НОРМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА
Таблица 7. Нормы технологического режима
| Наименование стадии процесса, места измерения параметров или отбора проб | Контролируемый параметр | Нормы, технологические показатели |
| 1 | 2 | 3 |
| 1. Синтез газ на входе в колонну синтеза после теплообменника | Температура | 120-150 0С |
| 2. Синтез газ на входе в колонну синтеза после теплообменника | Давление | Не более 30 МПа |
| 3. Катализаторная зона | Температура | Не более 538 0С |
| 4. Поверхность колонны | Температура | Не более 200 0С |
| 5. Синтез газ на входе в теплообменник | Температура | 32-40 0С |
| 6. Синтез газ на выходе из теплообменника в колонну синтеза | Температура | Минус 12-0 0С |
| 7. Синтез газ идущий в колонну синтеза из сепаратора | Объёмная доля CH4 | Не более 14 % |
| 8. Синтез газ идущий в колонну синтеза из сепаратора | Объёмная доля Н2 | 60-65 % |
| 9. Конденсат в сепараторе | Уровень | 235-770 мм |
| 10. Синтез газ на выходе из колонны синтеза после теплообменника | Давление | Не более 30МПа |
| 11. Синтез газ на выходе из колонны синтеза после теплообменника | Перепад давления | Не более 1,079 МПа |
| 12. Синтез газ на выходе из колонны синтеза после теплообменника | Температура | Не более 333 0С |
| 13. Синтез газ на выходе из подогревателя питательной воды | Температура | Не более 170 0С |
| 14. Синтез газ на выходе из холодильника циркуляционного газа | Температура | Не более 40 0С |
Продолжение таблицы 7
| 1 | 2 | 3 |
| 15. Жидкий аммиак в первичном сепараторе | Уровень | 335-480 мм |
| 16. Жидкий аммиак в сепараторе | Уровень | 250-300 мм |
| 17. Циркуляционный газ на выходе из первичного сепаратора | Давление | 600 мм |
| 18. Жидкий аммиак в сборнике | Уровень | 1000-2000 мм |
| 19. Газообразный аммиак в сборнике | Давление | Не более 4,316 МПа |
|
|
|
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
Материальный баланс
Исходные данные материального баланса:
- производительность агрегата 2000 т/сут;
- рабочее давление 29,0 МПа;
- средняя температура контактирования 500 °С;
-объём катализатора в колонне 38 м3 (практические данные);
-температура первичной конденсации 40 °С;
-температура вторичной конденсации (-4) °С;
-концентрация СН4 и инетрыв колонне 12,6 % (об);
-состав свежей газовой смеси (% об):
азот 74,05
водород 24,69
метан 1,26
-объёмная скорость газа на входе в колонну 24000 нм3/ч на 1 м3 катализатора.
1. Производительность агрегата в час
2000000/24 = 83333 кг/ч
Расчёт производим на часовую производительность.
2. Полезная производительность 1 м3 катализатора в час
83333/38 = 2192,98 кг/ч на 1 м3 катализатора
3. При объёмной скорости на входе 24000 нм3/ч на 1 м3 катализатора объёмная скорость на выходе составит около 21000 нм3/ч на 1 м3 катализатора. При 500°С и 29,0 МПа содержание аммиака в газе в лабораторных условиях 21,5%.
|
|
|
4. Содержание аммиака в газе, поступающем в колонну синтеза, определяется условиями вторичной конденсации. При температуре (-4) °С и давлении 27,0 МПа концентрация аммиака определится по формуле Ларсона и Блека:
lg 
= 4.1856 + 
(11)
где Р – давление при конденсации, ат;
Т – температура конденсации, К
lg 
= 4.1856 + 
= 0,4342
= 3,62%
Снижение давления до 27,0 МПа происходит за счёт сопротивления, оказываемого системой.
5. Эффективное давление в колонне находим по уравнению:
Рэф = Р*(1-Син)2*(1- ) (12)
где Син – содержание инертов в объёмных долях
Рэф = 290*(1-0,126)2*(1-0,0362) = 213,5 ат = 21,3 МПа
6. При 29,0 МПа и 5000С равновесная концентрация аммиака 23,8%, а при 21,3 МПа она равна 22,1%.
