Материал: Курсовая синтез аммиака

Общая расходная масса:

Суммарный расходный объем:

Материальный баланс химико-технологической системы

синтез аммиака на 2500 кг аммиака на выходе из танка

Расчет потоков для поточной диаграммы

1. Поток 03:

2. Поток 31:

1. АВС:

1. H₂:

2. N₂:

2. NH₃:

3. CH₄:

3. Поток 12:

1. АВС:

   1. H₂:

2. N₂:

2. NH₃:

3. CH₄:

4. Поток 20:

5. Поток 23:

1. АВС:

   1. H₂:

2. N₂:

2. NH₃:

3. CH₄:

4. Поток 24:

1. АВС:

1. H₂:

2. N₂:

2. NH₃:

5. Поток 34:

1. АВС:

1. H₂:

2. N₂:

2. NH₃:

6. Поток 401:

7. Поток 402:

Поточная диаграмма Расчет основных технологических показателей процесса

1. Расходные коэффициенты

1. По азоту

1. Теоретический

2. Практический

1. По водороду

1. Теоретический

2. Практический

2. Степень превращения аммиака по азоту

3. Выход аммиака по азоту:

4. Селективность образования аммиака по азоту:

Выводы

В процессе синтеза аммиака реализуются следующие технологические принципы:

1. Принцип наилучшего использования сырья, который осуществляется за счет:

а) постадийного комбинирования процессов (синтез аммиака осуществляется на базе природного газа путем его многоступенчатой конверсии);

б) циркуляции исходного сырья;

в) выбора оптимальных условий (давление, работа по ЛОТ).

2. Принцип наилучшего использования энергии в данном процессе соблюдается путем:

а) регенерации тепла за счет теплообменных устройств с использованием противотока исходной смеси и полученной смеси газов после колонны синтеза (автотермичный режим работы);

б) устройство колонны синтеза (газы, поступающие в контактный аппарат, подогреваются теплом продуктов реакции).

3. Принцип наибольшей интенсивности процессов достигается путем выбора оптимальных условий, а именно:

а) использование железного катализатора;

б) циркуляция исходного сырья;

в) оптимальная для процесса (высокая) объемная скорость;

г) работа по ЛОТ.

4. Принцип экологической безопасности соблюдается путем выведения целевого продукта (аммиака) из продувочных и танковых газов.

5. Возникающие при реализации перечисленных выше принципов противоречия вызывают необходимость использования приемов принципа «технологической соразмерности», которые позволяют разрешить возникшие противоречия и решить задачу оптимизации на качественном уровне [14].

В данном процессе противоречия возникает между принципами наилучшего использования сырья и наилучшего использования электроэнергии (так как степень превращения невысока, процесс синтеза строится по циркуляционной системе, требующей дополнительных энергозатрат). Помимо этого, противоречие наблюдается между кинетикой и термодинамикой процесса (реакция экзотермическая, что говорит о необходимости работы при низких температурах, тогда как скорость реакции возрастает с увеличением температуры). Все перечисленные противоречия решаются путем подбора оптимальных условий процесса (температуры, давления, катализатора, состава исходной смеси, работой по ЛОТ).