Qaytar kimyo-texnologik jarayonlar moddiy kirim-chiqim hisoblarini tuzish

Qaytar kimyo-texnologik jarayonlar moddiy kirim-chiqim hisoblarini tuzish.
№5 Masala.
A =98% SN4 va 2%(h)N2 dan iborat tabiiy gaz elektrokreking apparatdan chiqayotgan tarkibida v = 15%(h) S2N2 bordir. qо‘shimcha reaksiyalarni e’tiborga olmagan xolad g = 1000m3 yuqorida keltirilgan tarkibdagi tabiiy gaz elektrokreking jarayoni moddiy kirim-chiqim yakuni tuzilsin.
Yechim: Gaz holatdagi uglevodorodlardan, asosan metandan atsetilan olish 16000S haroratda Quyidagi reaksiya bО‘yicha amalga oshiriladi:
2SN4 S2N2 + 3N2 – 380 kDj
Jarayon elektrli О‘choQlarda, tabiiy gazni chiQimini 1000 m/sekbО‘lganda ketadi.
Dastlabki, ya’ni reaksiyadan avval, g = 1000m3 tabiiy gazda d = 980m3 SN4 va ye = 20m3 N2 bordir. Reaksiya jami о‘zgarishi, ya’ni oshishi bilan ketayapti, ya’ni 2 hajm xomashedan 4 hajm reaksiya maxsulot (S2N2 + N2) hosil bО‘ldai. Reaksiya tо‘liq ketganda maxsuliy aralashma (S2N2 = N2)ni, ¼ qismini, ya’ni 25% (h) ni atsetilen S2N2 toshkil qilish kerak.
Ammo, masala shartiga kura, maxsuliy gaz aralashmasida atsetilen 15% (h)ni toshkil etsa, bu degan suz – metanni parchalash reaksiyasi tо‘liq ketmas ekan.
Masalani yechish uchun, metanni reaksiyaga kirishgan qismini Xm3 bilan belgilaymiz. U vaqtda о‘choqdan chiqayotgan gaz aralashmasini tarkibini belgilash mumkin:
SN4 = 980 – x = d – x
C2 H2 = x/2 m3
N2 = 3x/2 m3
N2 = 20m3
Jami V = (1000 + x)m3 = (d + e +x)m3
Masalani shartiga kura, о‘choqdan chiqayotgan gaz tarkibiga 15% (h) atsetilen bordir. U vaqtda
Bu tenglamadan:
50x = 15000 + 15x; 35x = 15000; x = 430m3 SN4 reaksiyaga kirishgan ekan. Endi reaksiyadan keyin xosil bО‘lgan gaz aralashmasi hajmini topamiz:
SN4 = d – x = 980 –x = 980 – 430 = 550 m3
C2H2 = x/2 = 430/2 = 215m3
N2 = 3x/2 = 1,5*430 = 645 m3
N2 = 20 m3
Jami: 1430 m3
Bu komponentlar hajmiy % tarkibini aniqlaymiz:
1430 m3 aralashma - 100% (h)
215m3 = S2N2 - g% (h) =
1430m3 aralashma - 100% (h)
550m3 SN4 - K% (h)= (h)
1430 m3 aralashma - 100%
645 m3 N2 - L = (h)
1430m3 aralashma - 100% (h)
20m3 N2 - M% = (h) N2
Reaksiyaga kirishuvchi va xosil buluvchi moddalar oG‘irliklarini aniqlaymiz.
mCH4 = CH4
mN2 = N2
jami: 695 + 25 = 720kg
m =
m = H2
m = C2H2
m = N2
Jami = 388+248+58+1,5=719kg. Olingan natijalarni jadvalga о‘tkazamiz.
№
|
Kirim
|
M3
|
kg
|
%
(h)
|
№
|
ChiQim
|
M3
|
kg
|
% (h)
|
1.
|
Metan SN4
|
980
|
695
|
98
|
1
|
Atsetilen S2N2
|
215
|
248
|
15,0
|
2.
|
Azot N2
|
20
|
25
|
2
|
2
3
4
|
Metan SN4
Vodorod N2
Azot N2
|
550
645
20
|
388
58
25
|
38,5
45,0
1,5
|
Jami
|
1000
|
720
|
100
|
Jami
|
1430
|
719
|
100
|
Rektifikatsiya kollonasining texnologik hisobi
Qurilmaninig ishlab shiqarish unimdorligi.
Yillik ishlab chiqarish.
Kunlik ishlab chiqarish.
Soatlik ishlab chiqarish.
Sekundlik ishlab chiqarish.
d)
Qurilmaning tasnifi.
Diametri D=4m
Balandligi H= 45,9 m
Chambarakli likoblar soni -60 dona
Likoblar orasidagi masofa
Yoqorisidagi harorat T ust=331 K (58oC)
Ostki qismidagi T ost=383 K (110oC)
Bosim P =20×105 Pa
Konponentlarning mol sarfi.
Quruq gaz (metan, etan)
(C3H8)
(C4H10)
(C4H10)
C5 va yoqori fraksiya (C5 va yoqori)
Umumiy molyar soni.
Komponentlarning molyar konsentratsiyasi.
Komponentlarning massali konsentratsiyasi.
245+ 0,146+0,368+0,193=1,00
Tо‘yinmagan gaz molekulyar massasi. (katalitik reforming gazi)
Teb=357 K (84oC) va P=20 kPa da aniqlanadi.
