APARATURA W OCHRONIE ŚRODOWISKA - 1. WPROWADZENIE Wykład dla kierunku Ochrona Środowiska Wrocław, 2015 r.
Bilans masowy przykład 1 Przykład: proces wytwarzania fosforu z rudy apatytowej w piecu elektrycznym - zestawienie tabelaryczne PRZYCHÓD ROZCHÓD Surowce Masa, kg Udział, % Produkty Masa, kg Udział, % Ruda apatytowa 10250 73,5 Fosfor 1000 7,2 Piasek 2370 17,0 Żelazofosfor 282 2,0 Koks 1330 9,5 Tlenek węgla 3668 26,3 Szlaka (żużel) 9000 64,5 SUMA 13950 100 SUMA 13950 100
Bilans masowy przykład 2 Przykład: proces wytwarzania fosforu z rudy apatytowej w piecu elektrycznym - schemat blokowy RUDA APATYTOWA 10250 kg PIASEK 2370 kg KOKS 1330 kg PIEC ELEKTRYCZNY TLENEK WĘGLA 3668 kg SZLAKA 9000 kg ŻELAZOFOSFOR 282 kg FOSFOR 1000 kg
Bilans masowy - przykład 3 Przykład: proces wytwarzania fosforu z rudy apatytowej w piecu elektrycznym wykres Sankeya (wykres strumieniowy)
Bilans energetyczny - przykład Przykład: bilans cieplny silnika wykres Sankeya Objaśnienia do rysunku: Q 1 całkowita ilość ciepła doprowadzonego do silnika Q e ilość ciepła zamienionego na pracę użyteczną Q ch straty chłodzenia ilość ciepła odprowadzonego do czynnika chłodzącego Q w strata wylotowa ilość ciepła odprowadzonego ze spalinami Q ns strata spalania ilość ciepła straconego na wskutek niezupełnego spalania Q ot straty ciepła odprowadzonego do otoczenia
c) przebiegające pod ciśnieniem niższym od atmosferycznego Symbole schematu ideowego Procesy jednostkowe bez reakcji chemicznej Procesy jednostkowe z reakcją chemiczną a) przebiegające pod ciśnieniem normalnym (atmosferycznym) b) przebiegające pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego
Schematy ideowe przykład 1 PRODUKCJA SUROWEGO GAZU SYNTEZOWEGO Z GAZU ZIEMNEGO W ZA PUŁAWY (Puławy II) 1 2 4 Konwersja parowa (reforming parowy) T = 973 1073 K p = 3 3,5 MPa katalizator: Ni na nośniku Al 2 O 3 3 Dopalanie Objaśnienia: 1 odsiarczony gaz ziemny, 2 para wodna, 3 gaz po konwersji (H 2, CO, CO 2, H 2 O, CH 4 ), 4 powietrze, 5 surowy gaz syntezowy (H 2-56%, N 2 22%, CO 16%, CO 2 6%, CH 4 ~0,3%) Opracowanie na podstawie: Przemysł azotowy, [on-line] http://www.ztch.umcs.lublin.pl/materialy/przem_azot_bch.pdf.pdf 5
Schematy ideowe przykład 2 PROCES WYTWARZANIA SŁODU powietrze woda 20-25 C powietrze kondycjonowane 10-12 C powietrze 80-100 C jęczmień Mycie i moczenie t = 20 25 C czas łączny: 30 godz. Słodowanie bębnowe czas: 8 dni Suszenie maks. temp. słodu: 95 C Oddzielanie kiełków jęczmień namoczony czas: 24 godz. powietrze kiełkujące ziarno jęczmienia ziarna z kiełkami woda + spławki powietrze 17 C powietrze wilgotne kiełki słód
Schematy ideowe przykład 3 1 2 3 SPALANIE 1000 K 6 OTRZYMYWANIE SIARKI METODĄ CLAUSA 4 CHŁODZENIE 300 C 4 KONWERSJA I 300 C - 350 C 13 5 CHŁODZENIE I 300 C 5 7 CHŁODZENIE II 150 C 9 KONWERSJA II 9 CHŁODZENIE III 150 C 10 12 12 2 DOPALANIE 14 6 12 MAGAZYNO- -WANIE 13 CHŁODZENIE IV 15 Objaśnienia: 1 gaz bogaty w siarkowodór, 2 - powietrze z dmuchawy, 3 - gaz opałowy, 4 - gazy spalinowe, 5 gazy poreakcyjne, 6 - para nasycona, 7 - gazy z wieży myjącej, 8 - schłodzona ciekła siarka, 9 - gaz po wykropleniu par siarki, 10 - gaz z resztkami siarkowodoru, 11 gaz niezawierający siarkowodoru, 12 - siarka, 13 - siarka zawracana do obiegu, 14 woda chłodząca, 15-99,6% siarka ciekła do płatkowania 8 11 Opracowanie na podstawie: Technologia chemiczna, [on-line] http://www.technologia.gda.pl/dydaktyka/index/s/tch_chem/pdf_z/ TCh_seminarium_1.pdf