7. Поправочный коэффициент на снижение эффективного давления
= 0,929
8. Концентрация аммиака на выходе из колонны с учётом поправочного коэффициента
= 21,3*0,929 = 19,8%
9. Производительность 1 м3 катализатора.
На каждый м3 катализатора поступает W нм3/ч газовой смеси. Расчёт производим на 1 нм3 газовой смеси, т. е. определяем количество аммиака (в кг), образующееся в колонне синтеза из 1 нм3 поступающей газовой смеси. Полученный результат пересчитываем на W нм3/ч.
|
|
|
Формула для определения количества, образовавшегося в колонне, аммиака имеет вид:
(13)
кг NH3 на 1 нм3 поступающей газовой смеси
Отсюда при поступлении W нм3/ч газовой смеси производительность катализатора (в расчёте на 1 м3) составит:
= 2486,8 кг/ч,
т. е. имеется некоторый запас производительности против необходимого по расчёту, согласно п.2.
10. Для получения 83333 кг аммиака в колонну должно поступать газовой смеси:
Vг = 
= 804246,1 нм3
11. Состав поступающей газовой смеси.
По условию, в газовой смеси, поступающей в колонну синтеза, содержится 12,6% метана. Концентрация аммиака 3,62%.Тогда сумма водорода и азота будет:
100 –(12,6+3,62) = 83,78%
Допускаем, что на входе в колонну соотношение водорода и азота соответствует стехиометрическому, а с учётом несколько больших потерь водорода по сравнению с азотом – 3,007 : 1. Таким образом:
концентрация азота
CN= 
=20,9%
водорода
CH2=83,78-20,9=62,87%
В поступающем газе содержится:
аммиака 
(14)
|
|
|
водорода 
= 
(15)
- метана 
(16)
где VГ – объём газовой смеси, поступающей в колонну, нм3;
- содержание аммиака в газе, поступающем в колонну, объёмные доли;
- концентрации азота, водорода и метана в поступающем газе, объёмные доли
804246,1*0,0362 = 29313,7 нм3 или 22247 кг
804246,1*0,209 = 168087,4 нм3 или 210109,3 кг
= 804246,1*0,6287 = 505629,5 нм3 или 45145,5 кг
= 804246,1*0,126 = 101335 нм3 или 72382,1кг
Общая масса газов 349883,9 кг
12. Состав газовой смеси после колонны синтеза. По условию, в колонне синтеза образуется 83333 кг, или 109803,5 нм3 аммиака, соответственно расходуется по реакции (3) 68627,2 кг, или 54901,76 нм3 азота и 14750,8- кг , или 165208,96 нм3 водорода.
В газовой смеси на выходе из колонны содержится:
аммиака 22247+83333=105580 кг или 139117,18 нм3
водорода 45145,5-14750,8=30394,7 кг или 340420,64 нм3
азота 210109,3-68627,2=141482,1 кг или 113185,68 нм3
метана 72382,1 кг или 101335 нм3
Общий объём газовой смеси 694058,5 нм3.
Таблица 8. Сводный материальный баланс колонны синтеза
| Приход | Расход | ||||||
| статья | кг/ч | нм3/ч | % | статья | кг/ч | нм3/ч | % |
| аммиак | 22247 | 29313,7 | 3,62 | аммиак | 105580 | 139117,18 | 21,99 |
| водород | 45145,5 | 505629,5 | 62,87 | водород | 30394,7 | 340420,64 | 47,25 |
| азот | 210109,3 | 168087,4 | 20,9 | азот | 141482,1 | 113185,68 | 15,85 |
| метан | 72382,1 | 101335 | 12,6 | метан | 72382,1 | 101335 | 14,91 |
| всего | 349883,9 | 804365,6 | 100 | всего | 349838,9 | 694058,5 | 100 |
Невязка в % = (349883,9-349838,9)/ 349883,9 * 100=0,013%
Дата добавления: 2019-08-31; просмотров: 428; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!