Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Объемная скорость подачи сырья



Аналитический обзор

Сущность процесса

При каталитической полимеризации олефинов происходит соединение двух или нескольких молекул с образованием углеводородов, имеющих кратный молекулярный вес по сравнению с исходным олефином. В настоящее время процесс каталитической полимеризации оле­финов с получением полимердистиллята, представляющего собой смесь жидких разветвленных углеводородов С612 применяется в основном для следующих целей: - для производства алкилфенольных присадок (моющие присадки реактивных топлив);

- как компонент автобензинов;

- при выработке сульфанола (активный компонент присадок к воде, вводимой в пласт нефти, для облегчения ее добычи).

 

Механизм реакции

Полимеризация олефинов под влиянием фосфорной кислоты проходит по карбоний-йонному механизму. Донором протонов является фосфорная кислота:

Н3РО4 « Н+ + Н2РО4

Йон карбония (бутилкарбоний-йон) образуется в результате присоединения к олефину (бутилену) протона фосфорной кислоты.

 

При полимеризации изобутилена под действием фосфорной кислоты возможно образование любого из углеводородов, имеющих один из трех углеродных скелетов:

В действительности образуются только диизобутилены, имеющие углеродный скелет I. Полимеризация изобутилена начинается с присоединения протона к молекуле олефина. Протон может присоединиться как к углеродному атому метильной группы, так и к центральному углеродному атому

Реакция а будет идти значительно быстрее реакции б. Это следует , во-первых, изхарактера полярной двойной связи изобутилена:

Так как местом наибольшей электронной плотности в нереагирующей молекуле является углерод метиленовой группы, то приближение к нему протона Н+ облегчено. С другой стороны, из двух промежуточно образующихся катионов (а) и (б) меньшей энергией обладает катион (а), потому что в катионе (а) положительный заряд может отчасти «погашен» смещением σ-электронов девяти С-Н связей:

В результате этого положительный заряд почти полностью локализован на углеродном атоме метиленовой группы, что и является причиной большей энергии катиона (б) сравнительно с катионом (а). Таким образом и статические и динамические факторы благоприятствуют присоединению протона к метильной группе. Образующийся в результате этого катион (СН3)3С+ присоединяется к метильной группе второй молекулы изобутилена. Получившийся при этом катион может реагировать с очередной молекулой изобутилена, давая катион триизобутилена, или, отщепив протон, дать один из двух изомерных диизобутиленов:

 

Химизм реакции

Основные реакции, протекающие в реакторе:

Полимеризация изобутилена с образованием диизобутиленов (2,4,4 триметилпентен-1)

СН3 СН3

½ ½

СН3 – С =СН2 + СН3 – С= СН2 → СН3 – С - СН2-С = СН3

½ ½ ½

СН3 СН3 СН3

Полимеризация бутиленов:

с образованием 3,4 диметилгексена-1

СН3

½

СН3–СН2-СН=СН2 + СН3–СН2-СН=СН2 → CH2=CH-CН-CH–СН2-CH3

½

СН3

с образованием 3 метилгептена-2

СН3

½

СН3–СН2-СН=СН2 + СН3–СН=СН-СН2 → CH3 -CH2=C-CН-CH–СН2-CH3

 

Полимеризация пропилена: с образованием 3,3-диметилбутена-1:

СН3

½ СН3-СН=СН2+ СН3-СН=СН2 →CH2=CH-C-CH3 ½ СН3

с образованием гексена-1

СН3-СН=СН2+ СН3-СН=СН2 → CH2=CH-CH2-CH2-CH2-CH3

 

Кроме того, протекают побочные реакции:

Гидрополимеризация, которая протекает при температуре выше 240 °С. Помимо олефиновых олигомеров образуется значи­тельное количество насыщенных углеводородов — парафинов, циклопарафинов, ароматических углеводородов и незначительное ко­личество ди- и полиолефинов.

R+ + СН3-СН-СН=СН-СН3 → СН3+- СН=СН-СН3 +RH

½ ½

СН3 СН3

 

СН3+-СН=СН-СН3 → СН2=С-СН=СН-СН3 + Н+

½ ½

СН3 СН3

 

Сополимеризация, при которой конечными продуктами являются непредельные углеводороды, но они содержат углеводороды и число углеродных атомов не кратным числу углеродных атомов исходного мономера.

Сополимеризация пропилена с изо-бутиленом:

СН3

½

СН3-СН=СН2 + СН3 – С = СН2 → СН3-СН=СН-С - CH3

½ ½

СН3 CH3

Пропилен Изобутилен 4,4 диметилпентен

 

Влияние основных факторов

Основными параметрами, влияющими на протекание процесса полимеризации, являются: температура, давление, продолжительность реакции, активность и степень гидратации катализатора.

Температура

В начальный период эксплуатации, который длится 60-70% времени работы катализатора, температура в реакторе зависит от содержания растворенной влаги в сырье. В этот период эксплуатации наиболее опасно переувлажнение катализатора, т.е. понижение температуры в реакторе ниже оптимальной и повышение температуры сырья. При снижении активности катализатора (оставшиеся 30-40% времени работы катализатора) температуру необходимо корректировать в зависимости от содержания непредельных углеводородов в отработанной бутан-бутиленовой фракции. В этот период также увеличивается перепад давления в реакторе.

 

Давление

Повышение давления оказывает положительное влияние на процесс полимеризации. При повышении давления увеличивается конверсия при неизменной температуре. Это дает возможность сократить объем реакционного пространства и позволяет вести процесс при более низких температурах. Кроме того, при повышении давления в процессе полимеризации возрастает плотность газовой фазы, в которой растворяются высокополимеризованные продукты, и снижается блокирование активной поверхности катализатора этими веществами, что удлиняет срок службы катализатора. Допустимые пределы давления процесса - 30¸80 кгс/см2.

 

Активность катализатора
Активность катализатора - один из наиболее важных факторов в процессе полимеризации. При работе на свежем катализаторе процесс протекает при более низких температурах. Со временем поверхность покрывается смолистыми отложениями. Падение активности катализатора компенсируется подъемом температуры в реакторах для поддержания требуемой глубины конверсии. Потеря активности катализатора в большей степени зависит от содержания влаги в сырье. При избытке влаги происходит разбавление фосфорной кислоты, унос ее с поверхности катализатора и потеря его механической прочности. При низком содержании влаги фосфорная кислота теряет свою активность. Необходимое содержание влаги в сырье зависит от температуры в реакторе - при повышении температуры содержание влаги должно быть увеличено. Безвозвратная потеря активности катализатора от отложения смолистых соединений происходит даже при кратковременных подъемах температуры в реакторах выше необходимой. Продолжительность высокой активности катализатора зависит также от содержания непредельных углеводородов в бутан-бутиленовой фракции, подаваемой в реактор, содержание которых не должно превышать 50%.

Состав сырья

Оптимальное содержание непредельных углеводородов в сырье должно быть 28-35%, предельно до 50%. При подаче сырья с концентрацией олефинов 58-64% необходима рециркуляция отработанной бутан-бутиленовой фракции в количестве, обеспечивающем концентрацию их на входе 30-40%. Ядами катализатора являются азотистые, сернистые соединения и щелочь. Содержание в сырье сернистых соединений не должно превышать 0,005% . Попадание свободной воды с сырьем на катализатор вызывает моментальную и необратимую потерю его активности.

 

Обзор способов увеличения производительности установки В текущий момент основными способами увеличения производительности установки можно рассматривать 3 варианта: 1) Замена реакторного блока. Способ заключается в полной замене реакторов на реактора камерного типа. В данных реакторах катализатор располагается в реакторе в виде сплошного слоя или на полках, а охлаждающий агент подается в несколько точек по высоте. К плюсам такого варианта можно отнести:

- увеличение мощности установки до 300%;

- возможность работы в более мягких условиях: температура в реакторе 120-160 0С против 160-240 0С в реакторах трубчатого типа; давление 20-50 кгс/см2, против 30-80 кгс/см2в реакторах трубчатого типа;

- возможность регенерации катализатора.

Минусами данного варианта однозначно является большие капитальные вложения, а также низкая, по сравнению с реактором трубчатого типа, производительность катализатора. В реак­торах трубчатого типа достигает 900—1200 кг полимеров на 1 кг, в то время как в камерных реакторах она не превышает 400—600 кг/кг. Это объясняется худшим теплосъемом, что приводит к перегреву и дезактивации катализатора.

