Химическая технология. Кузнецов В.А. - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

28
пень превращения будет более 20% - выше 20 МПа. Техноэко -
номическое обоснование процесса показало, что оптимальной будет реали-
зация процесса при 30-32 МПа. Повышение давления резко увеличит за-
траты на оборудование и компрессию , понижение давления увеличивает
затраты , связанные с малым выходом аммиака. Эти условия используются
в современных агрегатах производства аммиака. Далее при анализе про -
цесса в системе синтеза будем использовать не традиционную степень
превращения азотоводородной смеси х
р
, а концентрацию аммиака z в ре-
акционной смеси, которые связаны соотношением
z = х /(2-х )
Для смеси, содержащей i инертов,
xi
xi
z
)1(2
)1(
−−
−
=
,
Как видим , величина z меньше значения x. Концентрация лучше ха-
рактеризует состояние потока (его состав , скорость превращения , возмож-
ность выделения продукта и т. д .).
При выбранных температуре и давлении достигается далеко не полное
превращение в реакторе – выходящий газ содержит около 16% NH
3
(сте -
пень превращения 27-28%). Для полноты использования азотоводородной
смеси применяют рецикл – после реактора отделяют продукт, а непрореа-
гировавшие N
2
и Н
2
возвращают в реактор. Аммиак выделяют конденсаци-
ей сначала в воздущном холодильнике, а затем в конденсационной колон-
не при температуре минус 2-5
°
С. Тем не менее полностью выделить ам -
миак не удается , и на входе в реактор синтеза содержание аммиака состав -
ляет 3%.
В поступающей реакционной смеси содержится до 1,4% инерта (метан
и аргон). Не выводясь с продуктом инерты будут накапливаться в рецикле.
Содержание их в циркулирующем газе поддерживают на уровне 16% пу-
тем вывода (отдувки) части газа (рис .5).
Рис .5. Циркуляционная схема для расчета отдувки:
1- реактор; 2- система выделения продукта
Реакция синтеза аммиака – обратимая экзотермическая , поэтому необ-
ходим отвод теплоты из реакционной зоны, чтобы температура была близ -
кой к оптимальной теоретической – кривая 2 на рис.5. Это реализуется или 
                                            28
пен ь превращ ен ия будетбо лее 20% - выш е 20 М П а. Т ех н о эко -
н о мическо е о бо сн о ван ие про цессапо каз ало , что о птимальн о й будетреали-
з ац ия про цесса при 30-32 М П а. П о выш ен ие давлен ия рез ко увеличитз а-
траты н а о бо рудо ван ие и ко мпрессию , по н иж ен ие давлен ия увеличивает
з атраты, свя з ан н ые с малым вых о до м аммиака. Эти усло вия испо льз ую тся
в со времен н ых агрегатах про из во дства аммиака. Д алее при ан ализ е про -
ц есса в системе син тез а будем испо льз о вать н е традиц ио н н ую степен ь
превращ ен ия аз о то во до ро дн о й смеси х р, а ко н ц ен трацию аммиака z в ре-
акцио н н о й смеси, ко то рые свя з ан ы со о тн о ш ен ием

                                       z = х /(2-х )

     Д ля смеси, со держ ащ ей i ин ерто в,
                                          (1 − i ) x
                                  z=
                                        2 − (1 − i ) x ,

      К ак видим, величин а z мен ьш е з н ачен ия x. К о н цен трация лучш е х а-
рактериз уетсо сто я н ие по то ка(его со став, ско ро сть превращ ен ия , во з мо ж -
н о сть выделен ия про дуктаи т.д.).
      П ри выбран н ых температуре и давлен ии до стигается далеко н е по лн о е
превращ ен ие в реакто ре – вых о дя щ ий газ со держ ито ко ло 16% NH3 (сте-
пен ь превращ ен ия 27-28%). Д ля по лн о ты испо льз о ван ия аз о то во до ро дн о й
смеси примен я ю трецикл – по сле реакто рао тделя ю тпро дукт, ан епро реа-
гиро вавш ие N2 и Н 2 во з вращ аю тв реакто р. А ммиак выделя ю тко н ден сац и-
ей сн ачала в во з дущ н о м х о ло дильн ике, аз атем в ко н ден сацио н н о й ко ло н -
н е при температуре мин ус 2-5 °С. Т ем н е мен ее по лн о стью выделить ам-
миак н е удается , и н авх о де в реакто р син тез асо держ ан ие аммиакасо став-
ля ет3%.
      В по ступаю щ ей реакц ио н н о й смеси со держ ится до 1,4% ин ерта(метан
и арго н ). Н е выво дя сь с про дукто м ин ерты будутн акапливаться в рецикле.
Со держ ан ие их в циркулирую щ ем газ е по ддерж иваю тн а уро вн е 16% пу-
тем выво да(о тдувки) части газ а(рис.5).




      Рис.5. Ц иркуля ц ио н н ая сх емадля расчетао тдувки:
      1- реакто р; 2- системавыделен ия про дукта
      Реакц ия син тез ааммиака– о братимая экз о термическая , по это му н ео б-
х о дим о тво д тепло ты из реакцио н н о й з о н ы, что бы температурабылаблиз -
ко й к о птимальн о й тео ретическо й – кривая 2 н арис.5. Это реализ уется или

Страницы