Миронов неорганика. Характеристика сырья и готовой продукции
 Скачать 208.15 Kb.
|
4. Материальный балансИсходные данные и основные требования: производительность колонны синтеза 360 т/сутки. Давление 30 МПа, температура контактирования 500°С. Свежая азото-водородная смесь: N2-24,75%, H2-74,25%, Ar-0,25, CH4-0,75. Степень превращения составляет 98%. Молярные массы (кг/кмоль): N2-28, H2-4, NH3-17. Реакция:  Константа равновесия:  Откуда  =158,49Равновесная концентрация аммиака:    Процентное содержание NH3 в газовой смеси после конденсации:   На выходе испарителя содержание NH3, %,   Содержание NH3 в газовой смеси на выходе из колонны синтеза определяем по формуле Волкова:  По формуле выше выход NH3 несколько завышен. Поэтому вводится коэффициент в пределах 0,75–0,85. С учетом поправки, равной 0,83, процентное содержание NH3 в газовой смеси на выходе из колонны синтеза составляет, %,  Образование NH3 в колонне синтеза следующее, %:  Сокращение объема газовой смеси вследствие синтеза NH3 в колонне определяем по формуле:  Производительность колонны синтеза, отнесенную к 1 м3 катализатора, определяем по формуле, кг/ч,  Определим необходимый объем катализатора для синтеза 15 т NH3 в час, м3  Общий объем газовой смеси на входе в колонну синтеза за 1 ч будет, м3,  в том числе, м3,  (или 2,88%) (или 65,34%) (или 21,78%) (или 2,5%) (или 7,5%)Общее количество газовой смеси на выходе из колонны синтеза за 1 ч, м3,  Процентное содержание инертов в газовой смеси на выходе из колонны синтеза составляет, %,  При соотношении Ar : CH4, равном 1 : 3, содержание Ar в смеси будет равно 2,81%, а CH4, соответственно, 8,43% Рассчитываем объем и состав газовой смеси на выходе из колонны синтеза, м3:  (или 15,0%) (или 55,32%) (или 18,44%) (или 2,81%) (или 8,43%)Производительность водяного конденсатора, м3/ч,  В пересчете на жидкий NH3, м3/ч,  Определяем объем растворившихся компонентов газовой смеси в жидком NH3, сконденсировавшемся в водяном конденсаторе. При 30°С и 9,81 · 104 Па (1 ат) их растворимость: H2 – 0,072 м3/м3; N2 – 0,081 м3/м3. В жидком NH3, сконденсировавшемся в водяном конденсаторе при 30 · 106 Па (300 ат), растворяются следующие газы, м3:     Объем и состав газовой смеси после водяного конденсатора и сепаратора будет, м3,  (или 7,96%) (или 59,93%) (или 19,97%) (или 3,04%) (или 9,09%)Теоретический объем свежей азотоводородной смеси, необходимый для получения 15 т за 1 ч, составляет, м3,  Часовой расход азотоводородной смеси с учетом растворимости газов в NH3 равен, м3,  Часовой расход продувочных газов с учетом потерь NH3, м3,  Объем продувочных газов без учета потерь NH3 (7,96%), м3,  Общее количество свежей азотоводородной смеси, подаваемой в систему, будет, м3,  Состав продувочных газов, м3:      Перед холодным теплообменником добавляется свежая азотоводородная смесь состава, м3,     Тогда объем и состав газа на входе в холодный теплообменник будет, м3,  (или 6,25%) (или 63,0%) (или 21,0%) (или 2,44%) (или 7,3%)Газ, проходя холодный теплообменник, охлаждается до 16,5°С и поступает в аммиачный испаритель. Объем и состав газа на входе в аммиачный испаритель те же. Часовая производительность аммиачного испарителя, м3/ч,  или в пересчете на жидкий NH3, м3,  Растворимость компонентов газовой смеси в жидком NH3 испарителя при 9,81 · 104 Па (1 ат) и –3°С следующая: H2 – 0,041 м3/м3; N2 –0,049 м3/м3; Аr – 0,069 м3/м3; СН4 – 0,125 м3/м3. С учетом этого определяем количество компонентов, растворяющихся в жидком NН3 испарителя, м3,     Объем и состав газовой смеси на выходе из испарителя будет следующим, м3:  (или 5,14%) (или 63,75%) (или 21,25%) (или 2,47%) (или 7,39%)Расчет объема и состава танковых газов. Объем танковых газов, выделяющихся из сборников жидкого NН3 после сепараторов, м3,  Количество танковых газов, выделяющихся из сборников NН3 после конденсационной системы, м3,  Общее количество танковых газов, м3,  Материальный баланс агрегата сведен в табл. 4. Таблица 4. Материальный баланс
Продолжение таблицы 4
5.Тепловой балансТепловой расчет колонны. Приход тепла в колонну синтеза складывается из суммы тепла поступающего газа (Qвх) и тепла реакции (Qp):  Тепловой эффект реакции синтеза NН3, зависящий от температуры и давления, можно вычислить по уравнению:      Потери тепла в окружающую среду принимаем 1,25% от общего прихода тепла в колонне, тогда количество тепла на выходе из колонны составляет, кДж,  Таблица 5. Тепловой баланс
ЗаключениеВ данной курсовой работе было исследовано производство аммиака с помощью агрегата мощностью 1360 т/сутки. В технологической части произведен расчет материального баланса и теплового баланса. Производительность 360 т. Список используемой литературыТехнология связанного азота и азотных удобрений. Практикум : учеб.-метод. пособие для студентов специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» специализации 1-48 01 01 01 «Технология минеральных удобрений, солей и щелочей» / А. Н. Гаврилюк, О. Б. Дормешкин. – Минск : БГТУ, 2018. – 162 с. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений. Учебник для техникумов. Авторы: Е.Я. Мельников, В.П. Салтанова, А.М. Наумова, Ж.С. Блинова. (Москва: Издательство «Химия», 1983) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
