Ammiakti sintez qılıw boyınsha birinshi urınıslar xviii-ásirdiń aqırına tuwrı keledi. XIX -ásir dawamında Bul jóneliste kóplegen izertlewler alıp barıldı

3.2Materiallıq balans
Esaplaw ushın dáslepki maǵlıwmatlar kestede keltirilgen.

Parametr	Mánisi
Islew	250 т в Kún
Ústindegi qospanıń kólemiy tezligi	25 000 nm^3/m^3*saat
Sintez ústinindegi basım	300 atm
Sintez temperaturası	500 С^0
Ústindegi katalizatorniń kólemi	4,8 m^3
Sintez ústininiń shıǵıwındaǵı gazdaǵı ammiak muǵdarı	16 %
Jańa gazdaǵı metan hám argon gazlarınıń quramı	0,2%
Klondan shıǵıwda aylanba gazda metan hám argon gazlarınıń quramı sintezi	2,5%
Baslanǵısh kondensatsiya temperaturası	28 С^0
Ekilemshi kondensatsiya temperaturası	0 С^0

1. 
   Agregatning saatına ónimliligi
   

250000/24=10416 kg/saat
Keyingi esaplaw saatlıq ónimlilik boyınsha ámelge asıriladı
2. Saatına 1 m3 katalizatorning paydalı jemisdorligi
1 m3 katalizatorga 10416/4, 8=21, 7 kg/soat
3. 1 m3 katalizator ushın 25 000 Nm3 / saat kirisiw boslig'ining tezligi menen, shıǵıw maydanı tezligi 1 m3 katalizator ushın shama menen 22 000 Nm3 / saat boladı. 500 C0 hám 300 atm temperaturada laboratoriya sharayatında gaz quramındaǵı ammiak muǵdarı 22% ni quraydı.

4. Sintez kolonnasiga kirgen gaz quramındaǵı Ammiaktiń muǵdarı ekilemshi kondensatsiya 0 C0 hám 280 atm basım sharayatları menen, Ammiaktiń konsentraciyası Larson hám Blek formulası menen anıqlanadı :

lg^{4 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. Ústin degi nátiyjeli basım teńleme menen tabıladı
P_эф = 300 * (1 – 0,025) * (1 – 0,0316) = 283 ат
6. 300 de. hám 500⁰C, Ammiaktiń teń salmaqlılıq konsentraciyası 26, 44%, 283 te 25% ni quraydı.
7. Basımdıń nátiyjeli tómenlewi ushın ońlaw faktorı.- 25/26, 44 = 0, 946
8. Ońlaw koefficiyentin esapqa alǵan halda ústindiń shıǵıwında Ammiaktiń konsentraciyası
^CNH₃=0,946 * 22 = 20,8%
9. 1 m³ katalizatorning ónimliligi. Hár bir kubometr katalizator ushın gaz qospasınıń vt nm3/soat muǵdarı kiredi.
Ústinde payda bolǵan ammiak muǵdarın anıqlaw formulası -
(^{6 С}NH₃-^4СNH₃-)*0.7710/100+1.03*^{6 С}NH₃кг NH₃ на 1 нм³ kiretuǵın gaz qospası.
Sonday eken, gaz qospasınıń 4 vt Nm3/soat aǵımı menen RPI, katalizatorning jemisdorligi (1 m3 ushın ) boladı.
(20,8—3,16)*25000*0,7710/100+1,03*20,8=2808Kg/ч

10. 10416 kg ammiak alıw ushın kolonkaǵa gaz qospası aǵıwı kerek

⁴v =10416(100+1,03*20,8)/(20,8-3,16)*0,7710=92736,3 нм³
11. Kiretuǵın gaz qospasınıń quramı. Shártiga kóre sintez kolonkasına kiretuǵın gaz qospasında 2, 5% argon hám metan bar. Shama menen oylayıq
^{4 С}Аr= 1.05 и ^{4 C}CH₄=1,45

Ammiak kontsentratsiyası 3, 16% ni quraydı. Sonda vodorod hám azot jıyındısı boladı