=10×105 Pa
P2=13×105 Pa
P3=17×105 Pa
P4=21×105 Pa
C5 va yoqori fraksiya P5=25×105 Pa
Haydalgan mol hissasi e= 0,214 deb qabul qilingan va kolonnadagi separatsiya qismiga suyoq fazali tarkibni aniqlaymiz.
Bu erda X0—molyar konsentratsiya, P-bug‘lar tarangligi, P—kolonnadagi absolyut bosim
Y-M
Y-M
Y-M
CY-M
Suyoq fraksiyaning mol sonlari
NC=N(1-ye1); kmol/sek
NC=0,3408(1-0,214)=0,267; kmol/sek
Har bir komponentining mol soni.
N1=NC×X1
N1=0,267×0,1422=0,0379 kmol/sek
N2=0,267×0,2694=0,0719 kmol/sek
N3=0,267×0,1230=0,0328 kmol/sek
N4=0,267×0,3065=0,0818 kmol/sek
N5=0,267×0,1356=0,0362 kmol/sek
Suyoq fazaning о‘rtacha molekulyar massasi:
Suyuq fazaning massasi sarfi
G= MC×NC
G1= 48,85×0,0379=1,851415 m/s
G2= 48,85×0,0719=3,512m/s
G3= 48,85×0,0328=1,602 m/s
G4= 48,85×0,0818=3,995m/s
G5= 48,85×0,0362=1,768m/s
Suyuq fazaning va gaz fazaning massali sarfi,
Kolonnaning issiqlik balansi.
Issqlik kolonnalari orqali kiradigan issqliq.
Qkir =6200,58-5277,93 =922,62 kVt
Qkir = Q[ ] bundan
g
Kolonnaning uch qismida gazlarning sarf hazmi hisoblanadi.
Bundan ustki likoda
Gi =1,995 m/sek –ustki gazning sarfi
Mi = 16 kg/mol –quruq gazning molekulyar massasi,
T=331oK (58oC) –kolonnaning ustki harorati,
P = 20×105 Pa –apparatdagi bosim
Kolonnaning evoparatsion qismi,
Gi =4,274 kg/s evoporatsion qismida gazning sarfi
T= 357oK (84oC) - kolonnaning evoporatsion qismida harorat.
Mi= 44 m/mol –propanning molekulyar massasi.
P=20×105 Pa –qurulmadagi bosim
Kolonnaning ostki qismi.
G1=19,042 m/s –kolonnaning ostki qismidagi gazning sarfi
T= 383oK (110oC) - kolonnaning ostki qismi harorati
Mi= 72 m/mol –C5 va yuqori fraksiya molekulyar massasi,
P=20×105 Pa –kolonnaning bosimi
Hisoblangan qismlarda gazning zichligi
G= 1,995 m/s –ustki qismdagi gazlarning umumiy miqdori,
V=0,168 m3/s - ustki qismdagi gazlarning umumiy sarfi
-Yevoporatsion qismi.
G=4,274 m/s evaporatsion qismida gazning sarflangan massasi
V= 0,142 m3/s -evaporatsion qismidagi gazning hajmiy sarfi.
Kolonnaning ostki qismi.
G=19,042 m/s— Kolonnaning ostki qismidagi gazning sarflangan massaski.
V=0,416 m3/s –ostki qimdagi gazning hajmiy sarfi.
Hisoblanadigan qismdagi suyuqlikning zichligi.
bunda
Kolonnaning ustki qismida.
suyuqlikning nisbiy zichligi; zichligning haroratli tuzatishi
Kolonnaning evopoatsion qismidagi zichligi.
suyuqlikning nisbiy zichligi; zichligning haroratli tuzatishi
Kolonnaning ostki qismi.
suyuqlikning nisbiy zichligi; zichligning haroratli tuzatishi
Likobchalar orasidagi masofa.
Ruxsat berilgan tezlik quyidagicha aniqlanadi. N=1300 likobchalar va colonna qо‘llaniladigan bug‘ning koeffitsiyenti. ustki likobchadagi gazning zichligi.
Evoporatsion qismda.
Kolonnaning kundalang qismi maydoni
bu erda d=4 m kolonna diametri
Gazlarning hajmiy tezligi.
m/s bu yerda V=0,168 m2/s—kolonnaning ustki likobchalaridan gazlarning hajmiy sarfi.
--kolonna kо‘ndalang kesim yuzi.
V=0,142 m2/s –evoporatsion qismdagi gazlarning hajmiy sarfi.
V=0,416 m2/s –kolonna likobcha ostidagi gazlarning hajmiy sarfi.
Suyuq fazaning hajmiy sarfi.
bu erda G=12,746m/s—kolonna ustki likoblaridagi suyoqlikning evoporatsion qismidagi zichligi.
- suyuqlik evoporatsion qismidagi gazning zichligi.
Bu erda --ostki likobdagi gaz zichligi.
0,196 m/s
suyuqlikning haqiqiy hajmi.
; m/s S2=1,2 m2
V=0,0235 m2/s—ustki likobdagi suyuqlikning hajmiy sarfi.
S2=1,2 m2 –tutish asboblari bilan
Evoporatsion qism.
V=0,0102 m3/c—evoporatsion qismdagi suyuq fazaning hajmiy sarfi.
S2=1,2 m2
|