Химия \ Химическая технология неорганических веществ

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

Страницы работы

14 страниц (Word-файл)

Скачать 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)	S₄_i – первая конд. S₄_i – вторая конд. S₄_i – продувочные газы S₄_i – танковые газы
Простой делитель	ПД
Питание Псевдо питание	Синтез-газ Реактор	F_1i (V_сг;N_сг) F_5i
(хим. реакция)		Р1 – колонна «Казале» Р2 – боковая колонна
- доля циркуляционного газа в колонну “Казале”

Значения потоков получаем из решения системы уравнений:

-V_цг=3600·X_2i(N₂₁22,08+ N₂₂22,41+ N₂₃22,4+ N₂₄22,38+ N₂₅22,39)

- F_i=X_ij·S_ij, i=1-5 компоненты газовой смеси, j=1-15 номер потока.

вектор столбец питания	X – вектор столбец потоков
F_1i	X_1i
0	X_2i
0	X_3i
0	X_4i
F_5i	X_5i
0	X_6i
0	X_7i
F_i= 0	X_i= X_8i
0	X_9i
0	X_10i
0	X_11i
0	X_12i
0	X_13i
0	X_13i
0	X_15i

S_ij– 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	-S_4i	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	-S_7i	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	-S_9i	1	0	0	0	0	0	0
10	0	0	-(1- S_4i)	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
11	0	0	0	0	0	-(1- S_7i)	0	0	0	0	0	0	0	0	0
12	0	0	0	0	0	0	0	-(1-S_9i)	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	-S_14i	1	0
15	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	-(1-S_14i)	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(V_сг,P)

– фактор приведение объема газа к рабочим условиям

на всасе компрессора

P_вс=2,36 МПа

V_сг- нагрузка по синтез-газу, нм³/ч

P – давление нагнетания, МПа

Параметры модели A,B,m определяем методом МНК.

Циркуляционная ступень компрессора

Из расчетного давления определяем производительность циркуляционной ступени компрессора.

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

V_цг –расход циркуляционного газа нм³/ч.

ΔP – перепад давления в системе синтеза, МПа

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

ζ_г– 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 V_i=0 t=t₀X_i=X₀_i

X_i – поток i компонента, кмоль/с

V_с– объем слоя катализатора, м³

e – порозность слоя катализатора, м³/м³

Теплоемкость компонентов газовой смеси:

C_pi(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.

К_р–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 - N_oi, начальные потоки компонентов циркуляционного газа определятся по следующим формулам: