Значение a характеризует степень покрытия поверхности катализатора азотом в условиях процесса синтеза аммиака. Для промышленных катализаторов в интервале температур 400—550 °С величина a может быть принята равной 0,5. Константу скорости процесса при a=0,5 для проточной системы при изотермических условиях рассчитывают по уравнению [1]
(3.14)
где k – постоянная при данной температуре величина, пропорциональная k2; Р —давление в реакторе, МПа. Величина W0 связана с объемной скоростью на входе W1 и объемной скоростью на выходе W2 равенством
W0 = W1(1+z1)= W2(1+z2) (3.15)
где г1 и z2 – концентрация аммиака на входе и выходе реактора, мольн. доли; L=zр/(1–zр)2 (zр— равновесная концентрация аммиака).
Для приближенных расчетов можно пользоваться формулой:
(3.16)
Зависимость k от температуры может быть выражена уравнением Аррениуса.
(3.17)
где kI и kII — константы скорости в уравнении Темкина для температур TI и TII, К; Е — энергия активации, кЖд/моль; R — газовая постоянная.
Значение энергии активации для промышленных катализаторов в интервале температур 400—500 °С при технологических расчетах принимают равным 167,5 кДж/моль. Значения k для температур 400—550 °С (по значению k для температуры 400 °С) могут быть рассчитаны на основе коэффициентов g(Т) = ехр[–20000(1/T—1/673)] [1].
Зная значения k для данного катализатора при одних условиях, можно определить
содержание аммиака при других заданных условиях (Р, W и T). При этом находят значение k для новых условий, а затем значение z, по точному или приближенному уравнению, графически или интерполяцией.
ЧГУ.З.РК.240301.000.004.ПЗ
Лист
13
Из
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
B промышленных условиях, особенно на крупных зернах катализатора, значительное влияние на скорость процесса оказывает диффузионное торможение, которое возрастает с повышением температуры и уменьшением содержания аммиака в газе на входе, увеличением активности катализатора.
Степень использования поверхности для катализатора крупностью 6—10 мм при содержании в газе 12,7 % (об.) инертных примесей для исходных газовых смесей, в которых аммиак отсутствует, в зависимости от условий процесса, может быть рассчитана по следующему уравнению [1]:
(3.18)
где Т — температура, К; x — степень конверсии азота для исходной газовой смеси стехиометрического состава; b0–b6 — коэффициенты.
3.2. Описание технологической схемы
Компримирование синтез-газа.
Очищенный от СО и СО2 синтез-газ с температурой не более 43 °С и давлением до 2,53 МПа (25,8 кгс/см2) поступает на всас трехкорпусного компрессора синтез-газа, имеющего четыре ступени для сжатия синтез-газа и ступень для сжатия циркуляционного газа.
В первой ступени корпуса низкого давления газ сжимается до давления 5,17 МПа (52,7 кгс/см2), нагреваясь при этом до температуры не более 140 °С, и направляется в теплообменник 136-С, где охлаждается до температуры не более 85 °С, нагревая газ, идущий на метанатор.
Затем газ поступает в воздушный холодильник 177-С, где охлаждается до температуры не более 49 °С, проходит сепаратор 105-F и поступает на всас второй ступени компрессора.
От всасывающего трубопровода второй ступени производится отбор синтез-газа на дозировку в систему сероочистки через регулятор FrRC-17 и отбор в линию антипомпажной защиты первой ступени через клапан FCV-7.
Во второй ступени компрессора синтез-газ сжимается до давления не более 9,81 МПа (100 кгс/см2 ) и с температурой не более 150 °С поступает в воздушный холодильник 116-С, где охлаждается до температуры не более 49 °С. Для связывания диоксида углерода и влаги в линию газа перед холодильником 116-С насосами 117-J/JA из сборника 109-F впрыскивается жидкий аммиак.
После воздушного холодильника синтез-газ поступает в аммиачный холодильник 129-С, где за счет испарения аммиака в межтрубном пространстве температура газа снижается до 58 °С.
ЧГУ.З.РК.240301.000.004.ПЗ
Лист
14
Из
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Отделение сконденсировавшейся жидкости из охлажденного газа производится в сепараторе 123-F, откуда конденсат через регулятор уровня LIC-27 выводится в отпарную колонну 103-Е, а газ поступает на всас третьей ступени компрессора с давлением не более 9,81 МПа (100 кгс/см2) и температурой не более 8 °С.
В третьей ступени (корпус среднего давления) газ сжимается до давления не более 21,58 МПа (220 кгс/см2), нагреваясь при этом до температуры не более 119 °С. После третьей ступени газ поступает в воздушный холодильник 178-С, где охлаждается до температуры 49 °С и направляется для отделения сконденсировавшейся влаги в сепаратор 124-F, откуда конденсат регулятором уровня LIC-28 выводится в отпарную колонну 103-Е, а газ идет на всас четвертой ступени компрессора.
Из сепаратора 124-F газ идет на всас четвертой ступени компрессора (корпус высокого давления).
После четвертой ступени газ выходит с давлением не более 32,96 МПа (336 кгс/см2) и температурой не более 128 °С и направляется в воздушный холодильник 124-С.
Из линии нагнетания четвертой ступени компрессора производится отбор газа перед холодильником 124-С в коллектор антипомпажной защиты четвертой ступени через клапан FCV-65.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.