Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Производство синтетического аммиака при среднем давлении. Расчёт колонны синтеза

им  нарушается  и  производительность  колонны   падает.   Например,   по
лабораторным данным при объемной скорости 30 000  час"1,  давлении  300  ат,
температуре 500° и при чистой азотоводородной  смеси  содержание  аммиака  в
газе после катализатора  равнялось  18,6%.  При  тех  же  условиях,  но  при
содержании в  смеси  10%  метана  содержание  аммиака  снизилось  до  14,8%.
Примерно так же влияет и примесь аргона.
    Инертные примеси  частично  растворяются  в  аммиаке;  однако  этого  в
большинстве  случаев  недостаточно  и  необходимо  также   выпускать   часть
циркулирующей  смеси  из  цикла.  При  установившемся  процессе   количество
инертных  примесей,  которое  выводится  из  цикла,   равняется   количеству
инертных  газов,  поступающему  в   цикл   со   свежим   газом.   Количество
азотоводородной  смеси,  которое  должно  быть   выведено   из   цикла   при
производстве 1 т аммиака (без учета  растворения  инертных  газов  в  жидком
аммиаке), составляет:
    Для удаления инертных газов иногда прибегают также  к  промыванию  газа
растворителями.

    Смена катализатора
    Катализатор  в  результате  реакции   не   изменяется   химически,   но
практически он “стареет” в процессе работы, активность его  понижается  и  в
конце концов приходится его заменять. В  большинстве  технических  процессов
на весовую  единицу  катализатора  за  срок  его  службы  получаются  тысячи
весовых единиц продукта.
    Явление “старения” может быть объяснено  действием  ядов  и  изменением
поверхности  катализатора.  Так,  например,  восстановленное   металлическое
железо является активным катализатором для реакции синтеза  аммиака.  Однако
по прошествии незначительного срока работы при 400  —  500°  его  активность
быстро  падает.  Это  явление  можно  поставить  в  связь   с   изменениями,
наблюдаемыми рентгенографическими методами и показывающими, что  в  процессе
работы произошли оплавление поверхности и рост крупных кристаллов.
    “Старение” катализатора неизбежно, но длительность службы его е большой
степени зависит от режима эксплуатации. Так,  для  катализатора  с  развитой
поверхностью  очень  вреден  нагрев  его  выше   определенной   температуры,
приводящий обыкновенно к значительному понижению активности.
    При  хорошей   очистке   азотоводородной   смеси   и   при   соблюдении
технологического режима смена катализатора  производится  в  зависимости  от
системы синтеза через один-два года.



                             Материальный баланс


Исходные данные для расчёта представлены в таблице.

|Параметр                        |Значение                       |
|Производительность              |250 т в  сутки                 |
|Объемная скорость смеси в       |25 000 нм3/м3*час              |
|колонне                         |                               |
|Давление в синтез колонне       |300 атм                        |
|Температура синтеза             |500 С0                         |
|Обьем катализатора в колонне    |4,8 м3                         |
|Содержания аммиака в газе на    |16 %                           |
|выходе из колоны синтеза        |                               |
|Содержания газов метана и аргона|0,2%                           |
|в свежем газе                   |                               |
|Содержания газов метана и аргона|2,5%                           |
|в циркуляционном газе при выходе|                               |
|с клоны синтеза                 |                               |
|Температура первичной           |28 С0                          |
|конденсации                     |                               |
|Температура вторичной           |0 С0                           |
|конденсации                     |                               |


1.Производительность агрегата в час
250000/24=10416 кг/час
Дальнейший расчет производим на часовую производительность
2.Полезная производительность 1м3 катализатора в час
10416/4,8=21,7 кг/час на 1м3 катализатора
3.При объемной скорости на входе 25000 нм3 /ч на 1 м3 катализатора объемная
скорость на выходе составит около 22000 нм3 /ч на 1 м3 катализатора . При
500 С0  и 300 ат содержание аммиака в газе в лабораторных условиях 22 %
4.Содержание аммиака в газе ,поступающем в колонну  синтеза  ,  определяется
условиями вторичной  конденсации   0  С0  и  давлении  280  ат  концентрация
аммиака определяется по формуле Ларсона  и Блека:
lg4 CNH3=4,1856+5,987879/(P)1/2-1099.544/T=
=4,1856+5,987879/(2802-1099.544/273,15=0.5
4 CNH3=3.16%


5. Эффективное давление в колонне находим по уравнению
     Pэф = 300 * (1 – 0,025) * (1 – 0,0316) = 283 ат
6. При 300 ат. и 5000С равновесная концентрация аммиака 26,44%, а при 283
ат она равна 25%.
7. Поправочный коэффициент на снижение эффективного давления.  – 25/26,44 =
0,946
8. Концентрация аммиака на выходе из колонны с учётом поправочного
коэффициента
CNH3=0,946 * 22 = 20,8%
9. Производительность 1 м3 катализатора. На каждый кубический метр
катализатора поступает W нм3/ч газовой смеси.
Формула для определения количества образовавшегося в колонне аммиака имеет
вид –
(6 СNH3-4СNH3-)*0.7710/100+1.03*6 СNH3кг NH3 на 1 нм3 поступающей газовой
смеси.
Отсюда рпи поступлении 4 W нм3/ч газовой смеси производительность
катализатора (в  расчете  на 1 м3)  составит
  (20,8—3,16)*25000*0,7710/100+1,03*20,8=2808 кг/ч
10.Для получения 10416 кг аммиака в колонну должно поступать газовой  смеси
                     4v =10416(100+1,03*20,8)/(20,8-3,16)*0,7710=92736,3
нм3
11.Состав поступающей газовой смеси..По условию ,в газовой
смеси,поступающей в колонну синтеза ,содержится 2,5 % аргона и метана.
Допустим  ,что
                4 САr= 1.05        и      4 CCH4=1,45
Концентрация аммиака 3,16% .Тогда сумма водорода и азота будет
              100-(1,05+1,45+3,16)=94,3%
Допускаем,что на входе в колонну соотношения водорода и азота соответствует
стехиометрическому, а с учетом  нескольких больших потерь водорода по
сравнению с азотом -3,007:1.Таким образом; концентрация азота
                              4СN2= 94.3/3.007+1=23.7
Водорода
                             4СH2= 94,3-23,7=70,6

