КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основные критерии для оценки технологических, экологических и экономических ХТП
Технологические критерии: - Степень превращения; - Селективность; - Выход готового продукта; - Производительность; - Интенсивность.
Экологические критерии: - Коэффициент воздействия на окружающую среду; - Коэффициент эффективности инженерного барьерного сооружения; - Коэффициент использования воды и т.д. Экономические критерии: - Себестоимость продукции; - Удельные капитальные затраты; - Удельные приведенные затраты. Лекция 2. Технологическая схема синтеза аммиака.
Реакция (1.1) DH< 0 (экзотермическая реакция) осуществляется в колонне синтеза (Р=30 МПа, Т=6000С). Исходная азотоводородная смесь (abc) проходит рекуперативный теплообменник (движение в трубном пространстве), нагреваясь за счет тепла, подаваемого в циркулирующую abc (движение в межтрубном пространстве) и поступает в колонну синтеза. Реакционная смесь (РС) из колонны синтеза (содержание не более 15 % NH3) проходит через систему теплообменников, охлаждается и NH3 конденсируется. В сепараторе сконденсированный NH3 отделяется от непрореагирующей азотно-водородной смеси. Не прореагировавшаяся abc компрессором дожимается до рабочего давления и возвращается в цикл.
: рекуперативный теплообменник, система теплообменников
: колонна синтеза
- это устройство, предназначенное для осуществления химических реакций, сопровождаемых гидродинамическими, тепло – и массообменными процессами. : сепаратор
- совокупность аппаратов (устройств), предназначенных для выделения ЦП
Рис.2.2 Схема колонны синтеза:
Исходная abc поступает в нижнюю часть колонны синтеза, проходит снизу вверх по каналу коаксиальнообразованному внутренней боковой поверхностью корпуса и наружной боковой поверхностью катализаторной коробки, нагревается за счет Q, отходящей из зоны реакции. Затем проходит через рекуперативный теплообменник, поток смеси изменяет направление на 1800 и поступает потом на верхний слой катализатора (твердые частицы оксида железа: FeO, Fe2O3. На поверхности катализатора протекает реакция (1.1). реакциооная смесь выходит из катализаторной коробки, поднимается по центральной трубе и выходит из колонны синтеза.
Технологические критерии: 1.Степень превращения хj (степень использования сырья) Характеризует долю прореагирующего исходного реагента. aA+bB rR+sS (2.1) A и B – исходные реагенты, R и S – продукты реагенты, a, b,r,s - стехиометрические коэффициенты. Уравнение химической реакции записывается на основе закона сохранения массы. j – исходный реагент. хj степень превращения для продуктов реакции (ПР) не существует.
∆ nj= nj,0 −nj,f (2.3) где nj,0 и nj,f - начальное количество исходного реагента (ИР) и количество не прореагирующего исходного реагента (на выходе из реактора или к определенному моменту τ) в [молях или киломолях], если рассматривается газофазная реакция и не учитывается изменение объема в процессе протекания реакции, то степень превращения хj(nj) или хj(сj). nj [кмоль ] сj [кмоль/м3] с – массовая доля (%) масс % - количество вещества в 100 граммах смеси. Объемная доля (%) – количество вещества в общем объеме смеси. N нормальное количество грамм-эквивалент в единице объема. Мольная: V- объем, занимаемый реакционной смесью. Если при протекании реакции изменением объема можно пренебречь, тогда хj(nj) = хj(сj) по величине ∆N=(r+s+…) – (a+b+…) Если ∆N>0, то реакция идет с увеличением объема. Если ∆N<0, то реакция идет с уменьшением объема. Для реакции (1.1): ∆N=2-(3+1) <0 ∆N=0, отсюда следует хj(nj) = хj(сj). хj – это безразмерная величина, изменяется от 0 до 1.
Примеры расчета: Пример (2.1): В реакторе синтеза аммиака осуществляется реакция (1.1), причем nН2,O=5 кмоль, xsH2=0.15 (на выходе из реактора).Требуется определить количество водорода nrH2,f в реакционной смеси на выходе из реактора. Расчеты по уравнению химической реакции осуществляются на основе системы стехиометрических соотношений (ССС). Для реакции (2.1) ССС:
ССС показывает в каких пропорциях вещества вступают в реакцию и образуются. Для примера (2.1): ; ; ; ; =0 Предусматривается, где рассматриваются процессы без рециркуляции реакционной смеси. Запишем ССС (2.4) через степень превращения, для этого разделим и умножим соответствующие дроби, записанные для исходных реагентов на соответствующее значение начального количества вещества. A B R Для реакции (1.1) запишем ССС:
Подставим в (2.6) исходные данные примера (2.1) получим: Проанализируем пути увеличения nr,f, т.е. продукта реакции: Смотри формулу (2.6) - повышение nB,0 в исходной смеси abc выше стехиометрического значения. - Экономические затраты на получение Н2 - - повышение хB H2 степени превращения - xj,e –равновесная степень превращения(только для исходной реагентов). (2.7') xj,e – равновесная степень превращения (записывается только для исходных реагентов), характеризует долю прореагирующего исходного реагента к моменту равновесия. Химическое равновесие – это динамическое равновесие, характеризующееся равенством скоростей прямой и обратной реакции в момент равновесия общая скорость процесса.
Лекция 3.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 362; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |