Методические рекомендации по выполнению расчета.

Для вариантов расчета 1 и 2 конечным продуктом является метанол-сырец, для вариантов 3 и 4 – метанол-ректификат.

Метанол- сырец в своем составе содержит: метанол-ректификат, диметиловый эфир, бутиловый спирт и воду.

Свежий синтез-газ состоит из H₂, CO, CH₄.

Для вариантов 1,2,5 и 6, где конечным продуктом является метанол-сырец, структурная блок-схема процесса должна состоять из 3 блоков: блока смешения, блока синтеза, блока конденсации и сепарации.

Для вариантов 3, 4, 7 и 8, где конечным продуктом является метанол-ректификат, структурная блок-схема процесса должна состоять из 4 блоков. К вышеперечисленным добавляется блок ректификации, в котором проводят разделение жидких продуктов.

19

Количества газовых потоков целесообразно выражать в киломолях.

По первому блоку- смешение- составляют балансовые уравнения по CO и H₂ . Для вариантов 1-4 составляют базисное уравнение по свежему синтез газу, поступающему в систему. Количество CO и H₂ в свежем синтез-газе должно быть равно количеству CO и H₂, затраченным по реакциям 1-3 и количеству CO и H₂, теряемому с отдувкой. Так как в реакциях 1-3 соотношение CO: H₂ =1:2, то количество киломолей прореагировавшего водорода выражают как удвоенное количество киломолей прореагировавшего CO.

По второму блоку – синтез- составляют балансовые уравнения по метанолу, диэтиловому эфиру, бутанолу, воде, учитывая степень конверсии CO, селективность и стехиометрические коэффициенты в уравнениях 1-3, и балансовое уравнение по CO с учетом конверсии. Для вариантов 5-8 составляют базисные уравнения.

Для третьего блока – конденсация и сепарация составляют балансовое уравнения по инертам. Количество инертов, поступающих со свежим газом должно быть равно колическтву инертов, удаляемых из системы с продувочными газами. Для вариантов 1,2,5 и 6 составляют уравнение по метанолу-сырцу.

Для вариантов 3, 4, 7 и 8 по четвертому блоку-ректификация- составляют уравнения по жидким продуктам.

Задание 8. Производство аммиака.

Аммиак ключевой продукт для получения многочисленных азотосодержащих веществ, применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и быту.

На основе аммиака в настоящее время производятся практически все соединения азота. Аммиак используют в производстве азотной кислоты, карбамида, нитратов аммония, сульфата аммония, карбоната аммония, жидких минеральных удобрений и т.д.

Сырьем в производстве аммиака является азотоводородная смесь (АВС) стехиометрического состава N₂ : H₂ = 1:3.

Производство аммиака основано на реакции:

N₂ + 3H₂ = 2NH₃

Характеристика процесса: простой, обратимый, несмещенный, экзотермический, гетерогенно-каталитический.

Процесс проводят на железных катализаторах при температуре 400-500⁰С и давлении 30 МПа.

20

Для увеличения степени использования сырья реализуется рецикл, т.е. после удаления образовавшегося аммиака непрореагировавшая АВС возвращается в процесс. Так как в свежей АВС присутствуют инерты (СН₄), во избежании их накопления в циркуляционных газах проводят отдувку, с таким расчетом, чтобы количество поступающих со свежим газом инертов было равно количеству инертов удаляемых с продувочными газами.