Аналитик қисм

Технологик хисоблар (моддий ва иссиқлик баланси). Танланган қурилманинг хисоблари

Download 0,55 Mb.

bet	5/8
Sana	18.04.2020
Hajmi	0,55 Mb.
	#45777

1 2 3 4 5 6 7 8

Bog'liq
2 5219790749737944346

2.3. Технологик хисоблар (моддий ва иссиқлик баланси). Танланган қурилманинг хисоблари
СИНТЕЗ БЎЛИМИНИНГ МОДДИЙ ҲИСОБИ Дастлабки маълумотлар.

100%ли мочевина олиш учун қурилманинг унумдорлиги, (т/й)..500000
Суюқ аммиакнинг таркиби, (%):

Аммиак................... .... ..............................................99,8
Сув................................ .........................................0,2
Экспанзер газинингтаркиби,(%):
Углерод(IV)–оксиди......................... ................................97
Бошқа газлар........................ ..........................................3
Шулар билан бирга,(%):
(N₂+H₂) аралашмаси................................ ............................2
Кислород. ....................................... .............................. 1
Жараёнга қайтаётган аммоний тузларининг сувли аралашмасидаги
аммиак миқдори,(%)............................ ..................................40
Синтез колоннасига берилаётган компонентларнинг моль нисбати
(NH₃,СО₂,Н₂О)................................................ 4,5:1,0 :0,5
Карбоматни карбамидга айланиши даражаси,(%).. ................ ......... ....65
Карбамиднинг йўқотилиши,(%):
Дистилляция вақтида.............. .............................. ..... .5
Буғланиш вақтида........ ..... ..... .....................................1
Донадорлашда....... .............. ........ ................................1

7%(5+1+1) йўқотилишни ҳисобга олган ҳолда 500000 т/й тайёр

маҳсулот олиш учун синтез колоннасида ҳосил бўлган мочевина, т/й:

500000 · 1,07=535000
Карбамид ишдаб чиқариш цехини иш кунини 350 кун деб олиб унумдорликни кг/соатга ўтказиб оламиз

535000 т/й ни бўламиз 350 иш кунига

535000/350= 1528,571 т/кун

Соатлик унумдорликка ўтказамиз

1528,571 – 24

х − 1

х= 63690,4 кг/соат

Мочевинанинг ҳосил бўлиши қуйидаги реакция бўйича боради:

СО₂+2NH₃NH₂СООNH₄+159,32кЖ (6.1.1) NH₂СООNH₄(NH₂)₂CО + Н₂О–26,27 кЖ (6.1.2)

^Қ^у^йид^а^г^и^р^е^а^к^ц^и^я^б^ў^й^и^ча¹⁰⁰^{0 кг м}^о^че^в^ин^а^г^{а са}^р^фла^н^аётг^а^н^амм^и^а^к
ва углерод (IV)- оксидининг стехиометрик сарфи, кг:
СО₂+ 2NH₃_→(NH₂)₂CО+Н₂О+133,03кЖ Аммиак учун стехиометрик сарфи, кг:

^(2·¹^7·¹⁰⁰⁰⁾^/6⁰⁼⁵⁶⁶^,7^кг^NH₃
(44·1000)/60=733,3 кг СО₂
Бу ерда: 17, 60 ва 44-аммиак, мочевина ва углерод(IV)-оксидларининг молекуляр массаси.

63690,4 ^к^г^/^с^о^ат мочевина олиш учун циклга берилаётган реагентларнинг миқдори, т/й:

Аммиакнингмиқдори, ^к^г^/^с^о^ат:
63690,4·0,5667 =36093,35 ^к^г^/^с^о^ат NH₃
Углерод(IV)-оксидининг миқдори, ^к^г^/^с^о^ат:
63690,4·0,7333=46704,17 ^к^г^/^с^о^ат СО₂
Реагентларнинг амалий сарфини ҳисобга олган ҳолда, аммоний карбоматни мочевинага айланишида аммиак ва углерод(IV)-оксидининг мольлар нисбати қуйидагича, кг/соат:

^m_NH3⁼^63690,4^·⁽¹^{7 · 4,5 ·}¹⁰⁰⁾^/⁽⁶^{0 ·}⁶⁵⁾⁼¹^24931,17^к^г^/^с^о^ат

m_СО2= ^63690,4·(44 ·1·100)/(60·65)=71855,83 ^к^г^/^с^о^ат

m_Н₂_О= ^63690,4·(18·0,5·100)/(60·65)=14697,8 ^к^г^/^с^о^ат
бу ерда: 4,5:1 ва 0,5-аммиак, углерод(IV)-оксидининг ва сувнинг моль миқдорлари; 65- аммоний карбоматнинг мочевинага айланиш даражаси (%).

Аммиак, углерод(IV)-оксиди ва сувнинг аммоний тузлари эритмаси билан циклга қайтариш миқдори.

Аммоний тузларидаги аммиак, углерод(IV)-оксидининг ва сувнинг фоизлардаги миқдорини α, β ва γ деб белгилаймиз. Бошланғич маълумотларга кўра α=40% ни ташкил қилади. Шунга асосан аммоний тузлари эритмасининг таркиби қуйидагича топилади:

m_СО2= 63690,4· ( 44· (1-0,65) )/60· + 52083·44·П/60
бу ерда, - аммоний карбаматнинг мочевинага айланиш даражаси, 0,65;
П – дистилляция ва буғлатилиш жараёнида мочевинани йўқотилиши
(сувсиз нисбатлардан ташқари 0,05 +0,01- 0,005=0,055):
^mNH₃⁼^mСО₂ ^·^/
^m^Н²^О⁼^m^СО2^·γ^/
_Н_о_ма_ъл_у_{м с}_он_л_а_р_н_и_ў_р_н_и_га_қ_ў_й_и_б_{, қ}_у_йид_а_г_и_н_и_ҳ_о_с_и_л_қ_и_л_а_м_и_з_, кг/соат:
m_СО2= 63690,4·( 44·(1- 0,65))/60 ·0,65+ 59523,74·44 ·0,055/60=27550,3
Аммоний тузлари эритмасидаги углерод (IV) - оксиди ва сув
(аниқланган) фоиз миқдорини қуйидагича аниқлаймиз:
+ γ= 1 - = 1 -0,4 =0,6
γ= 0,6 -
Аммоний тузлари эритмасидаги аммиак ва янги аммиак миқдорини қуйидаги тенгламадан аниқлаймиз:

^А1⁼^mNH3 ^–^m’NH3
Қайтган ва янги аммиак билан берилаѐтган сувнинг миқдори қуйидаги тенгламадан топилади:

В₁= (m_NH3– m’_N_H3)·0,002/ (1 - 0,002)=(m_N_H3– m_С_О2· / )·0,002:

:(1-0,002)
В₁=(¹^24931,17–27550,3·0,4/ ) ·0,002/(1- 0,002) =219,06–19,32·1/
Бу ерда,0,002- аммиакдаги сувнинг миқдори.
Бундан ташқари қайтган ва янги аммиак билан берилаётган сувнинг миқдори қуйидагича топилади:

^В1⁼^mН2О ^–^m’Н2О
Иккита тенгламаларнинг йиғиндиси В₁га нисбатан қуйидагича:
m_н₂_о–m_С_О2·γ/ =219,06–19,32·1/
Қуйидаги тенгламани ҳисоблаб, ни аниқлаймиз:
14697,8 –24106·(0,6- ) / =219,6–19,32·1/ = 0,3930
Шунга кўра,γ қуйидагига тенг:
γ= 0,6-0,3930=0,2070
ва γ сонларини билган ҳолда, (2) ва (3) тенгламадан аммоний тузлари эритмасидаги аммиак ва сувнинг миқдорини аниқлаймиз, кг/соат:

^m_N_H₃⁼27550,3^·⁰^,⁴^/⁰^,³⁹³⁰⁼²⁸⁰⁴¹^к^г^/^с^о^а^т
m’_Н₂_О= 27550,3 ·0,2070/0,3930=14511,2 кг/соат
_А_мм_о_н_и_й_т_у_з_л_а_р_и_э_ри_т_м_аси_б_и_л_ан_кел_а_ё_тган_к_о_м_п_он_е_н_т_л_а_р_ми_қ_д_о_р_и_,

кг/соат:

27550,3+28041+14511,2=70102,5 кг/соат
_А_ммиа_к_н_и_ҳ_и_с_об_г_а_о_л_ма_г_ан_ҳ_о_л_д_а,_а_мм_о_н_и_й_т_у_з_л_а_р_и_э_р_и_тма_с_и

билан циклга қайтаётган тоза ва аммиак , кг/соат:

А₁=¹^24931,17–28041= 96890,17 кг/соат

^Ц^и^клга^к^ир^а^ётг^а^{н т}^о^{за ам}^м^и^{ак ва}^қ^а^й^т^а^{р ам}^м^и^ак^т^а^р^к^и^б^и^д^а^г^и
сувнинг миқдори,кг/соат:
В₁=219,06-19,32·1/0,3930= 170кг/соат
Синтез колоннасига кираётган компонентларнинг умумий миқдори, кг/соат:
m_N_H₃=¹^24931,17, m_СО2= 71855,83, m_H₂_О= 14697,8
Тоза углерод(IV)-оксидининг миқдори, кг/соат:
m_СО2–m’_С_О2= 71855,83–27550,3= 44305,5 кг/соат
Углерод(IV)-оксиди билан кираётган бошқа газларнинг миқдори (3 ҳажм%), нм³/соат:

^V_б.г⁼44305,5 ^·⁽²²^.⁴^/⁴⁴⁾^·⁽³^/⁽¹⁰^0-³⁾^{) =}^697,6^н^м³^/^с^о^ат
m_бг= 697,6·0,73=509,25 кг/соат бу ерда, 0,73–бошқа газларнинг зичлиги, кг/м³.

(1) реакция тенгламасига мувофиқ, аммоний карбаматнинг ҳосил

_бў_л_и_ши,_к_г_/_с_о_а_т_:
(m_СО2·78/44) = 71855,83·78/44=127380,8 кг/соат

Бу ерда,78 ва 44–аммоний карбомат ва углерод(IV)-оксидинингмолекуляр массаси.

^Уш^б^{у ми}^қ^д^ор^д^а^г^{и амм}^он^и^{й к}^а^р^б^о^м^атнинг^ҳ^о^с^и^л^б^ў^л^и^ши^у^ч^у^н
сарфланаѐтганаммиакнингмиқдори,кг/соат:
127380,8·2·17/78=55524,9кг/соат

бу ерда, 17–аммиакнинг молекуляр массаси.

^Реак^ц^и^я^г^ак^и^р^и^шм^а^йқ^о^л^г^{ан ам}^м^и^а^к^н^и^н^г^ми^қ^д^ор^и^,^кг^/^с^о^а^т^:
¹^24931,17- 55524,9=69406,3 кг/соат
Аммоний карбоматдан мочевинанинг ҳосил бўлиши, кг/соат:
127380,8·(60/78)·(65/100) =63690,4
Реакцияга киришмай қолган аммоний карбомат миқдори, кг/соат:
127380,8·(100- 65/100) = 44583,3 кг/соат
(2) реакция бўйича аммоний карбоматдан мочевинанинг ҳосил бўлишида ажралиб чиқаётган сувнинг миқдори, кг/соат:

^127380,8^·⁽¹⁸^/⁷⁸⁾^·⁽⁶⁵^/1⁰⁰^{) =}^19107,1^кг^/^с^о^ат
Синтез колоннасидаги ҳосил бўлган жами сувнинг миқдор, кг/соат:
19107,1+14697,8 = 33804,9 кг/соат
Ортиқча аммиак билан сувнинг таъсирлаши натижасида ҳосил бўлган аммоний гидроксидининг миқдори, кг/соат:

^33804,9^·³⁵^/¹⁸⁼^65731,7^к^г^/^с^о^ат
бу ерда,35 ва18- аммоний гидроксиди ва сувнинг молекуляр массалари.
_65731,7_кг_/_с_о_{ат ам}_м_о_н_и_й_г_ид_р_о_к_с_и_д_н_и_ҳ_о_с_и_л_б_ў_л_и_ш_и_д_а_а_м_ми_а_к_н_и_н_г

сарфи:

65731,7–^33804,9= 31926,8 кг/соат
Газ фазасида эркин аммиакнинг қолиши:
69406,3 –31926,8 = 37479,5 кг/соат
Олинган натижаларни жадвал шаклига келтирамиз.

