Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Пуд = 0,01364*в9СОг
(11.40)
где хв выражена в процентах.
Исходя из уравнений (11.37) и (11.40), можно оценить степень интенсификации колонны синтеза / (в %) при увеличении нагрузки колонны по CO2 от qx до q2:
пуд_п[д
100:
Ці I
(1—(D)-O1OlJt1
(11.41)
Рис. 11.13. Зависимость хв от q (I—7) и / от q (8). Кривые 1—7 получены при T = 463 К и различных значениях LwW:
KsNs
кри-
1
2
3
4
5
6
7
вых
L
3,8
3,8
3,8
3,8
3,4
4.2
4,С
W
0,5
0,8
I.?
1,5
0,8
0,8
0.8
400 500 600 700 q,K2/(MJ:4)
Как показали расчеты, в пределах изменения <7Со2 от 400 до 700 кг/(м3-ч) при P = const величина / со <7со2 и практически не зависит от /, L, W (в интервалах t = 185—210 °С, L = 3,4—4,6, W = 0—1,5). Связь между / и <7со2 представлена графически на рис. 11.13.
Увеличение масштаба рецикла непрореагировавших NH3 и CO2 при интенсификации узла синтеза определяется соотношением X2Ix1, которое легко вычислить, пользуясь диаграммой (рис. 11.11) и уравнением (11.37).
Другая практически важная задача — оценка возможностей интенсификации синтеза за счет увеличения давления — может быть решена на основе диаграммы (рис. 11.11) и соотношения
[1,ClIl]
ПУД со P1'77 (11.42)
Уравнение (11.42) получено [1, с. Ill] для Рс = 20—30 МПа; считается [33], что в области давления от 20 до 35 МПа полый реактор работает не в режиме идеального смешения, а в переходном.
Необходимо учитывать, что возможности интенсификации процесса в полом реакторе в результате повышения давления ограничены: существует некоторое предельное значение Рпр, выше которого величина Пуд не изменяется [1]. Например, по результатам обработки экспериментальных данных 134] при L = 4,41, W = O получены [42] следующие значения РЩ}:
Наибольший практический интерес представляет интенсификация при повышении обоих упомянутых факторов (/со2 и Po так как в этом случае можно обеспечить хв = const и сохранить без изменения масштаб рецикла NH3 и CO2. Условие поддержания Xn = const, исходя из уравнений (11.40) и (11.42), можно сформулировать так:
Значения хв, полученные с помощью ЭВМ, могут на 1—2% отличаться от результатов расчетов, выполняемых вручную. Это связано с тем, что при пользовании ЭВМ сказываются погрешности аппроксимации ряда табличных данных (например, значений kc, Pnh3. pco2 и др.). Поэтому, с целью оценки надежности результатов расчетов, проведенных на ЭВМ для построения номограммы (рис. 11.11), были также вычислены свыше 40 значений хв по данным технологического режима ряда действующих цехов, охватывающим следующие интервалы параметров: tc = 186—193 °С;
tc, °С .
Лір, МПа
170 24,1
180 31,2
190 35,3
200 37,9
(11.43)
Рс = 18—23 МПа; L = 3,3—6,4; W = 0-1,1; <7Со2 = 170— 600 кг/(м3-ч). При сопоставлении результатов расчета с фактическими показателями работы действующих цехов в расчеты и номограмму была введена поправка (+1,4%), которая позволила сократить разницу между расчетными и фактическими значениями хв до 5% (абс). Учитывая колебания технологического режима, вероятные погрешности показаний приборов и результатов химических анализов в промышленных условиях, можно считать надежность расчетов удовлетворительной.
Значения хв при Р> 19 МПа и ?со2> 400 кг/(м3-ч) можно рассчитать двумя способами.
Первый способ. Для qc0 = 400 кг/(м3-ч) и P = 18,6 МПа находят x1 по рис. 11.11. Затем с помощью диаграммы на рис. 11.12 находят x2 для P = = 18,6 МПа и qcoi > 400 кг/(м3-ч). Наконец, определяют хв для qco^ >
>400 кг/(м3-ч) и Р> 19 МПа по уравнению xjx2 = (Р/18,6)1'77. Второй способ. Как и в первом способе, сначала находят x1. Затем по уравнению (П. 43) определяют P'v при котором для заданного значения 9СОг обеспечивается x1 = const. Наконец, по уравнению xjx1 = (Р/Р'2У'77 вычисляют хв.
Следует иметь в виду, что при P < 30 МПа и qcq; = const можно пользоваться уравнением x2Ix1 = (P-JPi)1'77 лишь при условии, что хв существенно отличается от х*.
Практически важной задачей является определение оптимального значения L, при котором достигается максимальная величина хв (при постоянных qc0, и Р). С увеличением L возрастает х*, что способствует повышению хв, но уменьшается"время пребывания сырья в колонне. Поэтому существует максимум хв и отвечающая этому максимуму оптимальная величина L. Исходя из уравнения (1.57), зависимость хв от L при W = O имеет следующий вид [331:
х -'"2M 1 Г(1+Zl)a і ' Ш44)
где хв выражено в долях единицы;
А = 1 ~ Х* ¦ 7= _^сРсмРс
На рис. 11.14 приведена кривая зависимости хв от L, вычисленная при условиях опытно-промышленного эксперимента, проведенного на действующей колонне объемом около 12 м3. Из рисунка видно, что уравнение (11.44) удовлетворительно воспроизводит опытные данные и может служить для вычисления оптимального значения L применительно к аппаратам идеального смешения.
0,70г
Рис. 11.14. Зависимость хв от L при /с = 190 0C1 Рс = 19 МПа, W=Q, qc0 = = 416,7 кг/(м3-ч), VK.c= 12 м3.