100-(1,05+1,45+3,16)=94,3%
Biz ústinge kirisiwde vodorod hám azotning qatnası stoxiometrikga sáykes keledi hám azotga salıstırǵanda vodoroddıń bir neshe úlken joytıwların esapqa alǵan halda,-3, 007: 1. Sonday etip; azot kontsentratsiyası
^4СN₂= 94.3/3.007+1=23.7 vs
Vadarod
^4СH₂= 94,3-23,7=70,6
Kiretuǵın gaz quramına tómendegiler kiredi:
Ammiyak ^{4 v}NH₃=4v*^{4 v}NH₃=92736,3*0,0316=2930,5 нм³,или 2256,5кг
Vadarod ^{4 v}H₂=92736,3*0,706 =65472 nm³,yaki5827 kg
Azot ^{4 v}N₂=92736,3*0,237=21978,4 nm3,yaki27473 kg
Metan ^{4 v}СH₄=92736,3*0,0145=1344,6 nm³,yaki 964 kg

Gazlardıń ulıwma massası -38254 kg

12. Sintez kolonnasidan keyingi gaz qospasınıń quramı. Shártga kóre, sintez ústininde 10416 kg yamasa 13527 nm3 payda boladı, keyin reaksiyaǵa kóre.

x y 10416

N₂ +3 H₂ – 2NH_{3
28 32 2*17}
X=28*10416/2*17=8577.9(кг)- Azot muǵdarı yamasa 6862 Nm3 azot
У=10416*3*2/2*17=1839,1 (кг)- Vodorod muǵdarı yamasa 20653 nm3 vodorod
Ústindiń shıǵıwı daǵı gaz qospası óz ishine aladı
Amiyak-------2256,5+10416=12672,5 kg yaki 2930,5+13527=16457,5 nm³
Vadarod-------5827-1838,1=3988,9 kg yaki 65472-20653=44919 nm³
Azot------------27473-8577,9=18895,1 kg yaki 21978,4-6862=15116,4 nm³
Argon----------1733 Kg yaki 973 nm³
Metan----------964 kg yaki 1344,6 nm³
Gaz qospasınıń ulıwma kólemi------78710,5 nm³

13. Suw sholanda kondensatsiyalanuvchi ammiak muǵdarı hám odaǵı erigen gazlar muǵdarı 290 atm joytıwlardı esapqa alǵan halda 28 temperatura hám basım daǵı gaz qospası quramında 7, 66 NH₃ bolıwı kerek.

NH₃ ten tısqarı gazlar kólemi, 78710,5-16457,5=62253 nm³
Gazsimon NY₃ kólemi 62253*7,66/100-7,66=476858/92,34=5164,15 нм³

Kondensatsiyalanadi16457,5-5164,15=11293,35 nm³ yaki 8696 kg NH₃

Kondensatsiyalanmagan gazlardıń ulıwma kólemi: 62253+5164,15=67417,15 nm³
Gazlardıń bólekan basımı (atm)
H₂----------290*44819/67417,15=192,8
N₂-----------290*15116,4/67417,15=65
Ar-----------290*973/67417,15=4,19
СH₄---------290*1344,6/67417,15=5,79
280⁰C hám tabılǵan parsial basımlarda 19,57 nm³ vodorod, 6,35nm³ azot, 0,65nm³ argon, 1,72 nm³ metan 1000kg NH₃ suyıqlıǵında erigen.
Keyin 8696 kg NH₃ te eriydi;
vodorod ------8696*19, 57/1000=170 nm³
Argon-----8696*0, 65/1000=5, 65 nm³
Azot----------8696*6, 35/1000=55, 2 nm³
Metan------8696*1, 72/100=15 nm³

Gaz siyaqli formada qaladı ;

H2----------44819 -170=44649 nm³
N2----------15116, 4-55, 2=15061, 2 nm³
Ar----------973-5, 65=967, 36 nm³
CH4---------1344, 6 -15=1329, 6 nm³
Gazlardıń ulıwma kólemi -62007, 15 Nm3

Gaz jaǵdayında ámeldegi bolǵan NH3 kólemi 62007, 15*7, 66/100-7, 66=5144 Nm3 yamasa 3961 kg

Kondensatsiya 16457, 5-5144=11313, 5 Nm3 yamasa 7603, 5 NH3
Gazlardıń ulıwma kólemi: 62007, 15 +5144=67151, 15 nm³
Gazlardıń bólekan basımı (atm):
H2----------290*44649/67151, 15=192, 9
N2-----------290*15061. 2/67151. 15=65
Ar----------290*967, 35/67151, 15=4, 17
CH4---------290*1329, 6/67151, 15=5, 74
Sonday etip, suw sholanınan keyin bug '-suyıqlıq qospası tómendegi quramǵa iye

14 Suyıq ammiakda erigen gazlar muǵdarı, ekilemshi kondensatsiya Ele ajırasıwı kerek bolǵan 10416 -7635 = 1705 kg NH3 ten 92, 5% dep shama menen oylaymız.

sistemadan evaporatatorga suyıqlıq formasında shiǵarıladı. Bul shamaǵa kóre, 1705 * 0, 925 = 1577 kg NH3 suyıqlıq formasında shiǵarıladı.
Shama menen, 17 nm3 H2, 6 nm3 N2, 1 nm3 Ar, 3 nm3 CH4 NH3 dıń bunday muǵdarında eriydi dep shama qılıw múmkin.
15. Tazalaw gazlarınıń muǵdarı. 10416 kg NH₃ alıw ushın 20653 nm³ H₂ hám 6862 nm³ N₂ kerek. H₂ hám N₂ qospasınan jámi 27515 nm³ kerek boladı. yamasa
27515*100/74,29+24, 75=27781 nm³ jańa vodorod qospası
Rezerv kólemdi x arqalı belgileymiz. Ol jaǵdayda qospanıń ulıwma kólemi

27 781+ x,

H₂----------20650+x*0.7429 nm³
N₂-----------6965+x*0.2475 nm³
Ar-----------104+x*0.0038 nm³
СH₄--------162+x*0.0058 nm³
Ja’mi 27781+х

Bul muǵdardan ammiak sinteziga sarplanadı hám erigen gazlar menen shiǵarıladı.

20653+170+17=20840 nm³ Vadarod
6862+55,2+6=6932,2 nm³Azot
5,65+1=6,65 nm³Argon
15+3=18 nm³ Metan
Qashan tazalawdı alıp taslaw kerek:
20650+x*0.7429 nm³-20840= x*0.7429-190 nm³ vadarod
6965+x*0.2475 nm³-6923,2= x*0.2475-58,2 nm³ Azot
104+x*0.0038 nm³-6,65= x*0.0038 +97,35 nm³Argon
162+x*0.0098 nm³-18= x*0.0058+144 nm³ Metan

Y arqalı tazalaw gazlarınıń ulıwma kólemin belgileymiz. Ol halda shıǵındı gazlar muǵdarı :

Ammiak---у*0,0766 нм³
H₂----------у*0,665 нм³
N₂-----------у*0,224 нм³
Ar-----------у*0,014 нм³
СH₄--------у*0,0204 нм³
X hám y menen kórsetilgen tazalaytuǵın gazlar muǵdarın teńlestiriń.
Alın
H₂---------- x*0.7429-190= у*0,665 nm³
N₂----------- x*0.2475-58,2 нм³= у*0,224 nm³
Ar----------- x*0.0038 +97,35= у*0,014 nm³
СH₄-------- x*0.0058+144 нм³= у*0,0204 nm³
x*0.7429-190= у*0,665 x*0.2475-58,2 nm³= у*0,224
x*0.0038 +97,35= у*0,014 x*0.0058+144 nm³= у*0,0204
у=9275 nm³ у₁=9563 nm³
х=8558 nm³ х₁=8890 nm³

Keling, ortasha bahanı anıqlaymız х=8724 nm³

У=9419 nm³

9419 nm3 kólemin óz ishine aladı

NH₃—0,0766*9419=721 nm³ yaki 555,5 kg
H₂—0,665*9419=6263 nm³ или 557,4 kg
N₂---0,224*9419=21709 nm³ или 2637 kg
Ar—0,014*9419=131 nm³ yaki 234 kg
СH₄—0,0204*9419=192 nm³ yaki 137,7kg
16. Aylanba gaz muǵdarı :
NH₃—5144-721=4423 nm³ yaki 3961-555,5=3405,5 kg
H₂—44649-6263=38386 nm³ yaki 3974-557,4=3416,6 kg
N₂---15061,2-2109=1295,2 nm³ или 18826,5-5637=16189,5 kg
Ar—967,35-131=833,35 nm³ yaki 1722-234=1488 kg
СH₄—1329,6-192=137,6 nm³ yaki 953-137,7=815,3 kg
17. Sintez ushın berilgen jańa azot-vodorod qospası muǵdarı.
Ulıwma kólem27781+8874=36505 nm³
Ol óz ishine aladı
H₂—0,7429*36505=27120 nm³ yaki 2413Kg
N₂---0,2475*36505=9035 nm³ yaki11293kg
Ar—0,038*36505=138,71 nm³ yaki246,9kg
СH₄—0,0058*36505=211,72 nm³ yaki 151,8kg
8000 нм³ -1Kg H₂О
36505 нм³-хKg H₂О х=36505*1/8000=4,56 yaki 6,08 nm³

18. Aylanba hám jańa gazlardı jıljıtgandan keyin vodorod qospasınıń muǵdarı ;

NH₃—4423nm³ yaki3405kg
H₂—38386+27420=65506nm³ yaki3416,6+2413=5829,6 kg
N₂—12952,2+9035=21987,2nm³ yaki16189,5+11293 кг=27482,5
Ar—836,35+138,71=975,06nm³ yaki246,9+1488=1734,9 kg
СH₄—1137,6+211,72=1349,32nm³ yaki151,8+815,3=967,1kg
Ulıwma kólem – 94241 nm³
19. Kolonnada kondensatsiyalanuvchi ammiak miqdori.
Ammiakdan tashqari gazlar hajmi 94241-4423 = 89818 nm³ ekanligini hisobga olsak, gazsimon Ammiaktiń hajmini topamiz;
89818*3,16/100-3,16=2930,86 nm³
Suyıqlıqqa kondensatsiyalanadi

4423-2930,86=1492,14 nm³ yaki 1148,94 kg Ammiak

Qalg’an gazlar ko’lemi
94241-1492,14=92748,86 nm³
Gazlardıń bólekan basımı (atm):
Vadarod 280*65506/92748=197,7
Azot 280*21987,2/92748=66,37
Argon 280*975,06/92748=2,94
Metan 280*1349,32/92748=4,07

Bunday sharayatta 1148 kg suyıq ammiakda vodorod 11, 99, azot 4, 96, argon, 1, 27, metanning eriwsheńligi (1000 kg suyıq ammiak ushın nm3 te) 17 nm3 H2, 6 nm3, Ar3, Nm3 ni eritadi. nm3 CH4. Bul 14-bandga muwapıq qabıl etilgen menen sáykes keledi.

Gazlar kólemi minus ammiak hám suyıq ammiakda erigen gazlar
89818-(17+6+1+3)=89845 nm³
Gazsimon ammiak muǵdarı
89845*3,16/100-3,16=2931,7 нм³
4423-2931, 7=1491, 3 Nm3 yamasa 1148 kg ammiakni kondensatsiya etedi.
Shunday qilib, u suyuqlik shaklida chiqariladi. 1148 kg ammiak, unda 1, 7 kg vodorod, 7, 5 azot, 2 argon, 2 metan erigan. Bundan toshhqari, barcha kiruvchi suv buǵlari suyuq ammiakda erigan.
20. Sintez kolonasiga kiradigan gaz oralatibhmasi miqdori:
Ammiak 3405-1148=2257 kg/s ,yaki 1737,89 nm³/s
Vadarod 5829,6-1,7=5827,9 kg/s yaki 65506 nm³-17=65489nm³
Azot 27482,5- 7,5=27475 kg/s yaki 21987,2 nm³-6=21981 nm³
Argon 1734,9 – 2=1732,9kg/s yaki 975,06 nm³-1=974,06 nm³
Metan 967,1 – 2=965,1 kg/s yaki 1349,32 nm³-3=1346,32 nm³

Sonday etip, ol suyıqlıq formasında shiǵarıladı. 1148 kg ammiak, ol jaǵdayda 1, 7 kg vodorod, 7, 5 azot, 2 argon, 2 metan erigen. Bunnan toshhqari, barlıq kiretuǵın suw buǵlari suyıq ammiakda erigen.

20. Sintez kolonasiga kiretuǵın gaz aralashmasi muǵdarı :

22. Tiykarınan, 11-bandga muwapıq, gaz qospası sintez ústinine 92736, 3 nm3 / saat kiredi hám

23 Gaz qospası ústinin ketiw 78710, 5 Nm3 \ h