Головна |
В даному розділі проводиться розрахунок теплового балансу колони синтезу аміаку, баланс змішування газу з байпасом.
Принципова схема колони синтезу.
Мал. 3.2.
Тепловий баланс колони синтезу аміаку має вигляд
Q1 + Qx = Q2,
де Q1 - Тепло, потоку вихідної газової суміші;
Q2 - Тепло, потоку газової суміші, після колони синтезу;
Qх - Тепло хімічної реакції;
Q1 = tб * ? (niн * Срi)
Q2 = tк * ? (niк * Срi)
Qх = - ?Hf (298) * ?n
Середні теплоємності газів [11]:
Ср (NH3) = 41.03 Дж / (моль * град)
Ср (H2) = 29.08 Дж / (моль * град)
Ср (N2) = 29.90 Дж / (моль * град)
Ср (Ar) = 19.9 Дж / (моль * град)
Ср (CH4) = 45.15 Дж / (моль * град)
Температура байпаса 130оС
?Hf (298) = - 46190 Дж / моль
?n - кількість аміаку, що утворюється в колоні синтезу.
?n = 4.91 моль.
Q1= 130 * (27,656 * 29,08 + 9,218 * 29,9 + 1,741 * 19,9 + 4,331 * 45,151 + 1,696 * 41,03) =
= +179352,7373 КДж
Qx= - (- 46190) * 4,91 = 226792,9 кДж
Q2 = 179352,7373 + 226792,9 = 406145,6
tк = Q2 / ? (niк * Срi) = 406145,6 / (6,87 * 41,03 +19,895 * 29,08+ 6,631 * 29,9+ 1,714 * 19,9 +4,331 * 45,15) = 315оС
Розрахунок частки суміші газів йдуть через байпас.
Складемо тепловий баланс першої катализаторной полки і змішання з байпасом:
? * t01 * ? (niн * Срi) + (- ?Hr ) * ?NNH3I = Q4
Q4 + Qб = Q5,
де Q4 - Тепло виноситься газом з першої полиці,
Q5 - Тепло уносимое газом на другу полицю,
Qб - Тепло внесене байпасом,
? - частка газу на байпас,
?NNH3I - Кількість утвореного аміаку на першій катализаторной полиці.
Q4 = tв * ? (niк * Срi)
Qб = (1 ?) * tб * ? (niн * Срi)
Q5 = tн * ? (niн2 * Срi),
де tв - Температура виходу газу з катализаторной полки, 470оЗ,
tн - Температура входу на шар каталізатора, 370оС.
Вирішуємо систему рівнянь за допомогою ПК (MathCAD):
? * t01 * ? (niн * Срi) + (- ?Hr ) * ?NNH3I = tв * ? (niк * Срi)
tв * ? (niк * Срi) + (1 ?) * tб * ? (niн * Срi) = Tн * ? (niн2 * Срi)
отримуємо:
? = 0,713
?NNH3I = 1,806 кмоль
Склад газу, що минає на другу полицю:
Nам = 3,502 кмоль
NH2 = 24,947 кмоль
NN2 = 8,315 кмоль
NAr = 1.741 кмоль
NCH4 = 4.331 кмоль
Аналогічно на другій полиці утворюється 1,75 кмоля аміаку.
Температура після другої полиці 440оС.
Склад газу після другої полиці:
Nам = 5,252 кмоль
NH2 = 22,322 кмоль
NN2 = 7,44 кмоль
Інертний в тій же кількості.
На третій полиці утворюється 1,354 кмоль аміаку.
Зведена таблиця теплового балансу першої полиці колони.
Таблиця 3.1
прихід | витрата | ||||
статті приходу | кДж | % | статті витрат | кДж | % |
1. Тепло газу з першої полкі2. тепло байпаса | 632842,8 51474,07 | 92,48 7,52 | 1. Тепло газу на другу полицю | 684316,8 | |
Разом | 684316,8 | 684316,8 |
Таким чином за результатами розрахунків розрахунків частка газу, що надходить на байпас 0,713. Кількість аміаку, який утворюється на першій полиці 1,806 кмоль. Отримано склади газу після каталізаторних полиць.
Вступ. | Вибір і техніко-економічне обгрунтування прийнятої схеми виробництва | Характеристика допоміжних матеріалів | Опис технологічної схеми | Автоматизація та регулювання технологічним процесом | технологічного процесу | Основні небезпеки виробництва | ЗАХОДИ БЕЗПЕКИ ЗАГАЛЬНІ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА АМІАКУ. | ВИКИДИ В АТМОСФЕРУ | ТВЕРДІ ВІДХОДИ |