Производство синтетического аммиака при среднем давлении. Расчёт колонны синтеза
|
Компонет |
Выводится при продувке |
Поступает На смещение |
Вводится свежей смеси |
Поступает в конденсационную колонну | ||||
|
кг |
нм3 |
кг |
нм3 |
кг |
нм3 |
кг |
нм3 | |
|
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
23 |
24 |
25 |
26 |
|
Аммиак Водород Азот Аргон Метан |
555,5 557,4 2637 234 137,7 |
721 6263 21709 131 192 |
3405,5 3416,6 16189,5 1488 815,3 |
4423 38386 1295,2 833,35 137,6 |
- 2413 11293 246,9 151,8 |
- 27120 9035 138,71 211,72 |
3405 5829,6 27482 1734,9 967,1 |
4423 65506 21987 975,06 1349,3 |
|
Всего |
4121,6 |
29016 |
25314,9 |
45075,1 |
13780,4 |
36495,43 |
39419 |
94241 |
|
Компонет |
Разделяется в конденсационной колонне |
Поступает в испаритель |
Поступает в колонну синтеза | |||||
|
жидкости |
газа | |||||||
|
кг |
нм3 |
кг |
нм3 |
кг |
нм3 |
кг |
Нм3 | |
|
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
|
Аммиак Водород Азот Аргон Метан |
1148 1,7 7,5 2 2 |
1491,3 17 6 1 3 |
2257 5827,9 27475 1732,9 965,1 |
1737,89 65489 21981 974,06 1346,32 |
1148 1,7 7,5 2 2 |
1491,3 17 6 1 3 |
2257 5827,9 27475 1732,9 965,1 |
1737,89 65489 21981 974,06 1346,32 |
|
Всего |
1161,2 |
1518,3 |
38257,9 |
91528,81 |
1161,2 |
1518,3 |
38257,9 |
91528,81 |
Тепловой расчет колонну синтеза аммиака
Исходные данные
Температура газа на входе в колонну( в С0) -- 36
Температура газа на входе в слой катализатора ( в С0) 440
Температура на выходе из катализаторной коробки ( в С0) 480
Температура газа на выходе из колонны ( в С0) 90
Температура воды, поступающей в колонну ( в С0) 220
Температура воды ,выходящей из колонны ( в С0) 280
Давление воды(в нм3) 100*105
Энтальпия поступающего газ i1 содержащегося 3,08 аммиака при температуре на входе колонны 36 С0 ,составляет 41 600 кдж/кг
Отпуская по щели между стенкой колонны и катализированной коробкой, газ нагревается за счёт тепла катализаторной коробки .Температура газа при этом увеличивается на 8-10 град.Принимаем ,что газ нагрелся на 9 град и его температура в щели на уровне перехода катализаторной коробки в теплообменник 45 С0.Тогда i-t,что i2 =41900 кдж/кг. Таким образом, энтальпия каждого килограмма газовой смеси увеличилась на i2-i1=4190 -4160=30 кдж .Это же количество тепла на килограмм смеси отдала катализаторная коробка.
Отпускаясь ниже по щели между стенками колонны и теплообменником ,газ продолжает нагреваться –теперь за счет горячего газа ,охлаждающегося в теплообменнике.Температура газа за время прохождения по щели от точки до входа в теплообменник увеличивается примерно на 6-8 град .Принимаем увеличение равным 7 град.Тогда температура газа будет равна 52 С0 ,а энтальпия i3 =42100 кдж/кг
Тепло,выдлившееся из 1 кг смеси в катализаторной коробке за счет тепла реакции, можно выразить как разность энтальпий газа,поступившего в слой катализатора,и газа,ушедшего из слоя. Это тепло составляет i7-i9 кдж/ кг.С другой стороны ,все выделившееся тепло должно быть поглощено нагреваемыми газами .
Газы нагреваются за счет отдачи тепла катализаторным слоем дважды : один раз в щели у коробки и второй раз –при прохождении через центральную трубку, внутренние и наружные трубки Фильда .В первом случае тепло ,воспринимаем газами ,состовляет i2-i1,а во втором случае i7-i4.Таким образом, уравнение теплового баланса катализаторной коробки приобретает вид
Отсюда после сокращения i7 находим
i4= i9+ i2- i1
Энтальпию i9 можем найти по диаграмме i-t.,так как знаем ,что температура газ на выходе из слоя катализатора 480 С0,а содержание аммиака 18,4%.Энтальпия i9 ==5000кдж/кг.Энтальпия
i4=5000+4190-4160=5030 кдж/кг