2) Замена проекта установки на новый. В настоящее время предлагается достаточно большое количество проектов установок по переработке олефинов фракций С3 и С4 (технология «Polynaphta» фирмы Sud Chemie, технология«Dimersol» фирмы AXENS), однако основной задачи – производство полимердистилята они не решают. В первую очередь они нацелены на производство компонентов бензина – легкого полимердистилята.

Замена катализатора. Учитывая, что активность катализатора, один из важнейших факторов процесса, то замена катализатора в данном случае это один из приоритетных способов, т.к. изменение основных факторов процесса приводит к увеличению нагрузки на аппаратуру.

Катализатор SPA-2 фирмы UOP применяемый на установке полимеризации ЗАО «РНПК» уже 12 лет, «устарел». В настоящее время для полимеризации олефинов фракций С3 и С4 на отечественных НПЗ активно применяются катализаторы PolyMax® 840 Series и PolyMax® 1000 Series фирмы Sud Chemie, а также катализатор Полинасфа - 80 фирмы ЗАО «НЗК». Сравнительная характеристика катализаторов приведена в таблице 1.1

Таблица 1.1

Катализатор SPA-2 фирмы UOP PolyMax® 840 Series PolyMax® 1000 Series Полинасфа - 80
Внешний вид цилиндр шарик шарик цилиндр
Размер, мм 45*4 6,0-7,5 5,5-7,0 4,5*6
Свободный Р2О5 16-20 18-54 18-60 25-54
Потери при прокаливании при 800 0С, г 8,0 7,0 7,0 4,5
Носитель силикагель кизельгур кизельгур кизельгур
Срок службы, дн до 110 дней без изменений параметров до 190 дней без изменений параметров до 210 дней без изменений параметров до 200 дней без изменений параметров
Стоимость, т
Насыпной вес, кг/м3
Степень конверсии, % 60-90 92-95
Яды для катализатора Излишнее количество влаги, азотистые, сернистые соединения (не более 0,005%) Ацетиленовые, диеновые, серосодержащие соединения, амины, вода. нет
Получаемая продукция (основной продукт) полимердистиллят бензин, легкий полимердистиллят бензин, керосин полимердистиллят

Как видно из таблицы, лучшими данными по содержанию свободного оксида фосфора обладают катализатор PolyMax® 1000 Series и катализатор Полинасфа - 80, представляющие собой фосфорную кислоту, нанесенную на кизельгур. Однако минусами у катализатора PolyMax® 1000 Series являются высокая цена (страна-изготовитель Германия), большое количество ядов катализатора и целевой получаемый продукт – бензин. Поэтому, исходя из задачи увеличения выработки полимердистиллята, в дипломном проекте предлагается заменить катализатор фирмы SPA-2 фирмы UOP на катализатор Полинасфа -80 фирмы ЗАО «НЗК».

 

Технологическая часть

2.1. Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов, готовой продукции

Таблица 2.1

№ пп Наименование сырья, материалов, реагентов, катализаторов, изготовляемой продукции Номер ГОСТ, ОСТ или ТУ Показатели качества, обязательные для проверки Норма по ГОСТ, ОСТ, ТУ
    Сырье установки (ППФ + ББФ)   СТП 41-1-88     1. Массовая доля сероводорода, %, Отс.
2. Массовая доля меркаптановой серы, % 0,005
Бутан-бутиленовая фракция отработанная   СТП 41-1-89 1. Массовая суммарная доля олефинов, % не более.
2. Массовая доля С5 и выше, % не более 0,5
Полимердистиллят СТП 41-1-93 1. Фракционный состав: Температура начала перегонки, 0С, не ниже
Катализатор SPA-2 фирмы UOP Визуальный контроль, наличие паспорта 1. Насыпной вес, кг/м3 2. Размер, мм 3. Свободный Р2О5 4. Потери при прокаливании при 800 0С 45*4 16-20 8,0
Катализатор Полинасфа - 80 Визуальный контроль, наличие паспорта 1. Насыпной вес, кг/м3 2. Размер, мм 3. Свободный Р2О5 4. Потери при прокаливании при 800 0С 4,5*6 25-54 4,5

 

 

Контроль производства

 

Нормы технологического режима

 

Таблица 2.2

№ пп Наименова-ние стадий процесса, аппараты, показатели режима № поз прибора по схеме Един. изм. Допустимые пределы технологических параметров Требуе-мый класс точности измерительных приборов Примечание
от до
  Расход сырья   1а-1   м3       2,5   регистрация
    Расход сы-рья в каж- дый реактор   3203- м3 4,5 2,5   регулирование регистрация
    Температура выхода из реакторов 48-1- 48-6   0С       1,5     регистрация  
  Перепад давления на один реактор   кгс/см2     -     2,5   показание  
    Давление в реакторах: в трубном пространстве 2104-2109   кгс/см2     -         2,5     показание    
в корпусе   кгс/см2 - 2,5 показание
  Температура сырья на выходе из Т-2 39а   0С       1,5   регулирование регистрация    
  Уровень парового конденсата в Е-5А, Е-5Б   %         1,5   регулирование регистрация    
    Температура сырья на выходе из Т-34     0С         -     1,5     регулирование регистрация  

 

 

Продолжение таблицы 2.2

  Температура сырья на выходе из Т-9 1,5 регулирование регистрация  
  Давление в колонне К-1     кгс/см2       17,8   1,5 регулирование регистрация
  Температура верха К-1   0С   1,5   регулирование регистрация
  Температура низа К-1   0С     1,5   регулирование регистрация
  Давление в емкости Е-1 3а   кгс/см2   16,8   1,5   регулирование регистрация
  Давление в паровых барабанах Е-5А, Е-5Б   кгс/см2   -     1,5   регулирование регистрация    
  Давление в емкости Е-7 -   кгс/см2   -     2,5   показание по месту  
  Давление пара   кгс/см2       1,5   регулирование регистрация
    Давление оборотной воды -     кгс/см2     2,5     4,0     2,5     показание по месту    
  Давление воздуха КИПиА после клапана   кгс/см2   1,4   1,5   2,0   регулирование регистрация    
    Давление техническо-го воздуха -     кгс/см2             2,5     показание по месту    
Температура отходящего полимердис-тиллята 0С - 1,0 регистрация

 

Аналитический контроль производства

Таблица 2.3

 

№№ пп Наименование стадий процесса, анализируемый продукт Место отбора пробы Контролируемые показатели Методы конт-роля (методика анализа, госу-дарственный или отраслевой стандарт) Норма Частота контроля
  Сырье Емкость Е-1   1.Компонентный состав ГОСТ 10679   - 1 раз в сутки
Полимердистиллят Насос Н-6, Н-6а 1.Плотность при 20 0С, г/см ГОСТ 3900 0,725- 0,730 2 раза в сутки
2.Фракционный состав ГОСТ 2177   - 2 раза в сутки
3.Йодное число в г йода на 100 г полимердистиллята, не ниже ГОСТ 2070     По требованию  
4.Содержание серы, %, не более ГОСТ 19121 0,05 2 раза в сутки  
    Бутан-бутиленовая фракция отработанная Емкость Е-2     1. Компонентный состав     ГОСТ 10679     - 2 раза в сутки  

 

 

Материальный баланс

Эффективный фонд работы установки рассчитывается по формуле:

(1)

где ПРк =23 – простой установки в капитальном ремонте

ПРТ = 0 – простой установки в текущем ремонте

Тк = 340– период между капитальными ремонтами

ТТ = 0– период между текущими ремонтами

365 – календарный фонд времени

Время работы установки :

340×24=8160 час/год

Мощность по сырью Gc=204000 т/год

Результаты разгонки полимердистиллята, полученного при давлении 35 кгс/см2, возьмем из анализов, полученных при пробной работе реактора полимеризации на опытном заводе приведены в таблице 2.4

Разгонка полимердистиллята

Таблица 2.4

Выкипает. Объемный % н.к. 10% 30% 50% 70% 90% к.к.
Температура, К

 

На основе данных из таблицы 2.4 найдем среднюю температуру кипения полимердистиллята

По формуле Воинова определим молекулярную массу полимердистиллята:

Мп.д.=52,63-0,246Тср.Т+0,001Т2ср.Т (3)

Мп.д.=52,63-0,246*404+0,001*4042=116,5

Исходные данные для расчета материального баланса приведены в таблице 2.4.

 

 

Исходные данные (компонентный состав сырья)

Таблица 2.5

Компоненты Количество %, масс Молекулярная масса
Пропан С3Н8 Пропилен С3Н6 Изобутилен i-С4Н8 Н. бутилен н-С4Н8 Сумма бутанов С4Н10 Газовый бензин С5Н12 0,6 4,5 10,7 24,5 57,8 1,9

 

На основе данных таблицы рассчитаем загрузки в реакторы полимеризации

Загрузка в год:

(4)

Загрузка в сутки:

(5)

Загрузка в час

(6)

Учитывая, что полимеризации не подвергаются: пропан, сумма бутанов, а также газовый бензин (пентан), то расходы по материальному балансу они будут, как и приходные. При расчете материального баланса реактора полимеризации олефинов, воспользуемся опытными данными. По литературным данным [2], при полимеризации смеси углеводородов глубина превращения отдельных компонентов сырья равна (в масс. %):

Пропилен – 90-100

Изобутилен – 100

Нормальный бутилен – 95-100

По нормальному бутилену примем глубину превращения равной 95%, по пропилену, равной 100 %, т.к. количество не так велико, и разность в 5% не скажется на расчете.

(7)

Материальный баланс приведен в таблице 2.6

 

Материальный баланс

Таблица 2.6

Компон-енты Молекулярная масса Количество, масс.% Количество, мол.% Количество
т/год т/сут кг/ч кмоль/ч
Приход С3Н8 С3Н6 i-С4Н8 н-С4Н8 С4Н10 С5Н12     0,6 4,5 10,7 24,5 57,8 1,9   0,76 6,05 10,8 24,66 56,29 1,5     3,6 64,2 346,8 11,4     3,4 26,8 47,8 109,4 249,2 6,6
Сумма - 443,2
Расход С3Н8 н-С4Н8 С4Н10 С5Н12 Полимердистиллята   116,5   0,6 1,25 57,8 1,9 38,45   0,98 1,57 71,72 1,95 23,78     3,6 7,35 346,8 11,4 230,85   306,25 9618,7   3,4 5,47 249,2 6,6 82,56
Сумма - 347,2

 

Рисунок 2.1 Эскиз обвязки центробежного насоса

1 – всасывающий трубопровод; 2 – нагнетательный трубопровод; 3 – задвижки; 4- корпус насоса

Исходные данные:

Q = 0,012 м3/с;

Р = 570 кг/м3;

Р1 = 602000 Па;

Р2 = 3500000 Па;

t = 500C;

Hг = 15м;

Iвсас = 15м;

Iнаг = 40м

 

Выбор диаметра трубопровода

Принимаем скорость движения во всасывающим и нагнетательном трубопроводе W = 2,0 м/с

Определяем внутренний диаметр трубопровода:

(16)

где Q- расход жидкости;

W- скорость движения жидкости,

Расчет потерь на трение и местные сопротивления

Определим режим движения жидкости критерии Рейнольдса:

(17)

где w - скорость движения жидкости в трубопроводе, м/с;

d - внутренний диаметр трубопровода;

p - плотность жидкости;

μ - динамическая вязкость,

 

Режим движения жидкости турбулентный

По критерию Ренольдса при различных режимах движения жидкости и значениях шероховатости стенок трубы и определить коэффициент трения λ.[9]

Относительная шероховатость труб:

 

λ = 0,031

 

Сумма местных сопротивлений. На линии нагнетания расположены два отвода под углом 90 0 и 5 отводов под углом 110 0, а также два нормальных вентиля и один прямоточный. На линии всасывания установлено два прямоточных вентиля и, три отвода под углом 90 0.

Сумма местных сопротивлений для всасывающей линии:

(18)

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для нагнетательной линии:

(19)

где E1 - выход из труб;

E2 - отвод под углом 90 0;

Е3 – отвод под углом 110 0;

Е4 - нормальный вентиль;

Е5 - прямоточный вентиль.

Определяем потерю напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводе:

(20)

где L - длина всасывающего и нагнетательного трубопровода;

d - внутренний диаметр трубопровода;

Ем.с. - коэффициент местных сопротивлений;

w - скорость движения жидкости в трубопроводе;

g - ускорение силы тяжести;

λ - коэффициент трения, определяется по монограмме.

