2.3.2.2. Методика расчета печи синтеза хлористого водорода

Исходные данные.

Избыток водорода по данным действующих заводов 3%.

Материальные расчеты печи. Расход сырья.

1. Расход 100%-ного хлора определяют из уравнения:

где Gclz — 100%-ный хлор, кг/ч; Mcli — молекулярная масса хлора, кг; ЛТНС1— молекулярная масса хлористого водорода, кг;       — объем хлора, м3/ч; рс1г —

плотность хлора, кг/м3.

2. Расход технического хлора (а %) находят из уравнения:

где Vq\x— объем технического хлора, м3/ч.

В этом объеме содержится следующее количество других газов (в м3/ч): кислорода

азота

водорода

углекислого газа

3. Расход 100%-ного водорода на синтез хлористого водорода определяют из уравнения:

где (GНг — водород 100%-ный, кг/ч; Л/Нг -— молекулярная масса водорода, кг; Ун — объем водорода, м3/ч; pHg — плотность водорода, кг/м3.

4. Расход 100%-ного водорода с учетом 3%-ного избытка находят из равенства:

5. Расход 100%-ного водорода с техническим водородом. Часть необходимого водорода поступает с техническим хлор-газом; его должно поступить:

где Vн2 — 100%-ный водород, поступающий на синтез с техническим водородом, м3/ч.

Расход технического водорода определяется из уравнения

где Vjft — технический водород, м3/ч.

В этом объеме содержится (в м3/ч):

кислорода

Азота

6 Расход водорода на связывание кислорода. Поступление кислорода: с техническим хлором Vq х м3/ч или Gq* кг/ч;

с техническим водородом Vj® м3/ч или Gq® кг/ч.

7. Расход водорода на образование воды по уравнению:

где С^д°2да — количество  водорода на образование воды.

8. Количество образующейся воды будет равно:

где GHj0 — количество образующейся воды, кг/ч.

9. Остаток водорода будет равен (в кг/ч или м'/ч):

10. Количество образующегося хлористого водорода:

где Ghci и ^hci — масса и объем образующегося хлористого водорода, кг/ч и м3/ч;  рнс1 — плотность хлористого водорода, кг/м3.

Тепловой баланс. Исходные данные.

Приход тепла:

1. Количество тепла, поступающее с техническим хлором Q1 (в Вт), определяют из уравнения:

где 6?д2, Gq2, GNz, ^ci2' ^со2 "~ Расх°Д технического хлора, кислорода, азота, углекислого газа, водорода, кг/ч; сс1г, с0з, cNz, сСОз, cHg — теплоемкость газов, кДж (кг°С); « — температура поступающих газов, 9С.

2. Количество тепла, поступающее с техническим водородом Q2 (в Вт), определяют из уравнения:

где Gjl2, Gq2, G'Nz — расход водорода, кислорода, азота, кг/ч; t' —температура поступающих газов, °С.

3. Количество тепла реакции образования хлористого водорода Qs определяют из уравнения

где ^hci ~~ количество тепла, выделяющееся при синтезе НС1, кДж/моль; ДТНС1 — молекулярная  масса НС1, кг.

4. Количество тепла реакции образования воды Q4 определяют из уравнения:

где GH q — масса образовавшейся воды, т/ч; £Н20 — количество тепла, выделяющееся при образовании воды, кДж/моль; М0 — молекулярная масса воды, кг.

Общий приход тепла QUp (в Вт):

Расход тепла:

Физическое тепло отходящих газов Q5 находят из уравнения:

где — масса водорода в отходящих газах, кг/ч; снс1 — теплоемкость хлористого водорода, кДж/кг.

Потери тепла в окружающую среду Qe определяют как разность между приходом тепла и физическим теплом отходящих газов

Общий расход тепла (>расх:

Уравнение теплового баланса имеет следующий вид: