор обратного газового транспорта) с газовым транспортом направляется обратно на вход рукавного фильтра.

Порядок и время регенерации секций фильтра поддерживается автоматически в соответствии с заданием (время регенерации одной секции - 20 секунд, пауза между регенерациями соседних секций - 40 секунд). При превышении давления на выходе из фильтра открывается аварийная задвижка, и отходящий газ выводится в атмосферу. Очищенный от технического углерода отходящий газ, кроме задействованного в газовом транспорте, мельничным вентилятором В-21 отправляется на дожиг в котельную.

Технический углерод для увеличения его насыпной плотности уплотняется в мешалке-уплотнителе А-27, при этом высвобождается воздух, который отсасывается вентилятором В-44 системы аспирации, вследствие чего мешалка работает под небольшим разряжением. Это необходимо, к тому же, для нормальной работы средств автоматизации, установленных в мешалке. Уровень технического углерода в мешалке поддерживается постоянным за счет изменения подачи его на грануляцию.

Из мешалки технический углерод шлюзовым питателем А-28, частота вращения которого регулируется по уровню в мешалке-уплотнителе, равномерно подается на грануляцию в смеситель-гранулятор А-32. В смеситель-гранулятор А-32 подается ХОВ (предварительно нагретая в котельной до температуры 80 °С) со связующей добавкой (СДБ - лигносульфонат). Раствор СДБ подается насосом-дазатором Н-31 из емкости Е -29. Предусмотрен обогрев мешалки и смесителя-гранулятора дымовыми газами через рубашки. Расход раствора лигносульфоната в гранулятор регулируется автоматически по величине силы тока электродвигателя у ротора смесителя-гранулятора.

Влажные гранулы технического углерода через течку поступают в сушильный барабан А-33 с модернизированной камерой обогрева. В технологическом процессе используется прямоточная схема движения сушильного агента с отсосом газов со стороны выгрузки технического углерода из сушилки. Сушка технического углерода осуществляется дымовыми газами, образующимися при сжигании природного газа в камере обогрева сушильного барабана. Для сжигания природного газа к горелкам вентилятором В-19 подаётся воздух, предварительно подогретый в Т-18. Для уноса паров влаги из полости барабана часть дымовых газов из камеры обогрева просасывается через полость барабана дымососом В-38. Дымовые газы, содержащие технический углерод, из полости барабана направляются в систему доулавливания. Дымовые газы из камеры обогрева выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.

Высушенный технический углерод из сушильного барабана шлюзовым питателем А-34 подаётся в ковшовый элеватор А-35. Ковшовым элеватором технический углерод подаётся в бункер готовой продукции Е-37.

Из бункера готовой продукции технический углерод загружается в специальные вагоны-хопперы или упаковочными полуавтоматами расфасовывается в мешки с последующей отгрузкой в вагоны или автомашины. Унесенный с топочными газами пылящий технический углерод улавливается, проходя через фильтр доулавливания А-39 и газовым транспортом (в качестве которого используется атмосферный воздух, взятый при регенерации секций фильтра) вентилятором В-40 направляется в циклон доулавливания Ц-45. Там осаждается и шлюзовым питателем А-46, число оборотов которого определяется редуктором и является постоянным, подается в мешалку - уплотнитель, а воздух, проходя через циклон, направляется обратно на вход фильтра. Дымовые газы после очистки на фильтре выбрасываются в атмосферу. Порядок и время регенерации секций фильтра поддерживается автоматически в соответствии с заданием (время регенерации одной секции - 20 секунд, пауза между регенерациями соседних секций - 60 секунд)

Аспирационный воздух оборудования и воздух, идущий на охлаждение технического углерода, расход которого определяется температурой технического углерода на выходе из барабана, вентилятором В-44 направляется в циклон Ц-41 отделения аспирации. Там большая часть унесенного с ним пылящего технического углерода улавливается и шлюзовым питателем А-42, число оборотов которого определяется редуктором и является постоянным, равномерно подается в мешалку-уплотнитель.

Неуловленный циклоном технический углерод направляется на вход фильтра отделения аспирации А-43. Для регенерации секций фильтра используется атмосферный воздух, который захватывает уловленный технический углерод и вентилятором В-44 направляется обратно в циклон вместе с аспирационным воздухом из оборудования. Порядок и время регенерации секций фильтра поддерживается автоматически в соответствии с заданием (время регенерации одной секции - 20 секунд, пауза между регенерациями соседних секций - 60 секунд). Движение воздуха через фильтр при фильтрации обеспечивает вентилятор В-47, во всасывающую линию которого подаются и дымовые газы. Дымовые газы используются для обогрева оборудования.

1.4 Нормы технологического режима

Нормы технологического режима представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Нормы технологического режима

Наименование стадий процесса, аппараты, показатели режима

Ед. изме-рения

Допустимые пределы технологических пара-метров

Требуемый класс точности измерительных приборов ГОСТ 8.401-80, не ниже

1

2

3

4

Реактор

Расход сырья

кг/ч

Указаны в технологических картах

1,0

Расход природного газа

м3/ч

1,0

Расход ВВД

м3/ч

1,0

Расход ВСД

м3/ч

1,0

Расход ХОВ в зону предзакалки

кг/час

1,0

Температура в зоне горения

оС

1,0

Температура в зоне закалки

оС

1,0

Температура в зоне реакции, не более

оС

1720

1,0

Давление природного газа перед горелками, не менее

МПа

(кгс/см2)

0,1

(1,0)

1,5

Давление сырья перед форсунками

(радиальная подача сырья)

черт ТО-58-06-04

МПа

(кгс/см2)

0,6-1,2

(6,0-12,0)

1,5

Давление сырья перед форсунками

(аксиальная подача сырья)

черт. ТО-58-06-03,

ТО-58-06-09)

МПа

(кгс/см2)

0,6-1,2

(6,0-12,0)

1,5

1.5 Подбор оборудования

Краткая характеристика технологического оборудования представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Краткая характеристика технологического оборудования

№ п/п

Наименование оборудования

№ поз. по схе-ме

Кол.

на поток

шт.

Материал

Техническая характеристика

1

2

3

4

5

6

1.

Реактор типа

РТ-100/4000

1

1

Ст.3

Огнеупор-ный материал

Габариты 3000?? 2100?? 9530

Масса - 2800 кг (без массы огнеупора)

Расход сырья до 6500 кг/час

2

Реактор типа РТ-50/4000

1

1

Ст.3

Огнеупор-ный материал

Габариты 3000?? 2100?? 9530

Масса -

Расход сырья до 7000 кг/час

3.

Воздухоподог-реватель ПВО-300

6

1.

Кожух 12х18Н10Т

Труба, нижняя трубная решетка

10х23Н18

Расход воздуха -25000 м3/час

Поверхность теплообмена - 300 м2

Количество труб - 337 шт.

Масса - 11450 кг

4.

Воздухоподог-реватель ПВО-200

6

1

Кожух 12х18Н10Т

Труба, нижняя трубная решетка

10х23Н18

Расход воздуха -20000 м3/час

Поверхность теплообмена - 198 м2

Количество труб - 211 шт.

Размер труб - 42х4,0

5.

Газоохлади-тель ГП-350

5

1

12х18Н10Т

Поверхность теплообмена - 350 м2

Расход газа - 27000 м3/час

1.6 Влияние факторов на выход и качество продуктов

Температура в камере горения поддерживается на уровне 1800-2000°С в зависимости от вида применяемых огнеупоров. Чем выше температура газов полного горения, тем быстрее происходит испарение и пиролиз сырья и тем более однородным получается техуглерод по размерам частиц и агрегатов. С увеличением температуры в камере горения существенно повышается и выход техуглерода из сырья. Во всех случаях необходимо поддерживать в камере горения максимально возможную температуру, исходя из допустимой температуры применения огнеупоров.

Расход природного газа непосредственно связан с температурой в зоне горения. При изменении расхода воздуха изменяется расход газа и температура в камере горения поддерживается на заданном уровне. Необходимо при этом внимательно контролировать соотношение воздух:газ, как это описано в разделе «Основы процессов горения». При искажениях в показаниях пирометра (в случае, например, частичного забивания визирного канала) и при отсутствии контроля за соотношением воздух:газ может произойти оплавление огнеупоров.

Температура подогрева воздуха определяется типом и состоянием применяемого воздухоподогревателя. На ОЗТУ температура воздуха низкого давления поддерживается в пределах 750-820°С.Температура подогрева воздуха существенно влияет на эффективность процесса получения техуглерода. Высокотемпературный подогрев воздуха гарантирует полное сгорание природного газа в камере горения, приводит к значительному сокращению расхода воды, подаваемой в зону закалки реактора, что в свою очередь ведет к снижению влагосодержания отходящих газов и повышению их теплотворной способности. Снижение влагосодержания отходящих газов способствует также улучшению условий эксплуатации рукавных фильтров.

Температура сырья оказывает существенное влияние на степень распыливания его механическими форсунками. При повышении температуры сырья уменьшается его вязкость и улучшается степень распыливания сырья (образуются более мелкие капли).

Расход сырья в реактор определяется конструкцией реактора и, прежде всего, диаметром смесительного сопла. Расход должен поддерживаться в соответствии с проектными данными. При пониженных нагрузках реактора по сырью уменьшается расход воздуха в реактор, а, следовательно, и скорость продуктов сгорания природного газа на входе в смесительное сопло. Это, прежде всего, отражается на уровне показателя «красящая способность» (или «сила окраски»), который косвенно характеризует однородность частиц и агрегатов техуглерода.

