Производство синтетического аммиака при среднем давлении. Расчёт колонны синтеза
торые ещё должны быть выделены
,92,5%
выводятся из системы в испаритель жидком виде .При этом допущении в виде
ждкости выводится 1705*0,925=1577 кг NH3
Ориентировочно можно принять ,что в таком количестве NH3 растворится 17 нм3
H2, 6 нм3 N2, 1 нм3 Ar, 3 нм3 СH4
15.Количество продувочных газов . Для получения 10416 кг NH3 нужно 20653
нм3 H2 и 6862 нм3 N2.Всего надо 27515 нм3 смеси H2 и N2. или
27515*100/74,29+24,75=27781 нм3 свежей водородной смеси
Обозначим резервный объем через х .Тогда общий объем свей смеси
27 781+ x, где
H2----------20650+x*0.7429 нм3
N2-----------6965+x*0.2475 нм3
Ar-----------104+x*0.0038 нм3
СH4--------162+x*0.0058 нм3
Всего 27781+х
Из этого количества расходуется на синтез аммиака и удаляется с
растворенными газами.
20653+170+17=20840 нм3 водорода
6862+55,2+6=6932,2 нм3азота
5,65+1=6,65 нм3аргона
15+3=18 нм3 метана
При продувке должно быть удалено :
20650+x*0.7429 нм3-20840= x*0.7429-190 нм3 водорода
6965+x*0.2475 нм3-6923,2= x*0.2475-58,2 нм3 азота
104+x*0.0038 нм3-6,65= x*0.0038 +97,35 нм3аргона
162+x*0.0098 нм3-18= x*0.0058+144 нм3 метана
Обозначим общий объем продувочных газов через у .Тогда количество
удаляющихся газов:
Аммиака---у*0,0766 нм3
H2----------у*0,665 нм3
N2-----------у*0,224 нм3
Ar-----------у*0,014 нм3
СH4--------у*0,0204 нм3
Приравниваем количество продувочных газов ,выраженных через х и у .
Получим
для H2---------- x*0.7429-190= у*0,665 нм3
для N2----------- x*0.2475-58,2 нм3= у*0,224 нм3
для Ar----------- x*0.0038 +97,35= у*0,014 нм3
для СH4-------- x*0.0058+144 нм3= у*0,0204 нм3
x*0.7429-190= у*0,665 x*0.2475-58,2 нм3= у*0,224
x*0.0038 +97,35= у*0,014 x*0.0058+144 нм3= у*0,0204
у=9275 нм3 у1=9563 нм3
х=8558 нм3 х1=8890 нм3
Определим среднее значение х=8724 нм3
У=9419 нм3
В объеме 9419 нм3 содержится
NH3—0,0766*9419=721 нм3 или 555,5 кг
H2—0,665*9419=6263 нм3 или 557,4 кг
N2---0,224*9419=21709 нм3 или 2637 кг
Ar—0,014*9419=131 нм3или 234 кг
СH4—0,0204*9419=192 нм3 или 137,7 кг
16.Количество циркулирующего газа :
NH3—5144-721=4423 нм3 или 3961-555,5=3405,5 кг
H2—44649-6263=38386 нм3 или 3974-557,4=3416,6 кг
N2---15061,2-2109=1295,2 нм3 или 18826,5-5637=16189,5 кг
Ar—967,35-131=833,35 нм3 или 1722-234=1488 кг
СH4—1329,6-192=137,6 нм3 или 953-137,7=815,3 кг
17.Количество свежей азотно-водородной смеси, подающийся на синтез.
Общий объем 27781+8874=36505 нм3
В ней содержится
H2—0,7429*36505=27120 нм3 или 2413 кг
N2---0,2475*36505=9035 нм3 или 11293 кг
Ar—0,038*36505=138,71 нм3 или 246,9 кг
СH4—0,0058*36505=211,72 нм3 или 151,8 кг
8000 нм3 -1 кг H2О
36505 нм3-х кг H2О х=36505*1/8000=4,56 или 6,08
нм3 паров воды
18.Количество водородной смеси после смещения циркулирующего и свежего
газов;
NH3—4423 нм3 или 3405 кг
H2—38386+27420=65506 нм3 или 3416,6+2413=5829,6 кг
N2—12952,2+9035=21987,2 нм3 или 16189,5+11293 кг=27482,5
Ar—836,35+138,71=975,06 нм3 или 246,9+1488=1734,9 кг
СH4—1137,6+211,72=1349,32 нм3 или 151,8+815,3=967,1 кг
Общий объем газов – 94241 нм3
19. Количества аммиака ,конденсирующегося в колонне.
Учитывая ,что объем газов, за исключением аммиака ,составляет 94241-
4423=89818 нм3,находим объем газообразного аммиака;
89818*3,16/100-3,16=2930,86 нм3
Конденсируются в жидкость
4423-2930,86=1492,14 нм3 или 1148,94 кг, аммиака
Объем оставшихся газов
94241-1492,14=92748,86 нм3
Парциальные давления газов( в ат):
Водород 280*65506/92748=197,7
Азот 280*21987,2/92748=66,37
Аргон 280*975,06/92748=2,94
Метана 280*1349,32/92748=4,07
При этих условиях растворимость ( в нм3 на 1000 кг жидкого аммиака )
водорода 11,99,азота4,96,аргона,1,27,метана 2,60 в 1148 кг жидкого аммиака
растворится 17 нм3 H2, 6 нм3 N2, 1 нм3 Ar, 3 нм3 СH4.Это совпадает с
принятым по п.14.
Объем газов за вычетом аммиака и растворившихся в жидком аммиаке газов
89818-(17+6+1+3)=89845 нм3
Объем газообразного аммиака
89845*3,16/100-3,16=2931,7 нм3
Конденсируется 4423-2931,7=1491,3 нм3 или 1148 кг ,аммиака
Таким образом ,выделяется в жидком виде. 1148 кг аммиака ,в котором
растворено 1,7 кг водорода,7,5 азота,2 аргона,2 Метана.Кроме этого, в в
жидком аммиаке растворяется весь поступивший водяной пар.
20.Количество газовой смеси, поступающей в колонну синтеза :
Аммиака 3405-1148=2257 кг/ч ,или 1737,89 нм3/ч
Водорода 5829,6-1,7=5827,9 кг/ч или 65506 нм3-17=65489нм3
Азота 27482,5- 7,5=27475 кг/ч или 21987,2 нм3-6=21981
нм3
Аргона 1734,9 – 2=1732,9кг/ч или 975,06 нм3-
1=974,06 нм3
Метана 967,1 – 2=965,1 кг/ч или 1349,32 нм3-
3=1346,32 нм3
21.Общее количество товарного аммиака.Из водяного холодильника выводится
7635 кг,из газов продувки 555,5 кг и из испарителя 2257 кг: итого 10416
кг/час.
22.Фактически в колонну синтеза поступает согласно п11 газовой смеси
92736,3 нм3ч и
23 Уходит из колоны газовой смеси 78710,5 нм3 ч
Сводный материальный баланс агрегата синтеза аммиака за 1 час
| |Поступает в колонну|Образуется(+) или |Поступает в |
|Компонет |синтеза |расходуется (-) в |водяной |
| | |колонне синтеза |холодильник |
|Аммиак |2256,5 |2930,5 |+10416 |13527 |12672,5|16457,5|
|Водород |5827 |65472 |-8577.9 |6862 | | |
|Азот |27473 |21978,4 |-1838,1 |20653 |3988,9 |44919 |
|Аргон |1733 |973 | | |18895,1|15116,4|
|Метан |964 |1344,6 | | | | |
| | | | | |1733 |973 |
| | | | | |964 |1344,6 |
|Всего |38254 |92698,5 | 0 |-13988 |38254 |78810,5|
| |Удаляется из холодильника |Жидкий аммиак |Газы на |
|Компонет| |В сборник |продувку и |
| | | |смщение |
| |жидкости |газа | | |
| |жидкости |газа | | |
|Статья |Мдж/ч |Статья |Мдж/ч |
| | | | |
| | | | |
|Катализаторная коробка | | | |
|С газом в колонну (Q1) |156400 |С газом в щели на уровне |157500 |
| | |перехода катализаторной | |
| | |коробки в теплообменник( Q2) | |
|С газом катализаторную | |C газом в теплоотводящее |188000 |
|коробку |189100 |устройство | |
|( Q4) | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| Всего........ |345500 |Всего........ |345000 |
|Теплообменный аппарат | | | |
|С газом в щели на уровне | | | |
|перехода катализаторной |157500 |С газом на входе в |158300 |
|коробки в теплообменник( Q2)| |теплообменник | |
| | |(Q3) | |
|С газом на входе в |158300 | |189100 |
|теплообменник | |С газом на входе в | |
|(Q3) | |катализаторную коробку ( Q4) | |
|С газом на теплоотводящего |170000 |С газом на выходе из колонны |138400 |
|устройства(Q10 ) | |(Q11) | |
| |485000 | |485500 |
|Всего ........... | |Всего............ | |
|Теплоотводящее устройство | | | |
| | | | |
|С газом из катализаторной | |C газом в теплообменник (Q10) | |
|коробки |188000 |С водой из колонны (Q 13) |170000 |
|Q9 .......... | | |77000 |
|С водой в колонну (Q12) |59000 |Всего................ | |
|Всего............. |247000 | |247000 |
|Сводной тепловой баланс | | | |
|колону | | | |
| |156400 |С газом из колонны ( Q11) |138400 |
|С газом в колонну (Q1) |59000 |С водой из колонны( Q13) |77 000 |
|C водой в колонну (Q12) | | | |
|Всего........ |215400 |Всего........ |215400 |
Обслуживание установок синтеза
Синтез аммиака относится к категории опасных производств .Иногда малейшая
неправильность действий эксплуатационного или ремонтного персонала может
привести к не непоправимым последствиям .Поэтому вопросам ,связанным с
пуском ,поддержива
| | скачать работу |
Производство синтетического аммиака при среднем давлении. Расчёт колонны синтеза |