Технологическая схема для расчета потоков. Компрессор синтез-газа. Каталитический реактор. Термодинамический делитель

Страницы работы

14 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Технологическая схема

для расчета потоков

Наименование операции

Позиция аппарата

Коэффициент деления

Термодинамический делитель

ТД 1 (126-F)

ТД 2 (106-F)

ТД 3 (108-F)

ТД 4 (1107-F)

S4i – первая конд.

S4i – вторая конд.

S4i – продувочные газы

S4i – танковые газы

Простой делитель

ПД

Питание

Псевдо питание

Синтез-газ

Реактор

F1i (Vсг;Nсг)

F5i

(хим. реакция)

Р1 – колонна «Казале»

Р2 – боковая колонна

- доля циркуляционного газа

 в колонну “Казале”

Значения потоков получаем из решения системы уравнений:

-Vцг=3600·X2i(N2122,08+ N2222,41+ N2322,4+ N2422,38+ N2522,39)

 - Fi=Xij·Sij,            i=1-5 компоненты газовой смеси,  j=1-15 номер потока.

вектор столбец питания

X – вектор столбец потоков

F1i

X1i

0

X2i

0

X3i

0

X4i

F5i

X5i

0

X6i

0

X7i

 Fi= 0

                       Xi= X8i

0

X9i

0

X10i

0

X11i

0

X12i

0

X13i

0

X13i

0

X15i

Sij – симметричная матрица коэффициентов деления потоков

С1

ТД 2

Реак.

ТД 1

ПД

ТД 3

Пр. газ

Жидкий аммиак

ТД 4

Танк.

газ

Пр. ам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2

0

1

0

0

0

0

-S2

0

0

0

0

0

0

0

0

3

-1

-1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

4

0

0

-S4i

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

6

0

0

0

-1

-1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

7

0

0

0

0

0

-S7i

1

0

0

0

0

0

0

0

0

8

0

0

0

0

0

0

-(1- S2)

1

0

0

0

0

0

0

0

9

0

0

0

0

0

0

0

-S9i

1

0

0

0

0

0

0

10

0

0

-(1- S4i)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

11

0

0

0

0

0

-(1- S7i)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

12

0

0

0

0

0

0

0

-(1-S9i)

0

0

0

0

0

0

0

13

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-1

-1

-1

1

0

0

14

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-S14i

1

0

15

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-(1-S14i)

0

1

Компрессор синтез-газа

Основной компрессор

          Из графических характеристик компрессора определяем параметры аналитического выражения для расчета числа оборотов компрессора, при заданной производительности и давлении нагнетания.

Число оборотов: n(Vсг,P)

   – фактор приведение объема газа к рабочим условиям

на всасе компрессора

Pвс=2,36 МПа

Vсг - нагрузка по синтез-газу, нм3

P – давление нагнетания, МПа

Параметры модели A,B,m определяем методом МНК.

Циркуляционная ступень компрессора

Из расчетного давления определяем производительность циркуляционной ступени компрессора.

Vцг(n,P,ΔР) – нм3/ч, гидравличемкое сопротивление системы пропорционально квадрату линейных скорости газа и его плотности.

Vцг –расход циркуляционного газа нм3/ч.

ΔP – перепад давления в системе синтеза, МПа

u – линейная скорость газа в рабочих условиях, м/с

ζг – коэффициент гидравлического сопротивления системы.

,

 - фактор приведение объема газа к рабочим условиям на всасе циркуляционного компрессора

Параметры модели ,,, определяем методом МНК по графическим зависимостям, представленным фирмой-изготовителем компресора.

Каталитический реактор

Процесс в зернистом слое катализатора описываем квазигомогенной моделью реактора идеального вытеснения, точности которой вполне достаточно для расчета реального режима промышленного аппарата. Из решения системы дифференциальных уравнений определяем значения потока аммиака и температуру газовой смеси:

  

   

i=1,5  Vi=0  t=tXi=X0i 

Xi – поток i компонента, кмоль/с

Vс – объем слоя катализатора, м3

e – порозность слоя катализатора, м33

Теплоемкость компонентов газовой смеси:

Cpi(T)=a+bT+cT2+c’/T2, кДж/кмоль.К

Тепловой эффект реакции, кДж/кмоль:  

Для расчета скорости химической реакции воспользуемся уравнением Темкина-Пыжова:

 , МПа-1 – соотношение текущих парциальных давлений реагентов.

Кр –константа равновесия, МПа-1 

Текущие потоки компонентов на очередном шаге интегрирования по слою катализатора, n – номер шага интегрирования:

Изменение потока аммиака:  ,

1.  NH3:

2.  H2:   

3.  N2:  

4.  CH4:

5.  Ar:  

Концентрации компонентов  , мол.д.

Парциальные давления компонентов: , МПа

P – общее давление в системе, МПа.

При расходе циркуляционного газа на входе в колонну,  нм3/ч и концентрация компонента на входе в колонну синтеза - Noi, начальные потоки компонентов циркуляционного газа определятся по следующим формулам:

     NH3:  , кмоль/с

H2:     , кмоль/с

N2:     , кмоль/с

CH4:  , кмоль/с

Ar:     , кмоль/с

Переход от мольных потоков к объемному расходу, нм3/ч:

Производительность колонны по аммиаку:

,кмоль/c

X31 – поток аммиака с третьей полки, кмоль/c.

X01 – поток аммиака на входе в колонну синтеза, кмоль/c.

Gам=DX1*17*10-3*3600 , т/ч.

Принципиальная схема потоков в  колонне «Казале»

          Введем обозначения:

Хцг – расход циркуляционного газа на входе в колонну, кмоль/с.

ХТ2, ХТ3 – расход циркуляционного газа через встроенные теплообменники колонны, кмоль/с.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Дополнительные материалы
Размер файла:
2 Mb
Скачали:
0