Расход воды и температура в зоне предварительной закалки оказывают влияние на показатели «йодное число» и «светопропускание толуольного экстракта». При увеличении расхода воды в зону предварительной закалки можно немного понизить йодное число, но при этом снижается температура в зоне предварительной закалки, что может отрицательно сказаться на показателе «светопропускание толуольного экстракта». В современных реакторах в зоне реакции предусматривается несколько отверстий для водяных форсунок, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, с тем, чтобы при начале выпуска определенной марки техуглерода можно было точнее выбрать место установки форсунок. Температура в зоне предзакалки обычно поддерживается в пределах 1200-1250°С .Количество и концентрация присадки, содержащей ион щелочного металла, определяют уровень показателя «абсорбция дибутилфталата». Было установлено, что все ионы щелочных металлов способствуют снижению степени срастания частиц техуглерода в процессе его получения, но влияние их различно. Ионы калия действуют примерно в 10 раз эффективнее, чем ионы натрия. Поэтому для понижения показателя «абсорбция дибутилфталата» используют различные соединения, содержащие калий -- гидроокись калия (КОН), хлористый калий (KCL), углекислый калий (К2С03), азотнокислый калий (KN03). Чем больше содержание калия в молекуле соединения, тем эффективнее действие такой присадки. Следует отметить, что наличие соединений калия и натрия в сырье крайне нежелательно, так как их присутствие приводит к неконтролируемому снижению показателя «абсорбция ДБФ». Поэтому во всех спецификациях на сырье для получения техуглерода содержание ионов калия и натрия строго нормируется.

1.7 Лабораторный контроль

Лабораторный контроль представлен в таблице 4.

Таблица 4 - Лабораторный контроль

№ п/п

Наименование стадии процесса, анализируемый продукт

Место отбора пробы

Контролируемые показатели

(метод контроля)

Норма

Частота

1

2

3

4

5

6

1.

Технический углерод

После БСК-40

1.Удельная внешняя поверхность

ГОСТ 25699.2 (для марок с шифром “П”)

ASTM D3765 (для марок с шифром “N”)

В соответствии со спецификациями

Через 24 часа

После БСК-40

2. Иодное число ГОСТ 25699.3 (для марок с шифром “П”)

ASTM D1510 (для марок с шифром “N”)

В соответствии со спецификациями

Через 4 часа

После БСК-40

3. Масляное абсорбционное число

ГОСТ 25699.5 (для марок с шифром “П”)

ASTM D2414 (для марок с шифром “N”)

В соответствии со спецификациями

Через 4 часа

После БСК-40

4. рН водной суспензии ГОСТ 25699.6 (для марок с шифром “П”)

ASTM D1512 (для марок с шифром “N”)

В соответствии со спецификациями

Через 8 часов

После БСК-40

5. Массовая доля потерь при 105 оС ГОСТ 25699.7 (для марок с шифром “П”)

ASTM D1509 (для марок с шифром “N”)

В соответствии со спецификациями

Через 4 часа

После БСК-40

Массовая доля остатка после просева через

В соответствии со

сито с сеткой:

014 (факультативно) 05

ГОСТ 25699.10 (для марок с шифром “П”)

ASTM D1514 (для марок с шифром “N”)

спецификациями

Через 4 часа

После БСК-40

7. Насыпная плотность гранулированного технического углерода ГОСТ 25699.14 (для марок с шифром “П”)

ASTM D-1513 (для марок с шифром “N”)

В соответствии со спецификациями

Через 4 часа

После БСК-40

8.Светопропускание толуольного экстракта

ГОСТ 25699.15 (для марок с шифром “П”)

ASTM D1618 (для марок с шифром “N”)

В соответствии со спецификациями

Через 8 часов

После БСК-40

9. Сопротивление гранул разрушению на аппарате ГИТ-1

ГОСТ 7885 п.5.20 (для марок с шифром “П”)

В соответствии со спецификациями

Через 4 часа

После БСК-40

Массовая доля пыли в гранулированном техническом углероде на аппарате ГИТ-1

ГОСТ 7885 п.5.21

(для марок с шифром “П”)

В соответствии со спецификациями

Через 4 часа

После БСК-40

11. Содержание тонкой фракции ASTM D1508 ( для всех марок)

В соответствии со спецификациями

Через 4 часа

После БСК-40

12. Распределение гранул по размерам ASTM D1511 ( для всех марок)

В соответствии со спецификациями

1 раз в сутки

(кроме выходных дней)

После БСК-40

13. Истирание гранул

ASTM D4324 (для всех марок)

В соответствии со спецификациями

1 раз в сутки

(кроме выходных дней)

1.8 Описание схемы контроля и автоматического регулирования

В проекте выполнен следующий объем автоматизации:

Температура и давление сырья на входе в реактор контролируется (поз.13-1, 13-2).

Перепад давления на фильтрах контролируется (поз. 15-1,15-2; 16-1, 16-2;4-1,4-2; 22-1,22-1-2).

Суммарный расход сырья контролируется (поз.17-1,17-2).

Расход сырья на реактор к каждой форсунке стабилизируется; регулирующий клапан на линии подачи сырья к соответствующей форсунке (поз.18-1...18-5; 19-1...19-5; 20-1...20-5; 21-1...21-5) при уменьшении расхода сырья ниже установленной нормы включается световая и звуковая сигнализация.

В зону горения подается природный газ и ВСД, температура подаваемого природного газа в зону горения контролируется (поз. 5-1, 5-2) расход стабилизируется (поз. 7-1...7-5) клапаном на линии подачи газа, при понижении расхода природного аза ниже нормы включается световая и звуковая сигнализация.

Давление природного газа контролируется (поз. 6-1, 6-2), при понижении давления газа срабатывает световая и звуковая сигнализация.

Давление газа подаваемого на каждую форсунку контролируется (поз. 8-1,8-2; 9-1,9-2; 10-1,10-2; 11-1,11-2; 12-1,12-2)

ВСД проходит через 3 воздухоподогревателя , температура ВСД поступающего по магистральному трубопроводу контролируется (поз. 21-1, 21-2)

Давление в магистральном трубопроводе контролируется (поз. 22-1,22-2), при отклонении давления от нормы срабатывает световая и звуковая сигнализация

Температура ВСД после воздухоподогревателя первой ступени контролируется (поз. 34-1,34-2)

Температура ВСД после воздухоподогревателя третей ступени контролируется (поз. 34-1,34-2)

Температура ВСД после рубашки охлаждения контролируется (поз.24-1,24-2) при температуре отклонившейся от нормы включается световая и звуковая сигнализация.

Расход ВСД проходящий через рубашку охлаждения контролируются и регулируются клапаном на линии ВСД (поз. 32-1,32-5)

ВСД подводимый к первой ступени контролируется и регулируется на линии каждого потока (поз.31-1...31-5;30-1...30-5)

при понижении расхода каждого потока ниже нормы срабатывает световая и звуковая сигнализация.

Температура в зоне горения контролируется (поз. 36-1,36-2) при повышении температуры срабатывает световая и звуковая сигнализация.

Количество присадки подводимого в сырье регулируется изменением числа оборотов двигателя насоса - дозатора, управляемого частотно - регулируемым клапаном (поз.3-1)при останове двигателя срабатывает световая и звуковая сигнализация

При достижении нижнего уровня в расходной емкости срабатывает звуковая сигнализация (поз. 2-1,2-2)

Уровень расхода присадки контролируется (поз. 1-1,1-2)

Давление в зоне горения контролируется и сигнализируется (поз.35-1; 35-2)

Расход ВВД контролируется (поз. 23-1; 23-2)

Температура в зоне реакции контролируется, превышение температуры выше нормы включается световая и звуковая сигнализация (поз. 37-1; 37-2)

Давление ХОВ контролируется, при понижении давления ниже нормы включается световая и звуковая сигнализация (поз. 35-1,35-2)

Температура в зоне закалки контролируется и регулируется расходом ХОВ в зону закалки (поз. 38-1; 38-5) при превышении температуры включается световая и звуковая сигнализация.

Температура в зоне закалки дополнительно контролируется (поз.39-1, 39-2).

Расход ХОВ в зону закалки контролируется (поз. 26-1,26-2)при понижении ниже нормы включается световая и звуковая сигнализация

Температура УГС после воздухоподогревателя 3,2,1-й ступеней контролируется (поз. 40-1,40-2; 41-1,41-2; 43-1,43-2)

Реактор оснащен двумя электрозадвижками на трубопроводе УГС в фильтр улавливания задвижки регулируется схемой на щите оператора температура контролируется и регулируется изменением подачи ХОВ (поз. 42-1,42-5)

Расход ХОВ на охлаждении УГС в отделение улавливания контролируется (поз. 45-1,45-2)

Давление ХОВ в зону закалки контролируется (поз. 27-1,27-2)

Весь процесс контролируется и управляется с помощью датчиков с унифицированным выходным сигналом, программируемый логический контроллер и универсальная вычислительная аппаратура световой и звуковой сигнализации выведена на щит оператора.

2. Специальная часть

2.1 Материальный баланс потока

Материальный баланс потока производства технического углерода представлен в таблице 5.

Таблица 5 - Материальный баланс реактора получения технического углерода марки N 550

Компонент

Входит в реактор

Всего, кг/ч

С, кг/ч

Н, кг/ч

О, кг/ч

S, кг/ч

1

2

3

4

5

6

Сырье

4500,00

4036,50

427,50

2,70

31,05

Топливо

673,38

505,04

168,35

1,47

-

Воздух

8576,00

-

-

4300,34

-

Влага воздуха

266,45

-

29,61

236,84

-

Итого

24015,83

4541,54

625,45

4541,36

31,05

-

Выходит из реактора

Всего, кг/ч

С, кг/ч

Н, кг/ч

О, кг/ч

S, кг/ч

Технический углерод

2610,00

2568,24

7,83

13,05

20,88

Топливо

101,01

73,43

24,33

-

-

Двуокись углерода

946,731

258,46

-

686,38

-

Окись углерода

3869,076

1644,36

-

2205,37

-

Пары воды (суммарные)

1873,586

-

207,22

1658,12

-

Водород

386,073

-

386,07

-

-

Азот

4229,22

-

-

-

10,17

Итого

24015,69

4544,49

625,45

4562,927

31,05

Дисбаланс, %

0,00

0,06

0,00

0,47

0,00

2.2 Расчёт реактора

Расчет реактора для получения технического углерода.

Расчетные данные:

расход сырья Gс=4500кг/ч;

=0,748кг/ м3;

=1,29 кг/ м3;

Исходные данные:

углерод в сырье=0,8970 мас. доли;

- содержание углерода в топливе=0,75 мас. доли;

- содержание водорода в сырье=0,0950 мас. доли;

- содержание водорода в природном газе=0,25 мас. доли;

- содержание кислорода в сырье=0,0006 мас. доли;

- содержание кислорода в воздухе среднего давления=0,2315 мас. доли;

- содержание кислорода в топливе=0,0022 мас. доли;

- содержание серы в сырье= 0,0069 мас. доли;

- содержание азота в топливе= 0,03 мас. доли;

2.2.1 Расчет количества и состава потоков, входящих в реактор

Количество сырья поступающего в реактор берем из задания на проектирование Gс = 4500 кг/ч.

Количество топлива, поступающего в реактор на сжигание (GТ), берем из заводских данных

(1)

где - количество топлива, поступающего в реактор на горение, м3/ч;

- плотность топлива, кг/м3.

Принимаем: =900 м3/ч из заводских данный

Количество воздуха среднего давления, поступающего в реактор на горение (GВСД), рассчитывают по формуле:

(2)

где - расход воздуха среднего давления на горение, м3/ч;

- плотность воздуха среднего давления, кг/м3.

Принимаем: =14400 м3/ч из заводских данных

Количество влаги, содержащейся в воздухе среднего давления (), рассчитывают по формуле:

(3)

где - количество воздуха среднего давления, поступающего в реактор на горение, кг/ч;

- абсолютная влажность воздуха, мм рт. ст.

Количество углерода, содержащегося в сырье (), рассчитывают по формуле:

(4)

где - массовый расход сырья, кг/ч;

- содержание углерода в сырье, кг/кг сырья.

Количество углерода, содержащегося в природном газе (), поступающем в реактор, рассчитывают по формуле:

(5)

где - количество природного газа, поступающего в реактор на горение, кг/ч;

- содержание углерода в топливе, кг/кг сырья.

Количество водорода, содержащегося в сырье (), рассчитывают по формуле:

(6)

где - массовый расход сырья, кг/ч;

- содержание водорода в сырье, кг/кг сырья.

Количество водорода, содержащегося в природном газе (), рассчитывают по формуле:

(7)

где - количество природного газа, поступающего в реактор на гонение, кг/ч;

- содержание водорода в природном газе, кг/кг сырья.

Количество водорода, содержащегося во влаге воздуха среднего давления (), рассчитывают по формуле:

(8)

где - количество влаги, содержащейся в воздухе среднего давления, кг/ч;

Количество кислорода, содержащегося в сырье (), рассчитывают по формуле:

(9)

где - массовый расход сырья, кг/ч;

- содержание кислорода в сырье, кг/кг сырья.

Количество кислорода, содержащегося в воздухе среднего давления

(), рассчитывают по формуле:

(10)

где - количество воздуха среднего давления, поступающего в реактор на горение, кг/ч;

- содержание кислорода в воздухе среднего давления, кг/ кг сырья.

Количество кислорода, содержащегося во влаге воздуха среднего (), давления рассчитывают по формуле:

(11)

где - количество влаги, содержащейся в воздухе среднего давления, кг/ч;

Количество кислорода, содержащегося в природном газе (), поступающем в реактор, рассчитывают по формуле:

(12)

где - количество природного газа, поступающего в реактор нагорение, кг/ч;

- содержание кислорода в топливе, кг/кг сырья.

Количество серы () содержащейся в сырье, рассчитывают по формуле:

(13)

где - массовый расход сырья, кг/ч;

- содержание серы в сырье кг/кг сырья.

Количество азота, содержащегося в природном газе (), поступающем в реактор, рассчитывают по формуле:

(14)

где - количество природного газа, поступающего в реактор на горение, кг/ч;

- содержание азота в топливе, кг/кг сырья.

2.2.2 Расчет количества и состава потока выходящего из реактора

Количество технического углерода, образующегося в ходе реакции (), рассчитывают по формуле:

(15)

где - массовый расход сырья, кг/ч;

- выход технического углерода, кг/кг сырья.

Количество не сгоревшего топлива (), рассчитывают по формуле:

(16)

где - массовый расход сырья, кг/ч;

- объем не сгоревшего топлива, м3/кг сырья;

- плотность топлива, кг/м3.

