Производство карбамида. Курсовая работа. Курсовой 5 курс. Однак, в цих дослідах карбамід одержати взагалі не вдалося
 Скачать 0.53 Mb.
|
7 МАТЕРІАЛЬНІ РОЗРАХУНКИ ВІРОБНИЦТВАCO2 + 2 NH3 = NH2COOONH4 + 38ккал (7.1) NH2COOONH4 = H2O + NH2CONH2 (7.2) 7.1Теоретичні витрати аміаку і двоокису вуглеводу на 1 т 100% - ої мочевини m(NH3) = n ∙MNH3 ∙m(CONH2)2/MCO(NH2)2 [1 c.244] где MNH3 - молярна маса аміаку MNH3 = 17 кг/кмоль m(CONH2)2 – маса карбаміду m(CONH2)2 = 1000кг n – стехіометричний коефіцієнт n = 2 MCO(NH2)2– молярна маса карбаміду, MCO(NH2)2 = 60кг/кмоль m(NH3)= 2 ∙17 ∙1000/60 = 566,67 кг m(CO2) = MCO2 ∙m(CONH2)2/MCO(NH2)2 [1 c.244] где ΜCO2 – молярна маса вуглекислого газу, ΜCO2 = 44 кг/кмоль. Отже, m(СО2) = 44 ∙1000/60 = 733,33 кг 7.2 Витрати на 1 т. 98% - ої мочевини m(NH3) = 2 ∙17 ∙1000∙0,98/60 = 555,34 кг m(CO2) = 44 ∙1000∙0,98/60 = 718,66 кг 7.3 В колонє сінтезу з урахуванням втрат на 1 т. готової продукції повинно вийти мочевини 980∙1,15 = 1127 кг. На утворення цієї кількості мочевини необхідно: m1(NH3) = m(NH3) ∙1,15 = 555,34∙1,15 = 638,64 кг m1(CO2) = m(CO2) ∙1,15 = 718,66∙1,15 = 826,46 кг 7.4 Практичні витрати аміаку і вуглекислоти на 1 т. мочевини (без урахування домішок в аміаку і двуокису вуглероду) m2(NH3) = m(NH3) ∙1,15∙n∙100/MCO(NH2)2 = 555,34∙1,15∙2∙100/60 = 2128,8 кг m2(CO2) = m(CO2) ∙1,15∙100/MCO(NH2)2 = 718, 66∙1,15∙100/60 = 1377,43 кг 7.5 В колоні утворюється карбамата амонія m(NH2COOONH4) = m2(CO2) ∙ MNH2COOONH4/ MCO2 [1 c.244] де MNH2COOONH4 – молярна маса карбамата амонія MNH2COOONH4 = 78 кг/моль m(NH2COOONH4) = 1377,43 ∙78/44 = 2441,8 кг 7.6 На утворення карбамату витрачається аміак m3(NH3) = m(NH2COOONH4) ∙ n ∙ MNH3/ MNH2COOONH4 [1 c.245] m3(NH3) = 2441,8 ∙2 ∙17/78 = 1064,37 кг Залишається непрореагований аміак m2(NH3) - m3(NH3) = 2128,8 – 1064,4 = 1064,4 кг 7.7 Утворюється мочевина з карбамата амонія m(CONH2)2 = m(NH2COOONH4) ∙ MCO(NH2)2/ MNH2COOONH4 ∙MCO(NH2)2/100 m(CONH2)2 = 2441,8∙60∙60/78∙100 = 1127 кг Залишається непрореагований карбамат амонія m1(NH2COOONH4) = m(NH2COOONH4) ∙ (100- MCO(NH2)2/100) [1 c.245] m1(NH2COOONH4) = 2441,8 ∙ (100-60/100) = 976,74 кг 7.8 При перетворені карбамату амонія в мочевину по реакції (2) виділиться вода: m(H2О) = m(NH2COOONH4) ∙(МH2О/MNH2COOONH4) ∙(MCO(NH2)2/100) [1 c.245] m(H2О) = 2441,8 ∙18/78 ∙600/100 = 388,09 кг Таблиця 7.1 Зведений матеріальний баланс
