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
PIEC ELEKTRYCZNY RUDA APATYTOWA
10250 kg
FOSFOR 1000 kg
TLENEK WĘGLA 3668 kg
SZLAKA 9000 kg PIASEK
2370 kg
ŻELAZOFOSFOR 282 kg
KOKS
1330 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
Procesy jednostkowe bez reakcji chemicznej
Procesy jednostkowe z reakcją chemiczną
a) przebiegające pod ciśnieniem normalnym (atmosferycznym)
b) przebiegające pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego
c) przebiegające pod ciśnieniem niższym od atmosferycznego
Symbole schematu ideowego
Schematy ideowe – przykład 1
Objaśnienia:
1 – odsiarczony gaz ziemny, 2 – para wodna,
3 – gaz po konwersji (H2, CO, CO2, H2O, CH4), 4 – powietrze,
5 – surowy gaz syntezowy (H2-56%, N2–22%, CO–16%, CO2–6%, CH4~0,3%)
Opracowanie na podstawie: Przemysł azotowy, [on-line] http://www.ztch.umcs.lublin.pl/materialy/przem_azot_bch.pdf.pdf
PRODUKCJA SUROWEGO GAZU SYNTEZOWEGO Z GAZU ZIEMNEGO W ZA PUŁAWY (Puławy II)
Konwersja parowa (reforming parowy)
T = 973 – 1073 K p = 3 – 3,5 MPa katalizator: Ni na nośniku Al
2O
3Dopalanie 1 2
3 4
5
Schematy ideowe – przykład 2
PROCES WYTWARZANIA SŁODU
Mycie i moczenie
t = 20 – 25 C czas łączny: 30 godz.
jęczmień powietrze
woda 20-25 C
woda + spławki
Słodowanie bębnowe
czas: 8 dni
Suszenie
maks. temp. słodu: 95 C czas: 24 godz.
powietrze
powietrze kondycjonowane
10-12 C
jęczmień namoczony
kiełkujące ziarno jęczmienia
Oddzielanie kiełków
słód
powietrze 17 C
powietrze 80-100 C
powietrze wilgotne
kiełki
ziarna z kiełkami
Schematy ideowe – przykład 3
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
SPALANIE 1000 K
CHŁODZENIE 300 C
KONWERSJA I 300 C - 350 C
KONWERSJA II CHŁODZENIE I
300 C
CHŁODZENIE II 150 C
CHŁODZENIE III 150 C
DOPALANIE CHŁODZENIE IV MAGAZYNO- -WANIE
1 2
3 6
4
4
12
12
13 5
5 7
9
9
12
15 6
10
2 14
13
11 8
OTRZYMYWANIE SIARKI METODĄ CLAUSA
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
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
Źródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa.
Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 1996
PROCES REGENERACJI AMONIAKU PRZY
PRODUKCJI SODY KALCYNOWANEJ
Schematy ideowe – przykład 5
Źródło: Pikoń J., Aparatura chemiczna.
PWN, Warszawa, 1978
PRODUKCJA SALETRY AMONOWEJ
METODĄ STENGELA
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
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
PROCES WYTWARZANIA KWASU SIARKOWEGO
Schematy wstępne – przykład 2
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
WĘZEŁ WYTWARZANIA SUROWEGO GAZU SYNTEZOWEGO
Z GAZU ZIEMNEGO NA DRODZE KONWERSJI PAROWEJ
Schematy wstępne – przykład 3
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
INSTALACJA DO OCZYSZCZANIA GAZÓW Z TLENKÓW AZOTU
W ROZTWORACH ALKALICZNYCH
Schematy wstępne – przykład 4
Objaśnienia:
1 – płuczka, 2 – zaparzarka, 3 – obieraczka bębnowa,
4 – przenośnik ślimakowy, 5 – przenośnik taśmowy, 6 – krajalnica, 7 – płuczka, 8 – blanszownik ślimakowy, 9 – zbiornik SO2, 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
OTRZYMYWANIE PŁATKÓW ZIEMNIACZANYCH
Schematy techniczne – przykład cz.1
Źródło: Pikoń J., Aparatura chemiczna. PWN, Warszawa, 1978
PRODUKCJA SALETRY AMONOWEJ METODĄ STENGELA
do części 2
Schematy techniczne – przykład cz.2
Źródło: Pikoń J., Aparatura chemiczna. PWN, Warszawa, 1978
PRODUKCJA SALETRY AMONOWEJ METODĄ STENGELA
do części 1 do części 3
Schematy techniczne – przykład cz.3
Źródło: Pikoń J., Aparatura chemiczna. PWN, Warszawa, 1978
PRODUKCJA SALETRY AMONOWEJ METODĄ STENGELA
do części 2
