Теоретические основы синтеза аммиака. Масса газовой смеси 250 т/сут

Введение

Во всех развитых странах азотная промышленность является в настоящее время одной из основных ведущих отраслей. Бурное развитие азотной промышленности диктуется в первую очередь необходимостью удовлетворения неудержимо растущего населения земного шара продуктами земледелия. Без минеральных удобрений, и в первую очередь азотных, невозможно решить задачи интенсификации сельского хозяйства. В качестве сырья, аммиак используют в производствах: азотной кислоты, аммиачной селитры, аммофоса, карбамида, карбоната аммония, полиуретана, полиамида, тратила и других соединений.
Производству азотных удобрений и их основы, аммиака, в нашей стране всегда уделялось первостепенное внимание. Среднегодовой прирост темпа аммиака за последние 20 лет составлял 10 – 19%.
Производство аммиака, как известно, отличается большой энергоемкостью. Историю развития производства аммиака можно рассматривать как борьбу за повышение полезного использования электрической, тепловой, и механической энергии. На первых установках производства аммиака к.п.д. на превышал 10 – 11%. Использование природного газа в производстве аммиака увеличило общий энергетический к.п.д. до 40%. Современные энерготехнологические агрегаты аммиака практически автономны и имеют производительность 450 – 500 тыс. т. в год и общий энергетический к.п.д. 50–52%.
Сырьем для получения продуктов в азотной промышленности является атмосферный воздух и различные виды топлива.
В число постоянных составляющих воздуха входят следующие газы
(в % об.): азот – 78,16; кислород – 20,90; аргон – 0,93; гелий, неон, криптон, ксенон и другие инертные газы – 0,01. В технических расчетах принимают, что воздух содержит 79% азота и 21% кислорода.
Для синтеза аммиака в некоторых схемах необходима азотоводородная смесь в соотношении N2: H2=1: 3. Азот получают разделением воздуха или же совместно с водородом в виде азотоводородной смеси. В других схемах используют и чистый жидкий азот для тонкой очистки синтез - газа от вредных примесей, и...

Выводы

В настоящей курсовой работе был рассмотрен процесс получения аммиака, а в частности стадия его синтеза.
Были описаны физико-химические основы реакции синтеза. Исходя из справочных данных, были определены условия протекания реакции, удовлетворяющие максимальному выходу.
В работе приведены технологическая схема производства аммиака и схема колонны синтеза, а также описаны протекающие в них основные процессы.
Материальный баланс рассчитан с учетом стехиометритческого уравнения процесса и степени превращения. В ходе расчетов было подтверждено, что данный процесс подчиняется закону сохранения массы вещества, то есть ∑mi, прихода = ∑mi, расхода.
Выполнен тепловой баланс на основе данных материального баланса с учетом тепловых эффектов химических реакций и физических превращений, протекающих в аппарате. Рассмотренная в данной работе реакция – экзотермическая. По результатам расчета тепло необходимо отводить из колонны посредством холодильника, что согласуется с технологическими условиями проведения процесса.
Рассчитаны константы равновесия реакции, среднее значение которой составляет: kср = 1,5·10-4 атм-2 =1,47·10-2 МПа-2.