Химия \ Химическая технология неорганических веществ

Замена радиальной колонны синтеза аммиака с промежуточными байпаса на аксиально-радиальную колонну с промежуточным теплообменом между слоями катализатора, страница 7

Аммиачный холодильник вторичной конденсации 117-С работает на принципе термосифонной циркуляции жидкого аммиака и с температурой не более минус 11 °С возвращает его в сосуд 111-F.

Из расширительного сосуда 112-F жидкий аммиак с температурой не более минус 32 °С через клапан регулятора уровня в нем LICA-47 насосом 109-J/JA откачивается в изотермическое хранилище 1001-F. Расход продукционного аммиака измеряется расходомером FRS-46, а температура регистрирующим прибором TRA-201, сигнализирующим увеличение температуры- минус 32 °С, а при минус 30 °С дающим блокировочный сигнал на закрытие отсекателя EmV-351.

Расширительные сосуды 112-F, 111-F, 110-F подсоединены на всас 1, 2 и 3-й ступени аммиачного компрессора 105-J соответственно.

Компрессор 105-J двухкорпусный, трехступенчатый с приводом от паровой турбины 105-JT. Давление на всасе 1-ой ступени компрессора (в расширителе 112-F) поддерживается регулятором PRCA-49 изменением частоты вращения турбины 105-JT.

На всас 1-ой ступени поступает также аммиак, испарившийся в хранилище 1001-F. Сжатый в 1-ой ступени до не более 0,18 МПа (1,8 кгс/см² ) газообразный аммиак вместе с газообразным аммиаком из расширителя 111-F поступает на всас 2-ой ступени компрессора.

После 2-ой ступени с давлением не более 0,66 МПа (6,75 кгс/см² ) и температурой не более 80 °С аммиак направляется в межступенчатый воздушный холодильник 128-С, где охлаждается до температуры не более 50 °С.

ЧГУ.З.РК.240301.000.004.ПЗ

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Охлажденный аммиак смешивается с аммиаком из расширителя 110-F и с температурой 30-37 °С и давлением не более 0,59 МПа (6 кгс/см² ) поступает на всас 3-ей ступени корпуса высокого давления.

Здесь он сжимается до давления не более 2,35 МПа (24 кгс/см² ) и с температурой не более 171 °С поступает в воздушный холодильник 127-С.

В холодильнике 127-С при температуре не более 54 °С аммиак конденсируется и поступает в ресивер 109-F. “Танковые” газы из ресивера 109-F проходят аммиачный холодильник 181-С.

Выделившийся при этом аммиак стекает в сборник 176-F, а газ через клапан регулятора давления PIC-33 сбрасывается в систему топливного газа.

Продувочные и “танковые” газы из системы синтеза и охлаждения аммиака сжигаются в смеси с топливным газом в горелках печи первичного риформинга. Смешение газов производится после подогрева топливного газа в конвекционной камере до не более 150 °С, так как температура смеси не должна быть менее 40 °С, во избежание образования карбонатов аммония.

Объемная доля продувочных и “танковых” газов в смеси не более 15 %. Расход этих газов измеряется регистратором расхода FR-15. Давление в коллекторе продувочных и “танковых” газов поддерживается регулятором давления PIC-44 сбросом избытка газа на факельную установку 102-U.

3.3. Расчеты химико-технологических процессов

Исходные данные [6]:

· производительность агрегата 1360 т/сут;

· рабочее давление 323 атм;

· средняя температура контактирования 500 °С;

· температура вторичной конденсации –23 °С;

· концентрация аргона и метана в колонне соответственно 3,9 об.%;

9,69 об.%;

· соотношение азот:водород 3,05;

· состав свежей газовой смеси азот 24,64 об.%;

водород 73,93 об.%

аргон 0,31 об.%

метан 1,1 об.%;

· концентрация аммиака на выходе 18,87 об.%;

· давление вторичной конденсации 223 атм

ЧГУ.З.РК.240301.000.004.ПЗ

Лист

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

3.3.1. Расчеты материальных балансов

Часовая производительность агрегата:

кг/ч.

Содержание аммиака в газе, поступающем в колонну синтеза, определяется условиями вторичной конденсации. При температуре вторичной конденсации –23 °С и давлении 223 атм концентрация аммиака определится по формуле Ларсона и Блека [7]:

Отсюда об.%.

Плотность аммиака при нормальных условиях

кг/м³.

Для обеспечения заданной производительности в колонну должно поступать газовой смеси

нм³/ч.

Суммарная концентрация водорода и азота на входе в колонну с учетом содержания аргона, метана и аммиака

100 – (3,9 + 9,69 + 1,54) = 84,87 об.%.

Соотношение водорода и азота на входе в колонну (с учетом больших потерь водорода по сравнению с азотом) составляет 3,05:1. Таким образом, концентрация азота на входе в колонну

об.%.