Принимаем: =0,03 м3/кг сырья с последующей проверкой по материальному и тепловому балансам, тогда:

Суммарный объем углеродсодержащих газов (), рассчитывают по формуле:

(17)

где - содержание углерода в топливе, кг/кг сырья;

- содержание углерода в сырье, кг/кг сырья;

- расход топлива, кг/кг сырья;

- выход технического углерода, кг/кг сырья.

Суммарный объем водородсодержащих газов (), рассчитывают по формуле:

(18)

где - содержание водорода в топливе, кг/кг сырья;

- объем не сгоревшего топлива, м3/кг сырья;

- расход топлива, кг/кг сырья;

- содержание водорода в сырье, кг/кг сырья.

Суммарный объем СО2 содержащих газов (), рассчитывают по формуле:

(19)

где - вспомогательные коэффициенты, рассчитываемые по формулам (20), (39) соответственно.

(20)

где - константа равновесия водяного пара, рассчитываемая по формуле (22);

- расход воздуха среднего давления, м3/кг сырья;

- суммарный объем водородсодержащих газов, м3/кг сырья;

- суммарный объем кислородсодержащих газов, м3/кг сырья.

(21)

где Т - температура в зоне реакции, К.

(22)

где - константа равновесия водяного пара;

- расход воздуха среднего давления, м3/кг сырья;

- суммарный объем кислородсодержащих газов, м3/кг сырья.

Суммарный объем СО содержащих газов (), рассчитывают по формуле:

(23)

где - суммарный объем СО2 содержащих газов, м3/кг сырья;

- суммарный объем кислородсодержащих газов, м3/кг сырья.

Суммарный объем Н2О содержащих газов (), рассчитывают по формуле

(24)

где - суммарный объем СО2 содержащих газов, м3/кг сырья;

- расход воздуха среднего давления, м3/кг сырья;

- суммарный объем кислородсодержащих газов, м3/кг сырья.

Суммарный объем Н2 содержащих газов (), рассчитывают по формуле:

(25)

где - суммарный объем Н2О содержащих газов, м3/кг сырья;

- суммарный объем водородсодержащих газов, м3/кг сырья.

Количество СО2 содержащееся в отходящих газах (), рассчитывают по формуле:

(26)

где - суммарный объем СО2 содержащих газов, м3/кг сырья;

- массовый расход сырья, кг/ч;

- плотность СО2, кг/м3.

Количество СО содержащееся в отходящих газах (), рассчитывают по формуле:

(27)

где - суммарный объем СО содержащих газов, м3/кг сырья;

- массовый расход сырья, кг/ч;

- плотность СО, кг/м3.

Количество водяных паров, содержащихся в отходящих газах (), рассчитывают по формуле:

(28)

где - суммарный объем водяных паров, м3/кг сырья;

- массовый расход сырья, кг/ч;

- плотность водяных паров, кг/м3.

Количество водорода, содержащееся в отходящих газах (), рассчитывают по формуле:

(29)

где - суммарный объем водорода, м3/кг сырья;

- массовый расход сырья, кг/ч;

- плотность водорода, кг/м3.

Количество углерода, выходящего из реактора с техническим углеродом (), рассчитывают по формуле:

(30)

где - количество образующегося технического углерода, кг/ч;

- содержание углерода в образующемся техническом углероде, кг/кг сырья.

Количество углерода, выходящего из реактора с не сгоревшим топливом (), рассчитывают по формуле:

(31)

где - количество не сгоревшего топлива, кг/ч;

- содержание углерода в топливе, кг/кг сырья.

Количество углерода, выходящего из реактора с двуокисью углерода (), рассчитывают по формуле:

(32)

где - количество образующейся двуокиси углерода, кг/ч;

- содержание углерода в образующейся двуокиси углерода, кг/кг сырья.

Количество углерода, выходящего из реактора с окисью углерода (), рассчитывают по формуле:

(33)

где - количество образующейся окиси углерода, кг/ч;

- содержание углерода в образующейся окиси углерода, кг/кг сырья.

Количество водорода, выходящего из реактора с техническим углеродом (), рассчитывают по формуле:

(34)

где - количество образующегося технического углерода, кг/ч;

- содержание водорода в образующемся техническом углероде, кг/кг сырья.

Количество водорода, выходящего из реактора с не сгоревшим топливом (), рассчитывают по формуле:

(35)

где - количество не сгоревшего топлива, кг/ч;

- содержание водорода в топливе, кг/кг сырья.

Количество водорода, выходящего из реактора с парами воды (), рассчитывают по формуле:

(36)

где - суммарное количество образующихся паров воды, кг/ч;

- содержание водорода в образующихся парах воды, кг/кг сырья.

Количество кислорода, выходящего из реактора с двуокисью углерода (), рассчитывают по формуле:

(37)

где - количество образующейся двуокиси углерода, кг/ч;

- содержание кислорода в образующейся двуокиси углерода, кг/кг сырья.

Количество кислорода, выходящего из реактора с окисью углерода (), рассчитывают по формуле:

(38)

где - количество образующейся окиси углерода, кг/ч;

- содержание кислорода в образующейся окиси углерода, кг/кг сырья.

Количество кислорода выходящего из реактора с парами воды (), рассчитывают по формуле:

(39)

где - суммарное количество образующихся паров воды, кг/ч;

- содержание кислорода в образующихся парах воды, кг/кг сырья.

Количество серы, выходящей из реактора с техническим углеродом (), рассчитывают по формуле:

(40)

где - количество образующегося технического углерода, кг/ч;

- содержание серы в образующемся техническом углероде, кг/кг сырья.

Количество серы, выходящей из реактора с сероводородом (), рассчитывают по формуле:

(41)

где - количество серы выходящей из реактора с сероводородом, кг/ч;

- количество серы поступающее в реактора с сырьем, кг/кг сырья.

Материальный баланс получения технического углерода марки N 550 представлен в таблице 6.

Таблица 6 - Материальный баланс реактора получения технического углерода марки N 550

Компонент

Входит в реактор

Всего, кг/ч

С, кг/ч

Н, кг/ч

О, кг/ч

S, кг/ч

1

2

3

4

5

6

Сырье

4500,00

4036,50

427,50

2,70

31,05

Топливо

673,38

505,04

68,35

1,47

-

Воздух

18576,00

-

-

4300,34

-

Влага воздуха

266,45

-

29,61

236,84

-

Итого

24015,83

4541,54

625,45

4541,36

31,05

-

Выходит из реактора

Всего, кг/ч

С, кг/ч

Н, кг/ч

О, кг/ч

S, кг/ч

Технический углерод

2610,00

2568,24

7,83

13,05

20,88

Топливо

101,01

73,43

24,33

-

-

Двуокись углерода

946,731

258,46

-

686,38

-

Окись углерода

3869,076

1644,36

-

2205,37

-

Пары воды (суммарные)

1873,586

-

207,22

1658,12

-

Водород

386,073

-

386,07

-

-

Азот

14229,22

-

-

-

10,17

Итого

24015,69

4544,49

625,45

4562,927

31,05

Дисбаланс, %

0,00

0,06

0,00

0,47

0,00

Примечание: в процессе расчета было принято допущение, что содержание влаги в воздухе равно нулю, а сырье содержало только углерод и водород.

Наличие влаги в воздухе приводит к смещению равновесия реакции. При этом содержание водорода уменьшается, а окиси и двуокиси углерода - увеличивается. Эти изменения не превышают 15 %, и это не оказывает заметного влияния на тепловой баланс, так как теплоемкости и теплоты сгорания Н2 и СО практически одинаковы.

Тепловой баланс получения технического углерода

На основе рассчитанного материального баланса рассчитывают тепловой баланс.

2.2.3 Расчет количества тепла входящего в реактор

Количество тепла, образующееся в результате сгорания сырья (), рассчитывают по формуле:

(42)

где - массовый расход сырья, кг/ч;

- содержание углерода в сырье, кг/кг сырья;

- содержание водорода в сырье, кг/кг сырья;

- содержание кислорода в сырье, кг/кг сырья;

- содержание серы в сырье кг/кг сырья.

Количество тепла, образующееся в результате сжигания топлива (), рассчитывают по формуле:

(43)

где - массовый расход топлива, кг/ч;

- удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг.

Количество тепла, поступающее в реактор с сырьем (), рассчитывают по формуле:

(44)

где - массовый расход сырья, кг/ч;

- удельная теплоемкость сырья, кДж/(кг·К) [2];

- температура сырья поступающего в реактор, К.

Количество тепла, поступающее в реактор с воздухом (), рассчитывают по формуле:

(45)

где - массовый расход воздуха, кг/ч;

- удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·К) [11];

- температура воздуха поступающего в реактор, К.

2.2.4 Расчет количества тепла выходящего из реактора

Количество тепла, образующееся в результате сгорания технического углерода (), рассчитывают по формуле:

(46)

где - массовый расход технического углерода, кг/ч;

- содержание углерода в техническом углероде, кг/кг сырья;

- содержание водорода в техническом углероде, кг/кг сырья;

- содержание серы в техническом углероде кг/кг сырья.

Количество тепла, образующееся в результате сгорания топлива (), рассчитывают по формуле:

(47)

где - количество не сгоревшего топлива, кг/ч;

- удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг.

Количество тепла, образующееся в результате сгорания окиси углерода (), рассчитывают по формуле:

(48)

где - количество образующейся окиси углерода, кг/ч;

- удельная теплота сгорания окиси углерода, кДж/кг.

Количество тепла, образующееся в результате водорода углерода (), рассчитывают по формуле:

(49)

где - количество образующегося водорода, кг/ч;

- удельная теплота сгорания водорода, кДж/кг.

Количество тепла, выходящее из реактора с техническим углеродом (), рассчитывают по формуле:

(50)

где - массовый расход технического углерода, кг/ч;

- удельная теплоемкость технического углерода, кДж/(кг·К);

- температура технического углерода, К.

