10. Расчет содержания аммиака в газе на выходе из колонны синтеза при ступенчатой конденсации аммиака. Расчет удельной производительности колонны синтеза, объёма катализатора в колонне и суточной производительности колонны .Учет растворимости газа в жидком аммиаке под давлением при его конденсации. Накопление инертных примесей в циркуляционном газе и их вывод из системы.
Равновесная концентрация NH3 в газ фазе, % об для 3-х компонентной системы N2- H2- NН3 зависит от давления и температуры. Чем ниже температура и выше давление, тем проще выделение NH3 конденсацией. Накопление инертных примесей Ar, CH4 в синтез-газе плохо т.к. ведет к увеличению концентрации NH3 в равновесном газе, следовательно снижает степень конденсации NH3.
10.1. Для расчетов имеем исходные данные:
1) расход АВС после компрессора 165672м3/ч и её состав (% об): H2 = 74,05; N2 = 24,68; Ar = 0.31; CH4 = 0.96; NH3 -.
Циркуляционный газ в колонну синтеза 774390 м3/ч и его состав (% об): H2 = 61,37; N2 = 20,46; Ar = 4,16; CH4 = 10,74; NH3 = 3,27.
2) производительность колонны G/ = 57 тNH3/ч.
3) Р=32Мпа
4) предварительный объем каt 43м3.
Расчет:
1) равновесное содержание NH3 в стехиометрической АВС на выходе из колонны: СNH32-200*СNH3-(308K1/2* СNH3)/Pэф+10000 = 0.
Где СNH3- равновесное содержание NH3, %об;
К – константа равновесия реакции синтеза, рассчитанная по ур-ю Ларсена и Доджа, Рэф – эффективное (полезное) давление АВС, атм.
Рэф=Р*(1-J)2
Где Р- давление в колонне;
J- содержание инертных примесей. в газе на входе в колонну, об.доли.
Для расчета К требуется величина средней температуры контактирования в колонне, используя данные диаграммы Т(440+522/2,460+507/2,462+505/2,488+515/2)/4=487С, β=2,094+10-4, J=-2,28.
Отсюда Рэф=23,17 , √К=168,9 и опред СNH3=26,7% об.
2) реальное содержание NH3 в смеси на выходе из колонны. По ф-ле Волкова: СNH3=0,75*А*W-0.278,
А- коэффициент, зависящий.от давления и температуры,
W – объемная скорость газовой смеси на входе в колонну, ч-1,
W = об. расход циркулирующегося газа в колонне 774390/Vkt43.
СNH3=19,81% об. *0,75=14,86
3) концентрация аммиака в газе после конденсации по ф-ле Михельса:
lg СNH3/=2.3592+6.568/(10.2*P)1/2--1168.129/T.
Р - давление в аппарате,
Т- температура газа на выходе 273+40, К.
Тогда содержание NH3 в газе после сепаратора: 9,79% об.
Содержание NH3 в газе после испарителя, т е после отделения жидкого NH3 в кубе колонны (по ф-ле Михельса): СNH3//=2,42% об,
где Т=273-4, Р=3,15
4. Количество вновь образующегося NH3 в колонне:
a= (СNH3- СNH3///100+ СNH3//)*100.
a =12,146% об.
5.Сокращение объема газовой смеси из-за синтеза NH3 в колонне:
σ=100+CNH3///100+ CNH3=0,8921% об
где CNH3 – реальное сод-е NH3 на вых, 14,86.
6. Удельная производительность колонны синтеза, кг NH3/ч на 1м3 каt: g=0.771*W*a*σ =1503,8
0,771 - плотность газообразного аммиака, кг/м3;
W – объемная скорость на входе, 18009 ч-1;
a – доля NH3, образовавшегося в колонне, доли ед.
7. Расчет необходимого объема кat:
Vкат=G/*1000/g=57*1000/1503,8=37,9м3
8. Производительность колонны синтеза, т/сут:
G=g*Vкат*24/1000=1368 т/сут.
Объем и состав газа после его охлаждения в холодильнике, выделение жидкого NH3 в сепараторе:
1 объем газообразного аммиака, который конденсируется и отделяется в сепараторе: VNH3к= VNH3(СNH3- СNH3/)*100/СNH3(100-СNH3/)
VNH3 – объем аммиака на выходе из колонны, 90880м3.
Пересчитаем этот объем на жидкий NH3:
VNH3 жид= VNH3к*17,03/22,08*595 ;
595 – плотность жид NH3 при 40 С.
39.Расчет производительности и интенсивности колонны синтеза аммиака.
Основной характеристикой работы аппарата является производительность. Производительностью называется кол-во выработанного продукта или переработанного сырья за единицу времени (кг/ч).
Суточная производительность колон син-за (т/сут) рассчитывается по ф-ле: G=g*Vkat*24/1000,
где Vkat – объем катализатора, м3;
g- удельная производительность колонны, кгNH3/(ч*м3), рассчитывается по ф-ле:
g = 0,771*W*a*s ,
где 0,771 – плотность газообразного аммиака, кг/м3;
W – объемная скорость газа на входе в колонну, 1/ч;
а – доля аммиака, образовавшаяся в колонне синтеза, д.е.;
s - сокращение объема газовой смеси.
Интенсивностью работы аппарата называется производительность его, отнесенная к какой-либо величине, характеризующей размеры данного аппарата. Интенсивность колонны синтеза аммиака вычисляется по ф-ле:
I = Vк*Cк*r,
где Vк – конечная объемная скорость, 1/ч;
Ск – концентрация продукта (NH3) на выходе из колонны, об.д. или
I = V0*C0*s*х*r,
где V0 –начальная объемная скорость, 1/ч;
С0 – концентрация продукта (NH3) на входе в колонну, об.д.;
х – степень превращения.
s = (100+ C0)/ (100+ Ск);
х = (Ск - C0)/ (100+ C0).
Задача: Рассч-ть по ур-ю Михельса: 
величину
после I и II ступени конденсации. Укажите смысл параметра
. Конденсация происходит при следующих
условиях:
I ступень: Р=23 МПа, t=30 ОС;
II ступень: Р=25 МПа, t= -10 ОС
Вычислит степень извлечения аммиака из газа на I ступени и общую, если объемная доля NH3 в газе на входе в I ступень равна 15%.
Расчет:
1 ступень lg C'NH3 = -1,067 Þ C'NH3 = 0,0857, т.е. 8,57%об.;
2 ступень lg C''NH3 = -1,671 Þ C''NH3 = 0,0213, т.е. 2,13%об.;
степень извлечения NH3 из газа на 1 ступени:
(15-8,57)*100/15=42,87%;
общая степень извлечения
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.