7.9 Вода,що виділилася в колоні взаємодіє з ізбитковим аміаком з утворенням гідрату амонія в кількості: m(NH4OH) = m(H2О) ·MNH4OH/ МH2О [1 c.245] m(NH4OH) = 338,09 ·35/18 = 657,4 кг 7.10 На утворення гидрату амонія витрати аміака: m4(NH3) = m(NH4OH) ·МNH3/ MNH4OH [1 c.245] m4(NH3) = 657,4 ·17/35 = 319,31 кг Залишається надлишковий аміак: mизб(NH3) = m3(NH3) - m4(NH3) [1 c.245] mизб(NH3) = 1064,4 – 319,31 = 745,09 кг 8 ТЕПЛОВІ РОЗРАХУНКИ 8.1Приход тепла 8.1.1 Тепло, що поступає з СО2: Q1 = m2(CO2)·C(CO2)·T [1 c.249] де C(CO2) – теплоємкість СО2 при Т C(CO2) = 0,208 ккал/кг ·град; Т = 35°С Q1 = 1377,4 ·0,208 ·35 = 10080 ккал 8.1.2 Тепло, що поступає з рідким аміаком: Q2 = m2(NH3) ·С(NH3) ·Т [1 c.249] де С(NH3) – теплоємкість NH3 при Т С(NH3) = 1,054 ккал/кг ·град; Т = 25 °С Q2 = 2128,8 ·1,054 ·25 = 56093,9 ккал 8.1.3 Тепло утворення карбамату амонія: Q3 = m1(NH2COOONH4)/ MNH2COOONH4 ·(q1 – q2) [1 c.249] де q1 – теплота утворення твердого карбамату амонія з газоподібних NH3 и CO2 q1 = 38000 ккал/кг ·моль q2 – теплота плавлення карбамату q2 = 18 500 ккал/кг ·моль Q3 = 2441,8/78 ·(38000 – 18500) = 610450 ккал 8.1.4 Тепло утворення гідрату амонія Q4 = m(NH4OH)/MNH4OH ·q3 [1 c.249] де q3 – теплота утворення гідрату амонія q3 = 2538 ккал/кг ·моль Q4 = 657,4/35 ·2538 = 47671 ккал 8.1.5 Сумарний прихід тепла Qпр = Q1+ Q2+ Q3+ Q4 [1 c.249] Qпр = 108 00+56093,9+610450+47671 = 754295 ккал 8.2 Витрати тепла 8.2.1 На утворення мочевини: Q1 = m(CONH2)2/ MCO(NH2)2 · q4 [1 c.250] де q4 – теплота утворення мочевини q4 = 4400 ккал/кг ·моль Q1 = 1127/60 ·4400 = 74300 ккал 8.2.2 На підогрів утворенного карбамату амонія: Q2 = m1(NH2COOONH4) · С(NH2COOONH4) ·(Тк - Тсм) [1 c.250] де С(NH2COOONH4) – теплоємкість карбамату амонія С(NH2COOONH4) = 0,466 ккал/кг ·град Тк = 200 °С; Тсм = 170 °С Q2 = 2441,8 ·0,466 ·(200-170) = 34136,4 ккал 8.2.3 На підогрів надлишкового аміаку: Q3 = mизб(NH3) · C(NH3) ·(Тк - Тсм) [1 c.250] где mизб(NH3) – надлишкова маса аміаку mизб(NH3) = 745,09 кг C(NH3) – теплоємкість аміаку C(NH3) = 0,54 ккал/кг ·град Q3 = 745,09 ·0,54 ·(200 - 170) = 12070,1 ккал 8.2.4 На підогрів гідрату амонія Q4 = m(NH4OH) ·(Тк - Тсм) [1 c.250] Q4 = 657,4 ·(200-170) = 19722 ккал 8.2.5 На підогрів аміаку от 25 °С до 132,9 °С Q5 = m2(NH3) · С(NH3) ·(Т* - Т) [1 c.250] де Т* - температура утворення карбамату амонія Т* = 132,9 °С Т = 25 °С Q5 = 2128,8 ·1,054 ·(132,9 - 25) = 242101,18 ккал 8.2.6 На підогрів двуокису вуглероду от 35 °С до 132,9 °С Q6 = m2(CO2) · C(CO2) ·(Т* - Т) [1 c.250] де Т = 35°С Q6 = 1377,43·0,208·(132,9 - 35) = 28700 ккал 8.2.7 Тепло, що уходить з плавом при температурі tx Q7 = mпр·Ср· tx [1 c.251] Ср = 0,322 ·0,321+0,2785 ·0,466+0,0965 ·1+0,303 ·0,54 = 0,493 ккал/кг·град Q7 = 1725·tx 8.2.8 Сумарні витрати тепла Qрасх = Q1+ Q2+ Q3 +Q4+ Q5+ Q6 +Q7 [1 c.251] Qрасх = 74300+ 34136,4+12070,1+19722+242101,18+28700+1725·tx Qпр = Qрасх 780501 = 411020,7+ 1725·tx tx = 199°С, що співпадає з принятою температурой 200°С
9 КОНСТРУКТИВНІ РОЗРАХУНКИ, ВИБІР ТА ОБГРУНТУВАННЯ ОСНОВНОГО УСТАТКУВАННЯ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||