Количество тепла, выходящее из реактора с газообразными продуктами реакции (), рассчитывают по формуле:

(51)

где - массовый расход сырья, кг/ч;

- расход воздуха среднего давления, м3/кг сырья;

- суммарный объем СО2 содержащих газов, м3/кг сырья;

- суммарный объем Н2О содержащих газов, м3/кг сырья;

- суммарный объем СО содержащих газов, м3/кг сырья;

- суммарный объем водород содержащих газов, м3/кг сырья;

- объем не сгоревшего топлива, м3/кг сырья;

- температура в зоне реакции, К.

Потери тепла в окружающую среду (), рассчитывают по формуле:

(52)

где ?t - разность температур между внешней поверхностью реактора и окружающей среды;

FР - поверхность реактора, м2.

Принимаем, что зимой максимальная разность температур между внешней поверхностью реактора и окружающей среды будет достигать 200 °С , тогда:

Общее количество тепла входящее в реактор ():

(53)

где - количество тепла, образующееся в результате сгорания топлива, МДж/ч;

- количество тепла, образующееся в результате сгорания сырья, МДж/ч;

- количество тепла, поступающее в реактор с сырьем, МДж/ч;

- количество тепла, поступающее в реактор с воздухом, МДж/ч.

Общее количество тепла выходящее из реактора ():

(54)

где - количество тепла, образующееся в результате сгорания технического углерода, МДж/ч;

- количество тепла, образующееся в результате сгорания топлива, МДж/ч;

- количество тепла, образующееся в результате сгорания окиси углерода, МДж/ч;

- количество тепла, образующееся в результате водорода углерода, МДж/ч;

- количество тепла, выходящее из реактора с техническим углеродом, МДж/ч;

- количество тепла, выходящее из реактора с газообразными продуктами реакции, МДж/ч;

- потери тепла в окружающую среду, МДж/ч.

Дисбаланс теплового баланса (?), рассчитывают по формуле:

(55)

2.2.5 Расчет количества воды на закалку и охлаждение продуктов реакции

В процессе реакции не все высокомолекулярные соединения, входящие в состав сырья успевают сразу и полностью разложиться. Во избежание “замасливания” углеродной поверхности этими соединениями температура по окончании формирования дисперсной фазы должна быть снижена до величины в 1173 К - максимально допустимой температуры для рекуперативных подогревателей

2.2.6 Расчет количества воды на закалку и охлаждение продуктов реакции

Максимально допустимая температура для рекуперативных подогревателей 1173 К

Количество тепла, отдаваемое продуктами реакции в зоне закалки (), рассчитывают по формуле:

(56)

где - массовый расход сырья, кг/ч;

- расход воздуха среднего давления, м3/кг сырья;

- суммарный объем СО2 содержащих газов, м3/кг сырья;

- суммарный объем Н2О содержащих газов, м3/кг сырья;

- суммарный объем СО содержащих газов, м3/кг сырья;

- суммарный объем водород содержащих газов, м3/кг сырья;

- объем не сгоревшего топлива, м3/кг сырья;

- выход технического углерода, кг/кг сырья;


Подобные документы

  • Подбор оборудования, насосов и компрессоров. Разработка установки получения технического углерода полуактивных марок производительностью 24000 кг/ч по сырью. Материальный баланс установки. Нормы технологического режима. Расчёт основных аппаратов.

    дипломная работа [277,3 K], добавлен 25.06.2015

  • Разработка технологической схемы получения органического стекла пониженной горючести с элементами автоматического регулирования процесса. Расчет основных технико-экономических показателей, меры безопасного ведения производства органического стекла.

    дипломная работа [146,7 K], добавлен 20.08.2009

  • Составление и описание технологической схемы производства нитробензола, материального баланса процесса, расчет технологических и технико-экономических показателей. Состав нитрующей смеси, нитратор непрерывного действия, пропускная способность установки.

    курсовая работа [237,9 K], добавлен 25.08.2010

  • Технология и химические реакции стадии производства аммиака. Исходное сырье, продукт синтеза. Анализ технологии очистки конвертированного газа от диоксида углерода, существующие проблемы и разработка способов решения выявленных проблем производства.

    курсовая работа [539,8 K], добавлен 23.12.2013

  • Характеристика составных частей сырья. Внесение в сортировку ингредиентов. Обработка водно-спиртовой смеси активированным углем. Описание технологической схемы производства водки "Золотой родник". Расчет материального баланса и сортировочного чана.

    курсовая работа [116,7 K], добавлен 05.04.2009

  • Организация переработки твердых фторсодержащих отходов алюминиевого производства; технология получения фтористого алюминия. Конструктивный, материальный и термодинамический расчет барабанной установки; контроль и автоматизация процесса; охрана труда.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 20.09.2013

  • Характеристика технологии производства алюмината натрия, установки его получения и принципа ее работы. Выбор оборудования для автоматизации и контроля техпроцесса. Расчет надежности технологической операции и вероятности отказов системы автоматики.

    курсовая работа [982,0 K], добавлен 04.10.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.