Получение синтез газа

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Февраля 2012 в 13:37, курсовая работа

Краткое описание

Мета роботи: розглянути та порівняти конвертори природного газу для отримання АВС, яка надалі експлуатується для синтезу аміаку. Також порівняти технологічні схеми виробництва і розрахувати конвертор другої ступені .

Содержание работы

Вступ ……………………………….………………...….………….…4
1. Загальна частина……………………………………….………....….……5
1.1 Характеристика вихідних матеріалів та готової продукції…………….4
1.2 Аналітичний огляд літератури……….…………….....................…….....7
1.2.1. Фізико-хімічні основи виробництва продукції………..……..….. 9
1.2.2. Порівняльний аналіз існуючих варіантів технологічних схем………………………………………………………………………...13
1.2.3. Порівняльний аналіз існуючих варіантів конструкцій апарата, що проектується..……..…………………………………………...………......27
1.3. Обґрунтування вибору конструкції апарата, що проектується…....31
1.4. Норми технологічного режиму…………………………….…..………..33
2. Спеціальна частина………………………………………………………...33
2.1. Матеріальні розрахунки…...…………………………...…………....33
2.2. Теплові розрахунки…………………………….…..………………..39
2.3. Технологічні розрахунки…………………………………………….43
2.3.1. Розрахунки елементів конструкції………………………....39
3. Охорона праці…………………………………………………..….….....…47
4. Охорона навколишнього середовища……………………………….....…49
5. Висновки………………...………………………………………..…….…..51
6. Список рекомендованої літератури……………………………..………52

Содержимое работы - 1 файл

Курсовая робота(ПЗ).docx

— 648.33 Кб (Скачать файл)

Для СН4 +0,5О2→СО+2Н2 :

∆H298=2*∆H(СО)+2*∆H(Н2)-0,5*∆H(О2)- ∆H(СН4);

∆H298=35650 Дж.

Для С2Н6+3,5О2→2СО2 +3Н2О:

∆H298=2*∆H(СО2)+3*∆H(Н2О)-3,5*∆H(О2)- ∆H(С2Н6);

∆H298=-1427870 Дж.

∆а*t+∆b/2*t2+∆c/3*t3+∆d/4*t4-∆c’/2()

∆Ht=∆H298 +∆а(T2-T1)+ ∆b/2(-)+ ∆c/3(-)+∆d/4()- ∆c’();


∆H853=-5966173327 Дж.;

∆H1093=-5165017059 Дж.;

∑∆Ht=-11131190386 Дж.;

Загальний прихід тепла, знаючи, що Q=-∆H:

Qпр.= Qфіз - ∆H853 - ∆H1093;

Qпр.= 1,99052*1012+5966173327+5165017059=2,00165*1012 Дж/год.

 

 

Витрати тепла:

1.Фізичне тепло паро-газової суміші виділяється при температурі 1093К:

Qвитр.=(4339,25*72,79695+2470455*32,53711+15709,29*53,3067+2888518*32,85279+70865893*30,8852+327246,3*41,73365+509016,9*34,8497+31323,97*20,76)*1093=2,58672*1012 Дж/год.

 

2.Тепло, яке забране обичайкою конвертора:

Qоб.= Qвитр.- Qпр.= 2,58672*1012 - 2,00165*1012=5,85069*1011 Дж./год., відповідно тепло ПГС буде перераховано:

Q= Qвитр.- Qоб.= 2,58672*1012 - 5,85069*1011=2,00165*1012 Дж./год.

Данні теплового балансу  занесені у нижче розташовану  таблицю 7.

Таблиця 7 – Тепловий баланс.

Прихід

Витрати

Речовина

Q, Дж/год.

речовина

Q, Дж/год.

ПГС

1,99052*1012

ПГС

2,00165*1012

Тепло реакцій

11131190386

   

всього

2,00165*1012

всього

2,00165*1012


 

 

2.3. Технологічні розрахунки

2.3.3 Розрахунки  елементів конструкції апарату.

Розрахунок опори апарату.

Умови розрахунку: розрахувати  основні розміри опори для  вертикального з циліндричним днищем апарату,який підвішаний на чотирьох лапах за наступними вихідними даними: навантаження однією лапою G=0,1Мн; матеріал корпусу апарату і лап – сталь(δид.= δсд.=120 Мн/м2); число ребер у лапі z=2; вишипна реакція опор=0,25м; приймемо що лапи опираються на дерев’яні підкладки(gд.=2 Мн/м2). Товщина стінки корпуса апарату S=20мм. (Ск=2мм), діаметр корпуса D=3,7м.

Розрахунок.

Приймемо відношення витісної реакції лапи до висоти ребра h=l/0.5=0.25/0.5=0.5м

Розрахункову товщину  ребра лапи при k=0.6, знайдемо за формулою:

, де

G – навантаження на одну опору (Мн.);

k – коефіцієнт, який залежить від співвідношення ;

z – кількість ребер в опорі;


l – вишипна реакція опори;

=6,2мм;

Відношення l/13=0,25/13=0,192 >, тому зменшемо коефіцієнт k до 0,275, при якому по графіку співвідношення = 22. Перерахуємо

Додаємо з урахуванням  на корозію  товщину ребра  Вибираємо довжину опорної плити лапи l1=0,23м., а товщину її s=16 мм.