В поступающем газе содержится :
Аммиака 4 vNH3=4v*4 vNH3=92736,3*0,0316=2930,5 нм3,или 2256,5кг
Водорода  4 vH2=92736,3*0,706  =65472 нм3,или 5827 кг
Азота 4 vN2=92736,3*0,237=21978,4 нм3,или27473 кг
Аргона 4 vАr 92736,3*0,0105=973 нм3или 1733 кг
Метана 4 vСH4=92736,3*0,0145=1344,6 нм3,или 964 кг

Общая масса газов -38254 кг
12.Состав газовой смеси после колонны синтеза. По условию ,в колонне
синтеза образуется 10416 кг ,или 13527 нм3,тогда по реакции
x         y       10416
N2 +3 H2 – 2NH3
28           32           2*17
X=28*10416/2*17=8577.9(кг)- количества азота или 6862 нм3 азота
 У=10416*3*2/2*17=1839,1 (кг)- количества водорода или 20653 нм3водорода
 В газовой смеси на выходе из колонны содержится
Аммиака------------2256,5+10416=12672,5 кг  или   2930,5+13527=16457,5 нм3
Водорода------------5827-1838,1=3988,9 кг        или 65472-20653=44919 нм3
Азота-----------------27473-8577,9=18895,1 кг     или       21978,4-
6862=15116,4 нм3
Аргона --------------                           1733 кг      или
                         973 нм3
Метана--------------                              964 кг       или
                           1344,6 нм3
Общий объем газовой смеси—78710,5  нм3

13.Количество аммиака ,конденсирующегося в водяном холодильнике, и
количество  растворенных в нем газов .В газовой смеси , при температуре 28
и давлении с учетом потерь 290 атм ,должно содержатся   7,66      NH3
Объем газов ,кроме NH3,   78710,5-16457,5=62253 нм3
Объем газообразного NY3     62253*7,66/100-7,66=476858/92,34=5164,15 нм3

Конденсируется 16457,5-5164,15=11293,35 нм3,или 8696 кг NH3
Общий объем несконденсировавшихся газов : 62253+5164,15=67417,15 нм3

Парциальные давления газов( в ат)
H2----------290*44819/67417,15=192,8
N2-----------290*15116,4/67417,15=65
Ar-----------290*973/67417,15=4,19
СH4---------290*1344,6/67417,15=5,79
При 280 С и найденных парциальных давления в 1000 кг жидкого NH3
растворяется 19,57 нм3 водорода, 6,35 нм3 азота ,0,65 нм3 аргона 1,72 нм3
метана.
Тогда  в 8696 кг NH3,   растворяется ;
Водорода ------8696*19,57/1000=170 нм3
Аргона-----8696*0,65/1000=5,65 нм3
Азота----------8696*6,35/1000=55,2 нм3
 Метана------8696*1,72/100=15 нм3

Остается в газообразном виде ;
H2----------44819-170=44649 нм3
N2-----------15116,4-55,2=15061,2 нм3
Ar-----------973-5,65=967,36 нм3
СH4---------1344,6-15=1329,6 нм3
Общий объем газов -62007,15 нм3
Объем NH3 ,присутствующий в газообразном виде      62007,15*7,66/100-
7,66=5144 нм3 или 3961 кг
Конденсируется 16457,5-5144=11313,5 нм3 или 7603,5 NH3
Общий объем газов : 62007,15 +5144=67151,15 нм3
Парциальные давления газов (в ат):
H2----------290*44649/67151.15=192.9
N2-----------290*15061,2/67151,15=65
Ar-----------290*967,35/67151,15=4,17
СH4---------290*1329,6/67151,15=5,74
Таким образом, после водяного холодильника паро-жидкостная смесь имеет
следующий состав
|Компонент      |          жидкость  |         |   газ   |             |
|               |        |     нм   |кг       |нм       |% по  объему |
|               |кг      |          |         |         |             |
|Аммиак         |7635    |11313,5   |3961     |5144     |7,66         |
|Водород        |15,13   |170       |3974     |44649    |66,5         |
|Азот           |69      |55,2      |18826,5  |150261,2 |22,4         |
|Аргон          |9       |5,05      |1722     |967,35   |1,4          |
|Метан          |11      |15        |953      |1329,6   |2,04         |
|Всего          |8815,13 |11558,75  |29439,5  |67151,6  |100          |


14 Количество газов,растворенных в жидком аммиаке ,вторичной конденсации
.Принимаем ,что из 10416 -7635=1705 кг NH3,ко
12345След.
скачать работу

Производство синтетического аммиака при среднем давлении. Расчёт колонны синтеза

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