2- жадвал
_{Карбамид}_с_и_н_тез_бўл_и_м_и_н_и_н_г_м_о_д_д_и_й_б_алан_с_и

^К^и^р^и^ш				^Ч^и^қ^и^ш
^Н^о^м^л^а^н^и^ши	^кг^/^с^о^ат	%	^Н^о^м^л^а^н^и^ши		^кг^/^с^о^ат	% масс
^А^ммиак⁽^я^н^г^и^ва қайтган): NH₃ Н₂О	96890,17 170		^М^о^че^в^и^н^а Аммоний карбомат Ортиқча эркин аммиак Сув+NH₃NH₄ОН) бошқа газлар		63690,4 44583,3 37479,5 ^65731,7 509,25	30,04 21,03 17,70 31,00 0,23
^Жам^и^: Углерод(IV)- оксиди:	97060,17
^С^О₂	44305,5
^Б^о^шқа^г^аз^л^ар	509,25		^Ум^у^мий^жа^м^и^:		211977,4	100

^Жам^и^:	44814,75
^А^мм^о^н^и^й^т^у^з^л^а^р^и эритмаси: NH₃ СО₂ Н₂О	28041 27550,3 14511,2
^Жам^и^:	70102,5
^Ум^у^мий^жа^м^и^:	211977,4

СИНТЕЗ БЎЛИМИНИНГ ИССИҚЛИК ҲИСОБИ

Карбамид синтез жараёни автотермик равишда боради. Жараён автотермиклигини ташкил қилиш учун етишмаётган иссиқлик миқдори аммиакни иситиш орқали жараёнга киритилади. Аммиакни қиздирилиши керак бўлган харорат иссиқлик балансидан топилади.

_Дастла_б_ки_м_а_ъ_л_у_м_о_т_л_а_р_:
Реагентлар харорати,^оС

Суюқ аммиак.................. ................ .............................5

Углерод(IV)–оксиди......................... ................................35

Углеаммоний тузлари эритмаси...... ............ .............................. 100

Колоннадаги харорат.................................................................................200

Дастлабки моддалар миқдорини моддий баланс жадвалидан оламиз. Иссиқлик келиши:

¹^.^Г^аз^х^о^ли^д^а^г^и^у^г^л^е^р^о^д^(I^V⁾^–^о^кс^ид^и^бил^а^н^,^кж/с^о^ат:
Q₁=64371·67= 4312857
Бу ерда 67-углерод (IV)–оксиди энталпияси.
2. Углерод (IV)–оксиди билан келаётган бошқа газлар билан, кж/соат:
Q₂=739·1,026·35= 26537
Бу ерда 67-углерод(IV)–оксиди энталпияси.
3.Суюқ аммиак билан, кж/соат:
Q₃=141054·23,0=3244242
Бу ерда 23,0-суюқ аммиак энталпияси.
4.Аммоний карбомат хосил бўлиш иссиқлиги, кж/соат:

Бу ерда 159320– газ холидаги аммиак ва углерод(IV)–оксидидан қаттиқ аммоний карбомат хосил бўлиш иссиқлиги, кж/кмоль; 25140–аммоний карбомат суюқланиш иссиқлиги, кж/кмоль.

⁵^.^NH₄^O^H^ҳо^с^и^л^б^ў^л^и^{ш и}^с^с^и^қ^л^и^г^и^,^к^ж^/^с^о^ат:

Бу ерда: 295401кмоль суюқ сувда 1кмоль газ ҳолдаги аммиакнинг эриш интеграл иссиқлиги, кж/кмоль; 23680–суюқ ва газ холдаги аммиак стандарт энталпиялари орасидаги фарқ, кж/кмоль; 46386–гидроксид кўринишидаги колоннадан чиқаётган аммиак миқдори, кг/соат; 40741–углеаммоний тузлари кўринишида колоннага келаётган аммиак миқдори, кг/соат.

⁶^.¹⁰⁰^о^{С ва}²⁰⁰^·¹⁰⁵^н/^м²^д^а^у^г^л^еамм^о^н^и^{й т}^у^з^л^а^р^{и э}^р^и^т^маси^ф^и^з^и^киссиқлиги, кж/соат:

Аммиак билан

Углерод (IV)–оксиди

Сув билан

40741·285,0=11611185

40028·232,2=9294501

₂₁₀₈₃_·234_,₂₌₄₉₃₇₆₃₈
Бу ерда: 485,0; 232,2; 434,2 – аммиак, углерод (IV)–оксиди ва сув энталпиялари, кж/кг.

Q₆=11611185+9294501+4937638=25843324

Иссиқликнинг умумий келиши
Q_к_е_л_и_ш=4312857+26537+3244242+318369574+1945864+25843324=

=371272398

Download 0,55 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:

1 2 3 4 5 6 7 8