Ширина опорної плити  лапи:

b’= G/ l1* gд.=0,1/0,23*2=0,218м.,

нехай b’=0,22м.

Ребра приварюються до корпусу  суцільним круговим швом з катетом  hш.=8 мм. Загальна довжина зварного шву:

Lш.=4(h+s)-4(0,5+0,016)=2,06м.

Міцність зварного шару при  τсд.=80 Мн/м2 перевіряємо по формулі:

G=0,1Мн<0,7 Lш.* hш.* τсд.=0,7*2,06*0,006*80=0,925 Мн., тобто міцність шву можна вважати забезпеченим.

Прийнявши, що b=B і h=H, знайдемо моментальну напругу стискання в корпусі апарату в місті приєднання до нього лап. Спершу знайдемо значення параметрів:

β1= B/D=0,22/3,7=0,059; β2= H/D=0,5/3,7=0,13;

 

B/ H=0,22/0,5=0,44;

Момент від реакції  опори, який діє на лапу при розрахунковому плечі l’=0,15м.,

Ми.= G* l’=0,1*0,015 (Мн*м);

За графіком знайдемо значення коефіцієнтів К: для B/H=0,44 і ; Км=1,02, Кк=1,06;

Параметри β для знаходження  моментів, діючих на корпус, знаходимо  по формулі:

β22 = Км *


а для знаходження кільцевих  моментів:

 

По графіку при β22= і , знайдемо параметр , звідси

По графіку при =0,1058 і знайдемо параметр , звідси знайдемо :

=

Параметри для знаходження сил, діючих на корпус, знаходимо по формулі:

==0,099;

По графіку знаходимо  значення коефіцієнтів К: для B/H=0,44 і ; Км=0,68,


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для β22 і по графіку знайдемо значення =4; Для =0,1058 і значення звідси знайдемо

 Км

=0,047

Загальна напруга стискання  в корпусі апарата при товщині  стінки в місці приєднання лапи знайдемо:

  • в меридіальному напрямку по формулі:

+=69,223

  • в кільцевому напрямку по формулі:

=+

Обидва показника напруги  менше за допустимий, тобто лапа може бути застосована без накладки – ребра приварюються до корпусу.

Розрахунок основних розмірів апарату.

Висота та діаметр робочої частини апарата розраховується за допомого програми MathCad та функції Minimize, прийнявши Vkat.=38 м3, за наступною формулою:

V(r,h) =П*r2*h;

Початкові приближення підбиралися на основі того, що співвідношення висоти і діаметра =1:1.


Отримали: h=3.6 м; D=3.6.

 

3.Охорона праці

Техніка безпеки


У виробництві аміаку використовують горючі і токсичні речовини. Горючі речовини з повітрям і киснем утворюють  вибухонебезпечні суміші, тому виробництво аміаку відноситься до категорії пожежо і вибухонебезпечних.

 Метан (і інші граничні вуглеводні) — безбарвний горючий газ без запаху. Межі взриваємості   з   повітрям 4,9—15,4 об'єми. %, з киснем — 5,1—61 об'єми. Температура самозаймання 5370С. У великих концентраціях надає наркотичну дію. Застосовується ізолюючий протигаз.

Водень — безбарвний, горючий газ без запаху. З повітрям і киснем утворює вибухонебезпечні суміші. Межі взриваємості з повітрям 4—75 (об’ємні  %), з киснем — 4— 94 (об’ємні %). Температура самозаймання 510 °С. Суміш Н2—02 в об'ємному співвідношенні 2 : 1 називається гримучим газом. Токсична дія на організм практично не надає. При роботі в атмосфері з високим вмістом водню (концентрація кисню не більше 16%) застосовують ізолюючі протигази (кисневі або шлангові).

Кисень — безбарвний негорючий, але такий, що активно підтримує горіння, газ без запаху. З горючими газами, парами горючих рідин утворює вибухонебезпечні суміші. Одяг, насичений газоподібним киснем, запалав від будь-якого джерела вогню, а промаслений одяг в середовищі кисню займається. Рідкий кисень надзвичайно небезпечний, оскільки при контакті з органічними речовинами утворює вибухонебезпечні суміші.


 Оксид вуглецю —  безбарвний горючий газ без запаху; утворює стійкі з'єднання з гемоглобіном крові, при цьому кров втрачає здатність поглинати кисень, з'являється кисневе голодування, а потім задуха. Межі вибухонебезпечності з повітрям 12,5—74 об’ємн. %, з киснем—15,5—94

(об’ємні %); температура самозаймання 610°С. Для роботи в атмосфері, що містить З, застосовують протигаз, що фільтрує, мазкі З.

Аміак — безбарвний горючий газ, володіє різким запахом, токсичний, викликає гостре роздратування і набряк слизистих оболонок, задуху. При попаданні на шкіру рідкий аміак викликає опіки. Межі взриваємості з повітрям 15— 28 об’ємн.%, з киснем — 1.5—79 об’ємн.%. Температура самозаймання 650 °С. Застосовується протигаз, що фільтрує, мазкі КД або М.

Моноетаноламін — безбарвна масляниста горюча рідина із запахом аміаку. Пари аміну утворюють з повітрям і киснем вибухонебезпечні суміші, при попаданні на шкіру викликають її роздратування; небезпечне попадання етаноламінів в очі. При роботі необхідно користуватися гумовими рукавичками, фартухом і окулярами.

Застосування високого тиску  і температур збільшує можливість появи  нещільності в устаткуванні і  попадання реакційних   газів   у   виробничі   приміщення.

Більшість будівель і споруд цього виробництва по ступеню  пожежонебезпечні віднесена до категорії А, а по класифікації вибухонебезпечних приміщень і зовнішніх установок до класу В-1а і В-1г.


До роботи у виробництві  аміаку допускається спеціально підготовлений  персонал після перевірки знань  ним робочих інструкцій і інструкцій по техніці безпеки, промисловій  санітарії і протипожежним заходам. Персонал повинен уміти надати першу  допомогу при отруєннях і поразках електричним струмом. Працювати  дозволяється лише на устаткуванні, що справно діє, оснащеному правильно  відрегульованими системами КІП і автоматизації, системами сигналізації і блокування, а також всіма запобіжними пристроями.

 Не дозволяється проводити  ремонт машин і передач на  ходу, а також обтирати і змащувати  рухомі частини за відсутності  пристосувань, що забезпечують безпеку  цих операцій. Всі рухомі частини  устаткування, що обертаються, повинні  мати огорожу. Електродвигуни, машини, апарати і комунікації, на яких  можливе накопичення статичної  електрики, повинні бути заземлені.  Легкозаймисті речовини (масла, обтиральні  матеріали і ін.) повинні зберігатися  в спеціально відведених місцях, в особливій тарі і в кількостях, що не перевищують встановлені.

При роботі агрегатів розділення повітря ретельно контролюють зміст  ацетилену в повітрі, не допускається робота при його концентрації, вище допустимій. При роботі агрегатів  розділення коксового газу не допускається вміст N0 в газі більш допустимого, а також у випадку, якщо досягнутий зміст N0, що пройшов через агрегат розділення, що допускається.

Що всі працюють на установці  повинні мати протигази, що фільтрують. Ремонт комунікацій з рідким аміаком, а також наповнення залізничних  і автомобільних цистерн рідким аміаком і водним аміакоповинен проводитися персоналом, одягненим в захисні костюми, гумові чоботи і рукавички, і в протигазах.

 

4. Охорона навколишнього  середовища

Великотоннажне виготовлення аміаку характеризують такі викиди в  навколишнє середовище:

  1. газові, які містять в своєму складі аміак, оксиди азоту та вуглецю та інші гази
  2. стічні води, які складаються з конденсату. Продуктів промивки реакторів та систем охолодження


  1. низько потенціальна кислота.

Відносна концентрація токсичних  домішок виробництва аміаку в  вигляді оксиду вуглецю та оксидів  азоту в відходящих газах невисока, але для знищення навіть незначних викидів розробляються спеціальні заходи. Повне виключення токсичних відходів можливо при використанні каталітичної очистки в присутності газу- відновника, коли відбувається відновлення оксидів азоту до елементарного азоту.

В результаті повітряного  охолодження та заміни поршневих  компресорів турбокомпресорами  значно зменшилась потрібність води на     1 т аміаку, що призвело до значного зниження кількості стічних вод (приблизно в 50 раз).

Низько потенціальну теплоту  вдається утилізувати підвищенням  її потенціалу; це досягається вводом деякої кількості високо потенціальної  теплоти. Але цей шлях отримання  механічної енергії пов’язаний з  збільшенням забрудненості повітряного  басейну димовими газами.

Одним з способів зменшення  викидів та підвищення ефективності виготовлення аміаку є застосування енергетично технологічної схеми  з паро газовим циклом, в якому  в якості робочої теплоти використовується не тільки теплота водяного пару, а  і  продуктів згорання палива.

  • Висновки

  • В проекті було показано,що АВС, яка використовується для виробництва NH3, грає велике значення, адже аміак використовується в багатьох галузях промисловості та особливо в розвитку сільськогосподарських культур.

    Розглянуті фізико-хімічні  основи процесу, вибрана та описана  технологічна схема, виконані матеріальні, теплові та технологічні розрахунки конвертора природного газу. В технологічних розрахунках були розраховані опори апарату.

     Також  розглянуті питання охорони навколишнього середовища від промислових забруднень та розроблені заходи, що дозволяють зменшити шкідливі викиди в навколишнє середовище.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    Список використаної літератури

    Информация о работе Получение синтез газа