Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Материальный расчет ректификационной колонны второй ступени дистилляции

Поиск

Исходные данные:

Давление, МПа 0,3 (3×105 Па)

Потери карбамида, % от массы готового продукта 5

Содержание водяного пара в газовой фазе,

выходящей из ректификационной

колонны, % от объема сухих газов 30

 

Состав плава, приходящего на ректификацию, принимаем в соответствии с расчетом стриппер-аппарата. Принимаем также, что разложение карбамата аммония, отгонка аммиака и оксида углерода (IV) из плава будут полными.

Масса карбамида, разложившегося при дистилляции:

G’к = 1000×0,05 = 50 кг/т.

При этом по реакции:

СО(NH2)2 + H2O ® NH2COONH4

Образуется карбамата аммония:

Gк.а.= кг/т

и расходуется воды

кг/т.

Общая масса карбамата аммония, разлагающегося в колонне:

SGк.а. = Gрк.а. + Gк.а. = 105,5+65 = 170,5 кг/т.

При разложении карбамата аммония по реакции (51) выделяется:

кг/т NH3.

кг/т СО2.

Общая масса аммиака, выделяющегося в колонне:

SGNH3 = GрNH3 + GNH3 = 74,63+74,32=148,95 кг/т.

Объем NH3 и СО2, которые отгоняются из колонны:

м3/т;

м3/т;

где 101325 – давление при нормальных условиях, Н/м2;

(273+110) – средняя температура отогнанных газов, К.

Объем паров воды в газах, выходящих из колонны:

м3/т;

или при нормальных условиях

нм3/т,

что соответствует

кг/т.

Общая масса аммиака и оксида углерода (IV), отгоняемых их колонны:

кг/т.

Масса воды, остающейся в растворе карбамида:

кг/т.

Масса воды на выходе из ректификационной колонны:

кг/т.

Масса раствора карбамида на выходе из ректификационной колонны:

кг/т.

Массовая доля карбамида в растворе:

%.

Результаты расчета сведем в таблицу 13.

 

Таблица 13. – Материальный баланс ректификационной колонны

Приход Расход
Компонент кг/т кг/т % Компонент кг/т кг/т %
Карбамид 1068,30 44548,1 59,1 Карбамид 1018,30 42463,1 56,3
Карбамат аммония 105,50 4399,4 5,8 H2O 486,30 20278,7 26,9
H2O 560,41 23369,1 31,0 NH3 148,95 6211,2 8,2
NH3 74,63 3112,1 4,1 СО2 96,18 4010,7 5,3
  1808,84 75428,7 100,0 Пар H2O 59,11 2464,9 3,3
          1808,84 75428,6 100,0
Всего       Всего      

 

Тепловые расчеты

 

Колонна синтеза карбамида

Исходные данные:

Температура реагентов на входе в колонну, °С

жидкий аммиак 5,0

СО2 35,0

Раствор УАС 167,0

Температура в колонне, °С 184,0

Критическая температура NH3, °С 132,4

Избыток NH3,% 125,0

Теплота образования карбамида из карбамата аммония

при Т=184°С и избытке аммиака 125 %, Qк кДж 19030,0

 

Масса исходных реагентов и продуктов реакций принята в соответствии с материальным расчетом.

Приход тепла

1. С газообразным СО2:

Q1 = МСО2×iСО2 = 744,4×67=49874,8 кДж/т,

где 67 – энтальпия СО2 при 35°С и 20 МПа, кДж/кг.

2. С другими газами, приходящими вместе с СО2:

Q2 = mдр.×С×t = 11,53×1,026×35 = 414 кДж/т,

где 1,026 – теплоемкость азота, кДж/(кг×К).

3. С жидким азотом:

Q3 = А1× ipNH3 = 1418×23 = 32614 кДж/т,

где 23 – энтальпия аммиака при 5°С, кДж/кг.