Schematy ideowe przykład 4 PROCES REGENERACJI AMONIAKU PRZY PRODUKCJI SODY KALCYNOWANEJ Źródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 1996 Objaśnienia: 1 - przesącz z filtrów, 2 - gaz zawierający amoniak, 3 - woda amoniakalna, 4 - gazy do absorpcji amoniaku, 5 - mleko wapienne, 6 woda podestylacyjna, 7 - ciecz odpadowa, 8 para grzejna, 9 - woda chłodząca, 10 - woda odlotowa z chłodnicy
Schematy ideowe przykład 5 PRODUKCJA SALETRY AMONOWEJ METODĄ STENGELA Źródło: Pikoń J., Aparatura chemiczna. PWN, Warszawa, 1978
Symbole schematu wstępnego Symbole urządzeń przemysłu chemicznego można znaleźć w: normie branżowej BN-72/2200-01, polskiej normie PN-EN ISO 10628-2:2013-06. Zbiór symboli z różnych branż można znaleźć w książce Tadeusza Dobrzańskiego Rysunek techniczny maszynowy.
Schematy wstępne przykład 1 PROCES WYTWARZANIA KWASU SIARKOWEGO Objaśnienia: 1 kolumna odpędowa (desorber), 2 wieża susząca, 3 wymienniki ciepła, 4 reaktor katalityczny, 5 absorbery, 6 chłodnice kwasu obiegowego, 7 chłodnica produktu, 8 zbiorniki przepompowe Źródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 1996
Schematy wstępne przykład 2 WĘZEŁ WYTWARZANIA SUROWEGO GAZU SYNTEZOWEGO Z GAZU ZIEMNEGO NA DRODZE KONWERSJI PAROWEJ Objaśnienia: 1 sprężarka powietrza, 2 wymiennik ciepła (podgrzewacz gazu ziemnego i powietrza), 3 reformer z rurami z katalizatorem i palnikami, 4 dopalacz, 5 chłodnica Źródło: Przemysł azotowy, [on-line] http://www.ztch.umcs.lublin.pl/materialy/przem_azot_bch.pdf.pdf
Schematy wstępne przykład 3 INSTALACJA DO OCZYSZCZANIA GAZÓW Z TLENKÓW AZOTU W ROZTWORACH ALKALICZNYCH Objaśnienia: 1 komora utleniająca, 2,3 absorbery, 4 odkraplacz, 5 komin, 6 wyparka, 7 transporter taśmowy, 8 chłodnica, 9 zbiornik roztworu absorpcyjnego Źródło: Kuropka J., Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń gazowych: urządzenia i technologia. Wrocław, 1991
Schematy wstępne przykład 4 OTRZYMYWANIE PŁATKÓW ZIEMNIACZANYCH Objaśnienia: 1 płuczka, 2 zaparzarka, 3 obieraczka bębnowa, 4 przenośnik ślimakowy, 5 przenośnik taśmowy, 6 krajalnica, 7 płuczka, 8 blanszownik ślimakowy, 9 zbiornik SO 2, 10 chłodnica, 11 - przenośnik ślimakowy, 12 parownik, 13 zbiornik dodatków spulchniających i substancji dodatkowych, 14 ryżownik, 15 suszarnia walcowa, 16 młynek bijakowy, 17 przesiewacz płaski, 18 magazyn odpadów użytkowych (mąki), 19 magazyn płatków ziemniaczanych Źródło: Boruch M., Król B., Procesy technologii żywności. Łódź, 1993
do części 2 Schematy techniczne przykład cz.1 PRODUKCJA SALETRY AMONOWEJ METODĄ STENGELA Źródło: Pikoń J., Aparatura chemiczna. PWN, Warszawa, 1978
do części 1 do części 3 Schematy techniczne przykład cz.2 PRODUKCJA SALETRY AMONOWEJ METODĄ STENGELA Źródło: Pikoń J., Aparatura chemiczna. PWN, Warszawa, 1978
do części 2 Schematy techniczne przykład cz.3 PRODUKCJA SALETRY AMONOWEJ METODĄ STENGELA Źródło: Pikoń J., Aparatura chemiczna. PWN, Warszawa, 1978