Циркуляционная ступень компрессора

Из расчетного давления определяем производительность циркуляционной ступени компрессора.

V_цг(n,P,ΔР) – нм³/ч, гидравличемкое сопротивление системы пропорционально квадрату линейных скорости газа и его плотности.

V_цг –расход циркуляционного газа нм³/ч.

ΔP – перепад давления в системе синтеза, МПа

u – линейная скорость газа в рабочих условиях, м/с

ζ_г – коэффициент гидравлического сопротивления системы.

,

- фактор приведение объема газа к рабочим условиям на всасе циркуляционного компрессора

Параметры модели ,,, определяем методом МНК по графическим зависимостям, представленным фирмой-изготовителем компресора.

Каталитический реактор

Процесс в зернистом слое катализатора описываем квазигомогенной моделью реактора идеального вытеснения, точности которой вполне достаточно для расчета реального режима промышленного аппарата. Из решения системы дифференциальных уравнений определяем значения потока аммиака и температуру газовой смеси:

i=1,5 V_i=0 t=t₀ X_i=X_0i

X_i – поток i компонента, кмоль/с

V_с – объем слоя катализатора, м³

e – порозность слоя катализатора, м³/м³

Теплоемкость компонентов газовой смеси:

C_pi(T)=a+bT+cT²+c’/T², кДж/кмоль.К

Тепловой эффект реакции, кДж/кмоль:

Для расчета скорости химической реакции воспользуемся уравнением Темкина-Пыжова:

, МПа^-1 – соотношение текущих парциальных давлений реагентов.

К_р –константа равновесия, МПа^-1

Текущие потоки компонентов на очередном шаге интегрирования по слою катализатора, n – номер шага интегрирования:

 

Изменение потока аммиака: ,

1. NH₃:

2. H₂:

3. N₂:

4. CH₄:

5. Ar:

Концентрации компонентов , мол.д.

Парциальные давления компонентов: , МПа

P – общее давление в системе, МПа.

При расходе циркуляционного газа на входе в колонну, нм³/ч и концентрация компонента на входе в колонну синтеза - N_oi, начальные потоки компонентов циркуляционного газа определятся по следующим формулам:

NH₃: , кмоль/с

H₂: , кмоль/с

N₂: , кмоль/с

CH₄: , кмоль/с

Ar: , кмоль/с

Переход от мольных потоков к объемному расходу, нм³/ч:

Производительность колонны по аммиаку:

,кмоль/c

X₃₁ – поток аммиака с третьей полки, кмоль/c.

X₀₁ – поток аммиака на входе в колонну синтеза, кмоль/c.

G_ам=DX₁*17*10^-3*3600 , т/ч.

Принципиальная схема потоков в колонне «Казале»

Введем обозначения:

Х_цг – расход циркуляционного газа на входе в колонну, кмоль/с.

Х_Т2, Х_Т3 – расход циркуляционного газа через встроенные теплообменники колонны, кмоль/с.

Х_б1, Х_б2 – расход газа по линиям холодных байпасов первой и второй полок, кмоль/с.

– доля циркуляционного газа по основному ходу.