 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Решение. Завдання 1 – 5 мають по три варіанти відповіді, з яких тільки одна правильна
|
|
Решение
В данной работе объектом исследования является система химически взаимодействующих реальных газов. Реальная система исследуются с использованием стехиометрической и термодинамической моделей реактора.
Балансный состав реакционной смеси газов моделируется стехиометрическим реактором. При моделировании задаются начальные концентрации исходных веществ и степень превращения целевого компонента. Равновесная степень превращения целевого компонента моделируется термодинамическим реактором.
При заданных соотношениях начальных концентраций реагентов оксид углерода - в недостатке (см. таблицу 1). Выбираем целевым компонентом СО.
Условия проведения химического превращения задаются температурой и давлением процесса. Как объем перерабатываемых веществ, так температура и давление процесса – это традиционные технологические параметры для любого процесса химической технологии.
Проведем анализ системы при СО=15 %, Н2О=21%, шаг Т = 100 °С, Р = 1, 2, 6,10 атм.
Таблица 2
Зависимость Ке от температуры и давления при С=const
| |||||||||||||||||||||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | ||||||||||||||||||||||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
Рис. 1 Зависимость коэффициента летучести от Т и Р
Коэффициент летучести характеризует меру отклонения реального газа от идеального Ке = fi/pi. На графике рис.1 видно, что при Р = 1 атм Ке → 1 c повышением температуры, т.е. свойства газа приближаются к свойствам идеального. С повышением давления отклонение увеличивается, Ке немного больше1. Рост температуры уменьшает коэффициент летучести.
Таблица 3
Зависимость Кр от температуры и давления при С=const
 Рис. 2 Зависимость константы химического равновесия от Т и Р Реакция экзотермическая, по принципу Ле Шателье повышение Т смещает равновесие реакции влево, что подтверждает рис.2 (константа химического равновесия уменьшается. При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с меньшим объемом. С повышением Р равновесная кривая смещается влево, т.е. процесс можно вести при средних Т и с большим выходом продукта. | |||||||||||||||||||||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | ||||||||||||||||||||||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
Анализ зависимости концентрации целевого продукта в равновесной газовой смеси от технологических параметров Спродукт = f (Т, Р) при С0i = const:
Таблица 4
Зависимость концентрации продукта в смеси от Т, Р,С
Концентрация продукта равна 15,12,7,10,12 соответственно.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
| ||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | |||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
На графиках рис. 3.1 - 3.5 видно, что с ростом Т концентрация продукта снижается, а с уменьшением начальной концентрации продукта уменьшается и выход продукта.
| ||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | |||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
Анализ зависимости теплового эффекта химического превращения от технологических параметров Q = f (Т, Р) при С0i = const
Таблица 5
Зависимость теплового эффекта химического превращения от Т, Р,С
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
Рис. 4,1-4,5 Зависимость теплового эффекта химического превращения от Т, Р
и концентрации15,12,7,10,12 % соответственно
| ||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | |||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
На рис. 4.1 – 4.5 видно, что с увеличением Т тепловой эффект реакции резко снижается (равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, влево). Кривые при разных давлениях расположены правее и выше при увеличении Р, т.е. с ростом Р тепловой эффект реакции увеличивается при Т = const.(равновесие смещается вправо).
| ||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | |||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
Проведем анализ зависимости равновесной степени превращения целевого компонента от основных технологических показателей процесса Хр= f (Т, Р, С0i).
Таблица 6
Зависимость степени превращения от Т, Р, С
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
Рис. 5
Зависимость степени превращения от Т, Р
и концентрации15,12,7,10,12 % соответственно
Зависимость Хр= f (Т, Р, С0i) является одной из самых главных в химической технологии, т. к. она устанавливает максимально возможное извлечение целевых продуктов из перерабатываемого сырья. На графике рис. 5 видно, как одновременно влияют Т, Р и С0. Повышение температуры тормозит процесс тем сильнее, чем ниже давление.
В результате проведения количественного автоматизированного анализа стехиометрических и термодинамических свойств химического реактора конверсии оксида углерода получена количественная зависимость равновесной степени превращения целевого компонента от технологических параметров Хр= f (Т, Р, С0i).
| ||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | |||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
Литература
1. Краткий справочник физико-химических величин /Под ред. А.А. Равделя, А.М. Пономаревой. – СПб.: “Иван Федоров”, 2003. – 238 с. (есть ранние издания)
2. Справочник азотчика. – Кн. 1. – М.: Химия, 1986. – 512 с. Кн. 2. – М.: Химия, 1987. – 464 с.