Общие потери напора:

 

Полный напор складывается из потери напора на трение во всасывающем и нагнетательном трубопроводе, подъем жидкости на высоту Нг и разности давления в напорном и нагнетательном аппарате:

 

Полезная мощность насоса определяется:

(21)

где Q - расход жидкости;

р - плотность жидкости;

g - ускорение силы тяжести

Мощность двигателя определяется по формуле:

(22)

 

Nдв=1,25*53=66кВт

 

Вывод: насос выбираем марки Т-10-140: производительность- 2,5·10-2 м3/с; высота столба жидкости – 1400 м; число оборотов вала - 260 об/с. Тип электродвигателя КО-51-4К, мощность – 75 кВт, взрывозащита – ВЗГ.

 

Основного оборудования

Тепловой баланс реактора

Давление в реакторе при работе на катализаторе Полинасфа-80 равно 30-40 кгс/см2.

Температура на входе в реактор 453К.

Уравнение теплового баланса реактора

Q1 + Qp = Q2 + Qп + Qо (23),

где Q1- приход тепла с сырьем; Qр- приход тепла при образовании полимердистиллята; Q2- расход тепла с продуктами реакции; Qп- потери тепла в окружающую среду (принимаем 200кВт); Q2- расход тепла, отводимый хладагентом.

Энтальпия паров сырья и продуктов реакции:

qT = (24),

где qT – энтальпия потока при его температуре и давлении, кДж/кг;

энтальпия потока при его температуре и атмосферном давлении, кДж/кг;

- поправка на энтальпию паров кДж/кг.

Обычно температура на выходе из реактора на 12-25 К выше температуры на входе в реактор [13]. Принимаем 20К, тогда температура на выходе составит 473К.

Для определения энтальпии потока при его температуре и атмосферном давлении необходимо знать относительную плотность при температуре 288К.

По данным таблицы 6 средняя молекулярная масса сырья и продуктов реакции:

Mc=∑Mici (25)

Мс=44∙0,0076+42∙0,0605+56∙0,107+56∙0,2468+58∙0,5623+72∙0,0015=55

Mп.р=∑Mici (26)

Мс=44∙0,0098+56∙0,0,0157+58∙0,7172+72∙0,0015+116,555∙0,2378=72

По формуле Мамедова найдем относительные плотности сырья, продуктов реакции и полимердистиллята:

(27)

(28),

где а –средняя температурная поправка относительной плотности на один К, определяемая по формуле Кусанова:
а=0,001828+0,00132∙ (29)

Для сырья при Мс=55

=0,568

а=0,001828+0,00132∙ =0,0004

∙0,0004=0,570 г/м3

Для продуктов реакции при Мп.р.=72

=0,626

а=0,001828+0,00132∙ =0,0008

∙0,0008=0,630 г/м3

Для полимердистиллята при Мп.д.=116,5

=0,704

а=0,001828+0,00132∙ =0,001

∙0,001=0,709 г/м3

Для определения энтальпий сырья и продуктов реакции при их температурах и давлении 35 кгс/см2 необходимо знать поправки на энтальпию паров

(30),

где Т-температура потока, К; Ф- коэффициент, зависящий от приведенных и критических параметров соответствующего потока, определяется по графику [10]; М- средняя молекулярная масса потока.

Приведенные температуры сырья и продуктов реакции:

(31),

где для сырья =473К; температуры сырья и продуктов реакции.

Критические температуры найдем по формуле:

=355,1+0,97∙а-0,00049∙а2 (32),

а = (1,8Тs - 359) ; (33)

где Тs-среднемолекулярная температура кипения сырья и продуктов реакции, К.

Среднемолекулярные температуры кипения сырья и продуктов реакции определим по правилу аддитивности:

Ts=∑Tixi (34),

где Тi-температура кипения i-го компонента, К; xi – мольная доля этого компонента.

Результаты занесем в таблицу 2.7.

