нефтехимическое производство

Оглавление сайта

Главная

  Приветствие

  Что нового

  Системные требования

  Общая блок-схема

  Запуск программы

  Панель "Расчет"

  Панель "Аппараты"

  Панель "Потоки"

  Панель "Схема"

  Встроенный Паскаль

  Работа с AutoCAD

  Объектная модель

  Оглавление банка ФХС

  Как создать библиотеку

  Подключение библиотеки

  Как собрать схему

  Выполнение расчета

  Структурный анализ

  Отладка

  Загрузка и сохранение

  Итерационные расчеты

  Работа с ФХС

  Использование в учебном процессе

  Синтез аммиака

  Синтез метанола

  Производство бензола

  Производство азотной кислоты

  Производство серной кислоты

  Процесс Клауса

  Контакты

  Как получить программу

  Лицензия

Скачать

Видеоурок

Производство азотной кислоты
Предыдущий Начало Следующий

Производство азотной кислоты (учебный пример)

Технологическая схема производства азотной кислоты под давлением 0.73 МПа показана на следующем рисунке: Схема синтеза аммиака

Сырьё - аммиак подогревается в испарителе 1 и поступает в смеситель 4, куда подается также воздух, предварительно очищенный в фильтре 2 и сжатый до 0.73 МПа в компрессоре 3. Аммиачно-воздушная смесь нагревается в теплообменнике - рекуператоре 5 и поступает в контактный аппарат 6.

В реакторе протекают конкурирующие реакции окисления

(1) 4 NH3 + 5 O2 -> 4 NO + 6 H2O

(2) 4 NH3 + 3 O2 -> 2 N2 + 6 H2O

Общая степень конверсии аммиака ~ 100 %, селективность по NO ~ 95 - 97 % Тепло реакции используется в котле - утилизаторе 7 для выработки пара и нагрева исходной аммиачно - воздушной смеси. Нитрозные газы поступает в доокислитель 8, где идет образование двуокиси азота:

(3) 2 NO + O2 -> 2 NO2

Далее продукты реакции реакции охлаждаются в холодильнике - конденсаторе 9. Здесь вместе с конденсатом воды образуется некоторое количество слабой азотной кислоты:

(4) 3 NO2 + H2O -> HNO3 + NO

И конденсат и оставшиеся нитрозные газы поступают на разные тарелки абсорбционной колонны 10. В колонне идёт доокисление NO до NO2 и образуется продуктовая азотная кислота. Суммарно, реакции окисления NO (3) и образования азотной кислоты (4), протекающие в абсорбционной колонне, описываются уравнением:

(5) 4 NO2 + O2 + 2 H2O -> 4 HNO3

Раствор азотной кислоты насыщен нитрозными газами, которые десорбируются в отбелочной колонне 11 при пропускании воздуха. Этот воздух далее поступает в абсорбционную колонну 10 для более полного окисления нитрозных газов.

Отходящий из верха абсорбционной колонны газ выводится из системы, но должен быть предварительно очищен от окислов азота. С этой целью он подогревается в теплообменнике 12 и далее восстанавливается метаном в подогревателе 13 и аппарате каталитической очистки 14.

Здесь проходят реакции c выделением тепла

(6) 2 NO + CH4 + O2 -> N2 + CO2 + 2 H2O

(7) 2 NO2 + CH4 -> N2 + CO2 + 2 H2O

Энергия сжатого разогретого газа используется в газовой турбине 15 для работы воздушного компрессора 3.

Расчетная схема может быть реализована следующим образом:

Расчетная схема производства бензола

В смеситель A1 (Mixer2) подается аммиак П1 и воздух П2 (20% об. O2, 80% об. N2). в таком количестве, чтобы содержание NH3 в потоке П3 составило около 10%. В контактном аппарате A2 (AmmoniaOxidation) степень превращения аммика принимается 100 %, селективность по NO (р-ция 1) - 95%.Нитрозные газы поступают в доокислитель A3 (NitrousOxidizer), степень конверсии в котором принимается 90%. Процессы в холодильнике-конденсаторе и абсорбционной колонне реализуются аппаратом A4 (AbsorberHNO3), в который подается орошающая вода П6 в таком количестве, чтобы концентрация азотной кислоты в потоке П7 составила 60%. Отходящие газы П8 поступают в реактор каталитичесской очистки A5 (CatalyticCleaning), для которого задются степени полноты 99 % по обеим реакциям (6) и (7). Количество CH4в потоке П9 подбирается так, чтобы содержание оксидов азота не превышало 0.1%.

Схема не содержит технологических рециклов, её расчет может быть проведен как вручную, путем подбора расходов входных потоков из условий проведения процесса, так и с использованием "начала" - "конца сходимости", путем описания расчетной обратной связи между составами выходных потоков и расходами потоков входных. Предполагается, что студенты проведут расчеты и первым и втором способами и сравнят их между собой.

Учебные задачи могут включать в себя варианты расчета схемы на разную производительность по азотной кислоте, различные условия проведения процесса: степень конверсии, селективности и т.п.

Запустите демо-версию программы Komfort2011demo.exe и выберите предметную область Предметная область расчета для расчета - "Производство азотной кислоты". Используя средства палитр "Аппараты", "Потоки", "Схема", наберите расчетную схему. Проведите её расчет вручную и выведите результаты в Excel. Затем вставьте перед первым аппаратом A1 псевдо-аппарат "начало сходимости" (ConvOpen), а после последнего аппарата схемы - "конец сходимости" (ConvClose) и опишите постановку проектного расчета с заданными условиями. Выполните расчет и выведите его результаты в Excel. Сравните оба решения.


Производство азотной кислоты
Предыдущий Начало Следующий