4. Теплота реакции образования карбамата аммония:

кДж/т,

где V – теплота образования твердого карбамата аммония, кДж/моль;

r – теплота плавления карбамата аммония, кДж/моль;

- мольная масса карбамата аммония.

5. Теплота реакцити образования гидроксида аммония:

кДж/т,

где – интегральная теплота растворения 1 кмоля газообразного аммиака в 1 кмоле воды, кДж/кмоль;

– разница стандартных энтальпий жидкого и газообразного аммиака, кДж/кмоль.

6. Физическая теплота растворения УАС при 167°С и 14 МПа

кДж/т,

кДж/т,

кДж/т,

кДж/т.

Суммарный приход теплоты:

кДж/т.

 

Расход теплоты:

1. На образование карбамида:

338829,15 кДж/т.

2. На нагревание реагирующей части жидкого аммиака от 5°С до критической температуры 132,4° при 14 МПа:

кДж/т.

3. На нагрев газообразного СО2 от 35 до 132,4°С:

кДж/т.

4. На выделение СО2 из раствора аммонийных солей:

кДж/т

где - теплота растворения СО2, кДж/т.

5. На нагрев СО2 из раствора аммонийных солей от 100 до 132,4°С:

кДж/т.

6. На нагрев части карбамата аммония, превращающейся в карбамид от 132,4до 184°С:

кДж/т,

где – разница между образованным и непрореагировавшим карбаматом аммония, кг/т; - теплоемкость карбамата аммония, кДж/кг.

7. Теплота, выносимая с плавом карбамида:

=2373541,9 кДж/т.

8. Потери тепла в окружающую среду (7,25%)

кДж/т.

9. Суммарный расход тепла:

кДж/т.

 

Таблица 14. Тепловой баланс синтеза на 1 т. Карбамида

Приход Расход
Статья кДж/т Статья кДж/т
с СО2 49874,80 На образование карбамида 338829,10
с другими газами 413,00 На подогрев аммиака 691420,60
с жидким аммиаком 32614,00 На подогрев СО2 171807,50
Теплота образования карбамата аммония 3879160,00 На выделение СО2 с раствора УАС 354894,09
Теплота образования гидроксида аммония 61443,80 На подогрев СО2 с раствора 41472,30
С раствором УАС 457174,09 На подогрев карбамата аммония 183455,10
  4480680,60 С плавом карбамида 2373541,90
    Потери в окружающую среду 325260,30
Всего   Всего 4480680,60

 

Стрипер-аппарат

Исходные данные:

Температура плава, °С 180,00

Температура плава на выходе, °С 160,00

Температура СО2, °С 100,00

 

Приход тепла

 

1. С плавом карбамида (по тепловому расчету колонны синтеза)

кДж/т.

2. С СО2

кДж/т.

3. С греющим паром

.

4. Общий приход тепла

.

Расход тепла

1. С плавом карбамида:

кДж/т.

2. на разложение карбамата аммония:

кДж/т

где - теплота растворения СО2, кДж/т.

3. На выделение аммиака из гидроксида аммония:

кДж/т.

4. с отходящими газами в результате дистилляции при 120°С

кДж/т.

Суммарный расход тепла

кДж/т.

2639132,2+Х=5793210,5

Х=5793210,5-2639132,2 = 3154078,3 кДж/т.

Расход пара на стриппер-процесс составляет:

кг/т,

1953 – теплота парообразования греющего пара при 15×105 Н/м2, кДж/кг.

 

Таблица 15. Тепловой баланс стриппера

Приход Расход
Статья кДж/т Статья кДж/т
с плавом карбамида 2372541,9 С плавом карбамида 1020318,60
с СО2 265590,4 На разложение карбамата аммония 1622029,70
При конденсации греющего пара 3154078,3 На выделение NH3 из NH4OH 841794,35
    С отходящими газами 2209067,90
    Потери в окружающую среду 100000,00
Всего 5793210,6 Всего 5793210,60

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-27; просмотров: 414; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.222.41.52 (0.009 с.)