 

Среднемолекулярные температуры кипения

Таблица 2.7

Компоненты Состав, xi -мол. доли, Температура кипения, Ti К Tixi
сырье Продукты реакции Сырье Продукты реакции
С3Н8 С3Н6 i-С4Н8 н-С4Н8 С4Н10 С5Н12 Полимердистиллят 0,0076 0,0605 0,108 0,2466 0,5629 0,015 - 0,0098 - - 0,0157 0,7172 0,0195 0,2378 225,4 266,15 266,4 272,5 309,7 1,75 13,64 28,74 65,69 153,23 4,64 - 2,26 - - 4,18 202,61 6,03 93,46
Сумма 1,00 1,00 - Ts=267.69 Ts=308.54

 

Приведенные давления сырья и продуктов реакции найдем по формуле:

(35),

где Рр – рабочее давление, кПа; Ркр- критические давления сырья и продуктов реакции, определяем по графику [13]. Для сырья Ркр=3,6*106Па; для продуктов реакции 3,35*106Па

На основе данных таблицы 7 найдем критические и приведенные температуры сырья и продуктов реакции.

Для сырья:

асырья=(1,8*267,69-359)*0,57=70,02

Ткр. сырья=355,1+0,97*70,02-0,00049*70,022=420,6К

Для продуктов реакции:

ап.р.=(1,8*308,54-359)*0,63=137,74

Ткр. п.р.=355,1+0,97*137,74-0,00049*137,742=467,6К

Зная приведенные и критические параметры температуры и давления сырья и продуктов реакции найдем по графику значения коэффициента Ф. Фс=2.4, Фп.р.=4.5, тогда подставив значения в уравнение 30, получим:

Для составления теплового баланса реактора необходимо знать тепловой эффект реакции. Найдем его по следствию из закона Гесса:

qрi=n(ΔHcисх.в-в)- ΔHcпрод.р. (36),

где n-стехиометрический коэффициент; ΔHcисх.в-в-теплота сгорания исходных веществ, ΔHcпрод.р-теплота сгорания продуктов реакции.

Теплоты сгорания полимеризующихся С3Н6, i-С4Н8, н-С4Н8, а также образующихся С6Н12 и С8Н16 приведены в таблице 2.8

Теплоты сгорания углеводородов

Таблица 2.8

Углеводород Теплота сгорания при 293К, ΔHc кДж/мол
С3Н6 i-С4Н8 н-С4Н8 С6Н12 С8Н16 1927,7

 

Тепловой эффект при полимеризации олефинов:

2(С3Н6)→ С6Н12

qр1=2*1927,7-3620=235,4 кДж/моль

2(i-С4Н8)→ С8Н16

qр2=2*2706-5355=85 кДж/моль

2(н-С4Н8)→ С8Н16

qр3=2*2720-5355=57 кДж/моль

На образование 9618,75 кг полимердистиллята расходуется 1125кг С3Н6, 2675кг i-С4Н8, 5818,75 кг н-С4Н8. или соответственно 11,7; 27,81 и 60,49 мол.%. Средний тепловой эффект реакции полимеризации равен:

qр=235,4*0,117+85*0,2781+57*0,6049=93,96 кДж/моль

В пересчете на 1 кг полимердистиллята:

qр=

Количество тепла, выделившегося при образовании полимердистиллята:

(37),

где - количество образовавшегося п полимердистиллята, кг/ч

Энтальпия сырья при температуре 453К и давлении 35кгс/см2равна 702,4 кДж/кг, тогда равен

Энтальпия продуктов реакции при температуре 473К и давлении 35кгс/см2равна 653 кДж/кг, тогда равен






Читайте также:

  1. VIII. Порядок подачи абонентами декларации о составе и свойствах сточных вод
  2. Анализ процесса подачи баланса и силовые факторы при рубке древесины в рубительной машине.
  3. Анализ рынков сбыта продукции и закупок сырья
  4. Задача 6. Определение скорости подачи дисковой пилы при раскряжевке и производительности раскряжевочной установки
  5. Задача 8. Расчет мощности двигателей ротора и механизма подачи кряжей роторного окорочного станка
  6. И жидкого углеродсодержащего сырья
  7. Инжекторные системы подачи газового топлива
  8. Лекарственного растительного сырья
  9. Определение времени начала подачи ОТВ
  10. Организация санитарно-противоэпидемических мероприятий по контролю и защите продуктов питания, пищевого сырья, воды и организация их санитарной экспертизы в чрезвычайных ситуациях
  11. Организация санитарно-противоэпидемических мероприятий по контролю и защите продуктов питания, пищевого сырья, воды.


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 183; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.195 с.) Главная | Обратная связь