2015-02-27
861
Колонна синтеза карбонита.
1) 2NH3+СO2 <=>NH2COONH4+Q (1)
2) NH2COONH4<=>CO (NH2)2+H2O-Q (2)
∑: 2NH3+CO2<=>CO (NH2) +H2O
t=200˚C, р=20 МПа
реакции (1) и (2) идут одновременно в колонне синтеза => образуется плав
1. 34-35% CO(NH2)2
2. 18-19% NH2COONH4
3. 34-35%NH3
4. 10-11%H2O
Задача:
Составить материальный баланс синтеза карбамида при абсолютном давлении в колонне 20 МПа и t=200˚C. Источник СО2 – экспандерный газ, в котором 96%-СО2 и 4% инертные газы(N). Избыток NH3 125% (для увеличения степени превращения целевого продукта). Степень превращения NH2COONH4 70%, плав подвергают разложению и отгоняют NH3 и H2O, подвергают дистилляции и упариванию. Потери мочевины достигают 6.5%. Расчёт делаем на 1000 кг сухого продукта (мочевины).
2NH3+CO2↔CO (NH2)2+H2O
1) вычисление необходимого количества NH3 и CO2, исходя их ХР
NH3: 2*17 * 1000=566.7 кг
CO2: 44 *1000=733 кг
2) количество мочевины с учётом потери 6.5 %
1000 кг – 100-6.5=93.5%
х – 100% => х= 1000*100
93.5
3) определяем сколько нужно NH3 и CO2 для 1070 кг мочевины
NH3: 566.7*1.07=606.4 кг
CO2: 733*1.07=784.7 кг
4) с учётом степени превращения карбомата в мочевину (избыток NH3 =125%), Хпар=70%
|
|
|
NH3: 606.4*2.25 * 100=1949 кг
CO2: 784.7 *100=1121 кг
5) количество инертных газов, поступающих с CO2 в колонну синтеза
1121*4 =46.7 кг
6) по (1) находим количество образовавшегося карбомата аммония
2NH3 +CO2 ↔NH2COONH4
NH2COONH4: 1121 *78=1987.2 кг
7) по (2) находим
NH2COONH4 →CO (NH2)2 +H2O
CO (NH2)2: 1987.2 *60* 70% =1070 кг
78 100%
8) по (2) определяем воду
H2O: 1987.2 *18*0.7=321 кг
9) количество карбомата:
1987.2* (100-70) =596.2 кг
10) на образование 1987.2 кг карбомата расходуется NH3:
1987.2*(2*17) =866.2 кг
11) количество оставшегося NH3 (п.4):
(п.4) 1949 кг - (п.10)866.2=1082.8 кг
12) выделившаяся Н2О реагирует с остаточным NH3
H2O+NH3 →NH4OH (3)
NH4OH: 321*35 =624.2 кг
NH3: 321*17 =303.2 кг
13) определяем количество NH3, остающегося в газовой фазе
(п.11) 1082.8-303.2=779.6 кг
Материальный баланс получения плава мочевины
на 1 тонну готового продукта.
| Приход | Расход | % | ||
| NH3 | 1949 кг | мочевина CO(NH2)2 | 1070 кг | 34.4 |
| CO2 | 1121 кг | карбамат аммония NH2COONH4 | 596 кг | 10.3 |
| инертные газы | 46.7 кг | вода Н2О | 321 кг | 10.3 |
| избыточный аммиак в виде: NH3 NH4OH в газообразном виде | 1082.2 кг 303.2 кг 779.2 кг | 34.74 | ||
| инертные газы | 467 кг | 1.5 | ||
| Всего: | 3116.7 кг | 3116.7 кг | 100% |
Лекция 11
Переработка сточных вод и повторное их использование.
На 1т.100% P2О5 расходуется 200-210 м3 технологической воды.
Рис. 11.1. Схема водопользования на промышленных предприятиях.
вода с товарным продуктом
 |
 |  | ||||
| |||||
очищенная вода
1. хим. водоочистка;
2. технологические установки;
|
|
|
3. основные очистные сооружения;
4. дополнительные очистные сооружения;
5. локальные очистные сооружения;
6. узел оборотного водоохлаждения.
Использование воды в технологическом процессе:
1) для охлаждения (основное свойство воды - способность аккумулировать тепло за счет высокой теплоемкости Ср=4,18 кДж/кг*К)
2) как транспортирующее средство (для переноса ФГ):
· текучесть- h(H2О)= 10-3 Па*с;
· нереакционная способность- частицы воды достаточно электронейтральны (mд –дипольный момент);
3) в качестве растворителя
· диэлектрическая проницаемость воды (e=81) выше, чем у др. растворителей (фенол,CCl4)
3) как химический реагент (с повышением t° реакционная способность воды повышается).
· NH4=H2O+NH3
Блок 1: в производственных условиях носит название цех «химводоочистки»;
· осуществляется подготовка воды;
Блок 2: потребители воды:
1) теплообменник;
2) трубопроводы с побудителями потока;
3) емкости с перемешивающими устройствами;
4) химические реакторы (каталитические, некаталитические);
5) абсорбционная аппаратура (абсорбционно-десорбционный узел).
Блок 3: основные очистные сооружения стадии механической очистки
· отстойники (грубая очистка);
· скорые фильтры (тонкая очистка)
Блок 4: дополнительные очистные сооружения:
1) выделение из воды ультра-, микрочастиц, спор (ультрафильтрация);
2) удаление растворенных примесей реагентным методом:
· нейтрализация (использование кислот, щелочей);
· коагуляция (флокуляция) – укрупнение частиц;
· химический реагент с переводом загрязняющего вещества из растворенного в осадок.
Согласно условиям водоотведения (или требованиям к использоанию доочищенных СВ) после блока 4 большая часть потока - a- возвращается в процесс (блок 2), а меньшая часть – водоемы (1-a).
(1 -a) - регламентируемая природоохранными органами с целью поддержания постоянного водного баланса, рассматриваемого территориально-производственного комплекса. Это значит, что объемный расход (м3/ч) на входе предприятия равен объемному расходу из предприятия (n вход..= n вых., м3/ч). n вых должно удовлетворять условиям водоотведения: табл. 1 (стр.122):
1) вводоемы рыбохозяйственного назначения - ПДК {нефтепродукты}=0,05 мг/л;
2) в водоемы хозяйственно-питьевого и культурно-бытового пользования - ПДК{нефтепродукты} = 0,3 мг/л.
Требования к дочищенным СВ (см. п.1-п.5), a max =0,8, a ср. =(0,3-0,4)
Блок 5: локальные ОС
Существуют для оперативной очистки раздельных стоков:
1) локальный отстойники;
2) нефтеловушки (плотность воды=100м3/ч, а для нефтепродуктов ~800-900м3/ч;
3) нейтрализаторы (использования известкового молока (щелочь) для уменьшения рН.
Блок 6. Замкнутая система водоснабжения (здесь сосредоточено более 10% циркулирующей воды). Вода не контактирует в реагентами.
Источники образования СВ в производстве ЭФК /рис 4.1/.
