Реферат: Производство синтетического аммиака при среднем давлении. Расчёт колонны синтеза
Явление “старения” может быть объяснено действием ядов и изменением поверхности катализатора. Так, например, восстановленное металлическое железо является активным катализатором для реакции синтеза аммиака. Однако по прошествии незначительного срока работы при 400 — 500° его активность быстро падает. Это явление можно поставить в связь с изменениями, наблюдаемыми рентгенографическими методами и показывающими, что в процессе работы произошли оплавление поверхности и рост крупных кристаллов.
“Старение” катализатора неизбежно, но длительность службы его е большой степени зависит от режима эксплуатации. Так, для катализатора с развитой поверхностью очень вреден нагрев его выше определенной температуры, приводящий обыкновенно к значительному понижению активности.
При хорошей очистке азотоводородной смеси и при соблюдении технологического режима смена катализатора производится в зависимости от системы синтеза через один-два года.
Материальный баланс
Исходные данные для расчёта представлены в таблице.
| Параметр | Значение |
| Производительность | 250 т в сутки |
| Объемная скорость смеси в колонне | 25 000 нм3 /м3 *час |
| Давление в синтез колонне | 300 атм |
| Температура синтеза | 500 С0 |
| Обьем катализатора в колонне | 4,8 м3 |
| Содержания аммиака в газе на выходе из колоны синтеза | 16 % |
| Содержания газов метана и аргона в свежем газе | 0,2% |
| Содержания газов метана и аргона в циркуляционном газе при выходе с клоны синтеза | 2,5% |
| Температура первичной конденсации | 28 С0 |
| Температура вторичной конденсации | 0 С0 |
1.Производительность агрегата в час
250000/24=10416 кг/час
Дальнейший расчет производим на часовую производительность
2.Полезная производительность 1м3 катализатора в час
10416/4,8=21,7 кг/час на 1м3 катализатора
3. При объемной скорости на входе 25000 нм3 /ч на 1 м3 катализатора объемная скорость на выходе составит около 22000 нм3 /ч на 1 м3 катализатора . При 500 С0 и 300 ат содержание аммиака в газе в лабораторных условиях 22 %
4. Содержание аммиака в газе ,поступающем в колонну синтеза , определяется условиями вторичной конденсации 0 С0 и давлении 280 ат концентрация аммиака определяется по формуле Ларсона и Блека:
lg4 C NH3 =4,1856+5,987879/(P)1/2 -1099.544/T=
=4,1856+5,987879/(2802 -1099.544/273,15=0.5
4 C NH3 =3.16%
5. Эффективное давление в колонне находим по уравнению
Pэф = 300 * (1 – 0,025) * (1 – 0,0316) = 283 ат
6. При 300 ат. и 5000 С равновесная концентрация аммиака 26,44%, а при 283 ат она равна 25%.
7. Поправочный коэффициент на снижение эффективного давления. – 25/26,44 = 0,946
8. Концентрация аммиака на выходе из колонны с учётом поправочного коэффициента
C NH3 =0,946 * 22 = 20,8%
9. Производительность 1 м3 катализатора. На каждый кубический метр катализатора поступает W нм3 /ч газовой смеси.
Формула для определения количества образовавшегося в колонне аммиака имеет вид –
(6 С NH3 -4С NH3 -)*0.7710/100+1.03*6 С NH3 кг NH3 на 1 нм3 поступающей газовой смеси.
Отсюда рпи поступлении 4 Wнм3 /ч газовой смеси производительность катализатора (в расчете на 1 м3 ) составит
(20,8—3,16)*25000*0,7710/100+1,03*20,8=2808 кг/ч
10.Для получения 10416 кг аммиака в колонну должно поступать газовой смеси
4 v =10416(100+1,03*20,8)/(20,8-3,16)*0,7710=92736,3 нм3
11.Состав поступающей газовой смеси..По условию ,в газовой смеси,поступающей в колонну синтеза ,содержится 2,5 % аргона и метана.
Допустим ,что