Instalație de Separare a CO2 din Amestecul de Gaze Utilizate la Sinteza NH3

Capitolul 1: DEFINIREA TEMEI DE PROIECT

Sa se dimensioneze o instalatie de separare si recuperare a CO2 din amestecul de gaze utilizat la sinteza NH3. Instalatia va functiona in urmatoarele conditii:

• n = 10

• Debitul volumetric de gaze GV,g= 800+10n (m3/h) = 900 m3/h

• Compozitia amestecului de gaze la intrarea in instalatie (fractii molare):

• Temperatura amestecului de gaze la intrarea în instalatie:

ti,g=160-n (oC)=150(oC)

• Absorbtia CO2 are loc la 25 oC (temperatura gazelor la iesirea din schimbator) şi 15 barri( 15x105 N/m2)

• Tipul absorbantului: apa recirculata de la coloana de desorbtie

• Gradul de recuperare al CO2 din amestecul de gaze este

η= 0,97-0,1*n (%) = 0,96%

• Debitul de lichid absorbant utilizat este cel rezultat din calculul de optimizare a volumului coloanei de absorbtie

• Tipul schimbatorului de caldura utilizat la racirea gazelor: schimbator de caldura cu patru treceri fara sicane

• Agentul de racire: apa de puţ cu temperatura de intrare ti,a=15 oC si temperatura de iesire te,a=30 o C

• Tipul coloanei de absorbtie: coloana cu talere sita

• Agentul de desorbtie: aerul atmosferic

• Presiunea in coloana de desorbtie: 1 barr (105 N/m2)

• Aerul de desorbtie are continutul de CO2 egal cu cel existent în atmosfera

• Randamentul de desorbtie este de 98% si temperatura de desorbtie td=20 oC

Capitolul 2.CONSIDERATII GENERALE PRIVIND SINTEZA

AMONIACULUI SI RECUPERAREA CO2

Importanta NH3 : Dintre compusii anorganici cu azot, NH3 prezinta o importanta deosebita, datorita numeroaselor sale utilizari, si anume : materie prima la fabricarea ingrasamintelor, in industria sodei prin procedeul Solvey, in industria colorantilor si a fibrelor sintetice, in industria frigorifica, in industria petroliera etc.

La sfirsitul sec. al XIX – lea s-a realizat sinteza NH3, un rol deosebit in realizarea tehnica revenind lui Karl Bosh. In anul 1913 apare prima instalatie de NH3 sintetic in Europa, gazul de sinteza fiind obtinut din gazul mixt de generator.

Necesitatea procesului ciclic. Cand o anumita cantitate de gaze trece o singura data peste catalizator, atunci numai o fractiune din hidrogen si azot poate fi transformat in NH3. De aici rezulta necesitatea recircularii in coloana de absorbtie a gazelor neconvertite din care s-a separat NH3 format, adica cu alte cuvinte folosirea unui procedeu ciclic. Aceasta functionare ciclica este caracteristica pentru toate sistemele de sinteza a amoniacului folosite in prezent.

Separarea amoniacului format de gazele neconvertite se face astazi de obicei prin condensare. Tensiunea vaporilor puri de amoniac la temperaturi realizabile prin racire cu apa, este insa considerabila. Cand se examineaza mai atent, trebuie sa se tina seama si de abaterea tensiunii partiale a amoniacului de la tensiunea vaporilor de amoniac puri. Cu cat presiunea de serviciu a instalatiei este mai inalta cu atata continutul rezidual de amoniac sub forma de vapori dupa racirea in conditii de racire date, este mai redus. O condensare suficient de mare prin racire exclusiv cu apa, poate fi realizata economic la o presiune de peste 350 at. La presiuni de serviciu mai reduse trebuie sa se foloseasca de obicei alte mijloace de racire.

Schema tehnologica de recuperare a CO2

Capitolul 3. PROPRIETATILE FIZICE ALE SUBSTANTEI CE INTERVIN IN

PROCESUL TEHNOLOGIC SI RELATII DE MEDIERE

A ACESTORA

Date de literatura ce permit calculul proprietatilor

Pentru a utiliza proprietatile amestecului in diferitele forme, exista o serie de date ce prezinta corelatiile dintre acestea. Dintre acestea amintim:

Greutatea specifica (greutatea unitatii de volum) γ şi densitatea (masa unitatii de volum) ρ, sunt legate prin relatia:

in care g = 9,81 m/s2 este acceleratia caderii libere.

Densitatea relativa d este raportul dintre densitatea (sau greutatea) pentru o substanta şi densitatea (greutatea specifică) a apei:

Densitatea unui amestec de lichide, la amestecarea carora nu se produc variatii importante fizico-chimice, se poate calcula, cu aproximatie, cu luarea in consideratie ca volumul amestecului este egal cu suna volumelor componentilor, cu formula: