Материальный баланс. 
Анализ производства азотной кислоты

Предварительный расчет Исходные данные:

Производительность агрегата по азотной кислоте в расчете на моногидрат, т/сутки …990.

Степень окисления аммиака, доли единиц…0,97.

Степень абсорбции диоксида азота, доли единиц…0,99.

Объемная доля аммиака в аммиачно-воздушной смеси СNH3, %…11.

Водяные пары воздуха, %…1,91.

Давление в системе, МПа…0,73.

Часовая производительность установки составит:

/24 = 62,5 т/час где: 24 — количество часов в сутках.

Определим количество агрегатов обеспечивающих данную производительность.

5/14,7 = 4,25 агрегатов где: 14,7 — часовая производительность (заводские данные).

Принимаем 5 агрегатов, тогда производительность 1 агрегата, с учетом заданной производительности составит:

5*1000/5 = 12 500 кг/ч Материальный баланс контактного аппарата Расход аммиака на заданную производительность определяют из уравнения реакции:

Теоретический расход:

где: — молярная масса аммиака,.

— молярная масса азотной кислоты.

Тогда.

Фактический расход аммиака с учетом степени конверсии и абсорбции составит:

где: — теоретический расход аммиака, кг Отсюда.

Кроме того, около 1% аммиака, то есть превращается в кислоту и теряется после абсорбционной колонны. Таким образом фактический расход аммиака составит:

или.

где: 22,4 — объем, который занимает 1 моль газа, л.

Количество аммиачно-воздушной смеси, поступающей на окисление:

где: — фактический расход аммиака, м3.

Следовательно.

В этом количестве аммиачно-воздушной смеси содержится воздуха:

Отсюда Состав воздуха, поступающего на конверсию:

количество паров.

где: — количество водяных паров воздуха, %;

тогда.

количество кислорода где: — содержание кислорода в воздухе, в долях единиц;

или 22 559,4 кг/ч; 361,2 моль.

количество азота или 38 205,1 кг/ч; 2364,5 моль.

Состав нитрозных газов, образующихся в результате окисления аммиака. основные реакции протекающие в контактном аппарате:

По первой реакции окисляется 97% аммиака, по второй — 3%. Состав нитрозных газов определяется стехиометрическим соотношением в этих иреакциях:

количество образующегося оксида азота (по реакции (1)):

где: — степень окисления аммиака, в долях едениц;

тогда количество образующегося азота (по реакции (2)):

Всего азота в нитрозных газах:

количество образующихся водяных паров (по реакциям (1)и (2)).

Всего водяных паров в нитрозных газах:

или 6475,7 кг/ч; 358, 8 моль Количество расходуемого кислорода по реакции (1):

по реакции (2):

Полученные результаты сведем в таблицу.

Таблица 5 — Материальный баланс контактного аппарата.

Всего кислорода в нитрозных газах:

7 — (5905,7 + 109,6) = 2043,4 м3/ч Материальный баланс котла-утилизатора Нитрозные газы из контактного аппарата поступают в котел-утилизатор. В нем оксид азота частично окисляется до диоксида азота На это расходуется кислорода:

Результаты сведем в таблицу.

Таблица 6 — Материальный баланс котла-утилизатора.