Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
(Ш.5)
(III.6)
(ІІІ.7)
где 5,- — второй вириальный коэффициент компонента i; Vtm — мольный объем компонента в жидкой фазе; Nh X,- —мольные доли компонентов в газовой и жидкой фазах; R ¦— газовая постоянная; T—абсолютная температура; Tir—приведенная температура; 7\кр—критическая температура; P(-Kp — критическое давление; Mh р,-, —соответственно молекулярная масса, плотность и коэффициент расширения. Верхний индекс «штрих» относится к характеристикам при стандартной температуре.
Вычисленные значения lg/ Z^ были аппроксимированы в за-
Pl
висимости от XlT в виде уравнений [33]: для 70—140 0C
-H2O'
1995
1 H2O
для 70—99 0C
•4,140
'NH3
923,8
-2,8
' NH3
для 100—140 0C
'NH.
621
-¦-f —2,079
NH3
(Ш.
(III.9)
(ШЛО)
По результатам расчетов у,- получены следующие эмпирические уравнения (температурный интервал 100—140 °С) [33]:
1^nh3 =
__ -0,438X2COi
+ 0,450X2H10- Ю,0Хсо Хн.0
(^nh3 ~
-4.80XCOi + 3,74XHiO)2
(III.U
1SYh2O =
0,00859Х^,Нз-
- 3,3486X2CO2 -0,7058XNHsXCO2
(XHtO + 0.2675XNHi-l,283Xco>)2
(III.12)
С помощью этих уравнений, а также уравнения (III.3) можно вычислить JVnh3 и JVh2O, а ЛГС02 = 1 — (ЛГмн, + #н,о)-
На рис. III.5 приведен график зависимости между отношениями мольных концентраций NH3 и CO2 в паровой (Lr = Arnhs/iVco2) и жидкой (L т = = ^nh3/^co2) фазах, построенный по экспериментальным и расчетным данным [33]. Пунктирная линия соответствует азеотропной смеси (L1. = /_ж). Как видно из рис. 111.5, состав азеотропной смеси в тройной системе определяется только концентраций NH3 и CO2 (LHt); при 120, 130 и 140 0C Ln. соответственно равно 1,5, 2,0 и 3,0, т. е. с повышением T Lm увеличивается.
Используя дополнительно экспериментальные данные по фазовому равновесию в системе NH3—CO2—H2O в интервале температур 70—99 0C [33], авторы этой работы составили эмпирические уравнения, которые охватывают весь изученный температурный интервал (от 70 до 130 °С):
1.077XCOi+0,0839XHiO + Л0ХС
Рис. 111.5. Зависимость 1Г от 1ж при постоянной температуре:
/ — 393 К — в (вычисленные), О (измеренные); 2 — 403 К — О (вычисленные), О (измеренные); 3—413 К — О (измеренные).
отношением мольных
nh3 ¦
¦0,00349X2jh4
X
Здесь Ло== —3.094Л' — 0,7382 B0 = 1,637/)'
C0 = —0,2708/1'-f- 1,0934
1co2^h5o
¦3.694XCOi-2,887xHf0)2
+ вохсог
h2o ¦
-0,3464XNHj+l ,280XcO2)2
ї ,909 -
А' = 14,705
3143 T
5276
(при 70 — 95 °С) (при 95—130 °С)
(111.13)
(111.14)
(111.15)
(111.16)
(111.17)
(111.18) (III.19)
Судя по таблицам, помещенным в работах [33], результаты расчета по приведенным выше обобщенным уравнениям удовлетворительно согласуются не со всеми экспериментальными точками. К тому же число опытных данных, положенных в основу уравнений, весьма ограничено. Поэтому вопросы о возможностях использования обсуждаемых уравнений для расчета состава фаз системы NH3 —CO2—H2O и степени точности таких расчетов нуждаются в дополнительном изучении.
Уравнение для определения состава рециркулируемого раствора УАС
Использование ЭВМ для аппаратурно-технологиче-ских расчетов при проектировании производства карбамида, а также для оптимального управления действующими агрегатами требует совершенствования математической модели процесса с целью повышения надежности и точности расчетов. Полученное ранее уравнение [37] не отражает влияния температуры и давления в узле промывной колонны на состав рециркулируемого РУАС. Следует отметить, что, поскольку в производственных условиях интервал колебаний t и P сравнительно невелик, упомянутое уравнение, несмотря на приближенный характер, позволило осуществить ряд важных технологических расчетов. Недавно составлено [35] новое уравнение, учитывающее все необходимые параметры.
Как показывает сопоставление производственных данных с результатами лабораторных исследований, условия образования водного РУАС в промывной колонне таковы, что рециркули-руемый раствор по составу практически не отличается от раствора, насыщенного NH3 и CO2 при заданных t и Р.
Используя результаты обследования ряда действующих цехов и литературные данные, методом наименьших квадратов с помощью ЭЦВМ было найдено следующее уравнение для определения состава РУАС:
/ = — 0,1434да — 0,03462^ + 0.3468Р -+ 0,43771В2 + 1,104P-10~4 + 2,743
(111.20)
Рис. III.6. Зависимость / от w при P = 1,57 МПа и различных Т, К:
2 — 353; 3 — 358; 5 — 368; 6 — 373;
/ — 348; 4 — 363; 7 — 378.
где I, w —массовые соотношения NH3 : CO2 и H2O : CO2 в растворе, выходящем из узла промывной колонны.
Уравнение выведено исходя из 127 вариантов состава рецнр-кулируемого раствора, г = 0,995; о = 0,04 доли ед. Исходные данные, положенные в основу уравнения, охватывают следующие интервалы параметров: / 75—110 0C; P -^- 1,37—1,77 МПа; w =¦ - 0,45-1,30.
Для быстрого определения состава раствора без использования вычислительных средств предназначена приведенная на рис. III.6 диаграмма, которая построена для P = 1,57 МПа. При других давлениях кроме диаграммы следует применять простое соотношение: / = /д + 0,3468 (P —1,57), где 1Я —величина, найденная по диаграмме.