| ||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.005 | Лист | |||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.011 | Лист | |||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.011 | Лист | |||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.011 | Лист | |||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
| 2.5 Метанирование. После МДЭА – очистки, неочищенная азотоводоpодная смесь с содеpжанием оксида углеpода не более 0,65 % и диоксида углеpода не более 0,03% (300 ppm), являющихся ядами для катализатоpа синтеза аммиака поступает в метанатор 501. Тонкая очистка газа от оксида и диоксида углеpода пpоизводится путем их полного востановления на катализаторе методом гидрирования (метаниpования). В качестве катализатора применяется окись никеля, нанесенная на термостойкий носитель. Реакция метаниpования: СО + 3Н2 СН4 + Н2О + Q СО2 + 4Н2 СН4 + 2Н2 + Q Обе pеакции являются экзотеpмическими, теоpетическое повышение темпеpатуpы на мольный процент СО составляет 74°С и на мольный процент CО2 – 59,4°С. Для осуществления пpоцесса метаниpования тpебуется подогpев газа до 280-320°С, поэтому пеpед входом в метанатоp неочищенная азотоводоpодная смесь пpоходит последовательно подогpеватель газа 119 и подогреватель газа 116 в отделении конвеpсии оксида углеpода. В подогpевателе 119 газ нагpевается от темпеpатуpы 35-42°С до темпеpатуpы не более 100°С конвеpтиpованным газом после АХУ. В подогревателе 116 газ догревается до температуры 280-320°С (Т-142) газом поступающим из котла – утилизатора 115 и направляется в метанатор 501. В метанатоpе газ пpоходит слой никелевого катализатоpа (объемная скоpость газа 4340 ч-1), в пpисутствии котоpого водоpод вступает в pеакцию с СО и СО2 . Остаточное содержание СО и СО2 на выходе из метанатора 10 ppm и 5 ppm, соответственно. Очищенная азотоводоpодная смесь из метанатоpа с темпеpатуpой не более 380°С (Т-514) поступает в межтpубное пpостpанство подогpевателя деаэpиpованной питательной воды высокого давления 502, где охлаждается до 120-130°С (Т-517), а затем пpоходит межтpубное пpостpанство подогpевателя недеаэpиpованной питательной воды низкого давления 503, охлаждаясь до 55-65°С. Окончательное охлаждение азотоводоpодной смеси до 41-45°С (Т-519) и конденсация водяных паpов,обpазующихся в pезультате pеакций метаниpования, пpоисходит в АВО поз. 504. После отделения газового кондената во влагоотделителе 505 газ напpавляется на всас I ступени центpобежного компpессоpа азотоводоpодной смеси 401. Газовый конденсат из влагоотделителя 505 подается в отпарную колонну 150. Тепло гоpячего газа после метаниpования используется в аппаpате 502 для подогpева деаэpиpованной питательной воды. | ||||||
| ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.011 | Лист | |||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
Физико –химические свойства аммиака.
Аммиак жидкий технический, изготавливаемый в соответствии с ГОСТ 6221-90
Химическая формула NH3.
Молекулярная масса - 17,0304.
Государственный стандарт на продукт
В зависимости от области применения жидкий аммиак выпускается трех марок А, Ак, Б.
Выпускаемый аммиак жидкий технический соответствует нормам, указанным в ГОСТ 6221-90.
Т а б л и ц а 1 - Требования к жидкому аммиаку
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ЧГУ.З.РК.240301.000.011.ПЗ | Лист | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
Основные физико-химические свойства и константы аммиака
· Жидкий аммиак - бесцветная прозрачная летучая жидкость, обладающая резким запахом.
· Газообразный аммиак - бесцветный прозрачный газ с резким запахом.
· Аммиак при температуре выше минус 33,4°С и атмосферном давлении находится в газообразном состоянии.
· Температура кипения жидкого аммиака при 0,101 МПа (1,01 кгс/см2) равна минус 33,4°С.
· Температура плавления при давлении 0,101 МПа (1,01 кгс/см2) - минус 77,8°С.
· Мольный объем - 22,08 м3/кг моль (при 0°С и 0,101 МПа).
· Параметры в точке кипения аммиака: плотность газовой фазы - 0,8886 кг/м3 плотность жидкой фазы - 682,8 кг/м3
Т а б л и ц а 2 - Свойства жидкого аммиака в состоянии фазового
равновесия.
Аммиак жидкий технический Термические свойства ГСССР.Р 34-82 Москва, 1982 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ЧГУ.З.РК.240301.000.011.ПЗ | Лист | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Из | Лист | № докум. | Подп. | Дата | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Т а б л и ц а 2.- Значения плотности жидкого аммиака
В присутствии кислорода горение происходит по реакции: 4 NH3 + 3 O2 = 2 N2 + 6 H2O + Q При окислении в присутствии катализатора образуются оксиды азота и вода по реакциям: 4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O + Q 4 NH3 + 7 O2 = 4 NO2 + 6 H2O + Q Аммиак хорошо растворяется в воде, образуя гидрооксид аммония. При температуре 20°С и давлении 0,101 МПа (1,01 кгс/см2) в 1 объеме воды растворяется 760 объемов аммиака. Жидкий аммиак является хорошим растворителем для многих органических и неорганических веществ. В жидком аммиаке при повышенном давлении растворяется водород, азот, метан и аргон. Дата публикования: 2014-11-28; Прочитано: 254 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!  |