Характеристика сырья, готовой продукции, катализаторов

Характеристика сырья, продукции, катализаторов и вспомогательных материалов представляется в виде таблицы. Вариант оформления данной таблицы для процесса прямой гидратации этилена представлен в таблице 2.

 

Таблица 2 - Характеристика сырья, готовой продукции, катализаторов

Наименование	ГОСТ (ТУ, СТП)	Показатели (% масс)
Этиленовая фракция	СТП 119-2001	Содержание: С2 Н4 не менее 98% С3Н6 не более 0, 2%
Натрий едкий тех.	ГОСТ 2263-79 Марки РД, РХ, РР	Содержание: NaOH не менее 42%
Шариковой фосфорно- кислотный катализатор	ТУ 38.10228-89	Содержание: Н3 РО4 не менее 48% Насыпная плотность 750-850 г/дм2 Механическая прочность не менее 90% Влаги не более 5% Брак по разбору не более 25% Отсев не более 3%
Инертный газ	СТП 110-2001	Содержание: N2 + CO2 не менее 98 %об. О2 не более 2% СО и С2Н2 отс. Влаги не выше – 250С
Пар водяной перегретый высокого давления	Согласно регламенту	Т=420-4900С Р=83-97 кгс/см2

 

5 Расчет материального баланса [2, 6]

Алгоритм расчета

Материальный баланс является ключевым расчетом в дипломном проекте, поскольку на его основе строится все дальнейшие расчеты. Расчет материального баланса должен включать в себя следующие части.

1) Исходные данные:

а) производительность установки по сырью или по продуктам (значение производительности входит в задание на выполнение дипломного проекта и выдается руководителем проекта);

б) состав сырья, конверсия сырья, селективность по целевому продукту, выход побочных продуктов (эти данные получают из регламента действующей установки на предприятии).

2) Расчет часовой производительности. Расчет часовой производительности производится по формуле:

, (5.1)

где - массовый поток целевого продукта, выходящий из реактора, кг/ч;

G_B - производительность процесса по продукту В, т/год;

I_k - потери целевого продукта при его выделении на k-той стадии его переработки в долях единицы;

- количество часов работы промышленной установки без учета времени, отводимого на планово-производственный ремонт (как правило, около 15 суток), ч.

Составление условной схемы реактора с указанием входящих и выходящих потоков.

4) Расчет материальных потоков основных и побочных реакций протекающих в реакторе. Расчет производится исходя из уравнений реакций и на основе имеющихся данных по конверсии и селективности процесса.

Расчет состава и количества циркулирующих потоков.

6) Составление сводной таблицы материального баланса реактора. Правильность расчета проверяется по закону сохранения массы вещества:

, (5.2)

 

где Σ G_{Ai, 0} – массовое количество исходного сырья, кг/ч (кг/с);

Σ G_{A, i} – массовое количество не прореагировавшего сырья, кг/ч (кг/с);

Σ G_{B, i} –массовое количество побочных продуктов, кг/ч (кг/с);

G_С – массовое количество целевого продукта, кг/ч (кг/с);

G_потери – материальные потери в процессе, кг/ч (кг/с).

Представляется блок-схема установки с указанием материальных потоков.

8) Производится расчет материального баланса остальных аппаратов установки. Для каждого аппарата должна быть представлена таблица материального баланса.

Приводится материальный баланс всей установки в виде сводной таблицы.

В данном разделе приведены примеры расчета материального баланса для процессов гидрирования бензола и гидратации этилена.

Расчет материального баланса реактора гидрирования бензола первой ступени

Рассчитать материальный баланс реактора первой ступени гидрирования бензола в циклогексан производительностью 10000 т/год по циклогексану.

1) Исходные данные:

Производительность по циклогексану – 10000 т/год;

Конверсия бензола – 95%;

Селективность по циклогексану – 100%;

Мольное отношение водород/азот/бензол на входе в реактор составляет 5, 5/2, 5/1;

Давление в системе – 1, 9 МПа;

Потери целевого продукта– 0, 2% (0, 002);

Время на плановый ремонт – 15 суток.

2) Рассчитаем часовую производительность по уравнению (5.1):

Отсюда, массовый расход циклогексана составляет

кг/ч.

Молярная масса циклогексана M_C6H12= 84 кг/кмоль.

Мольный расход циклогексана рассчитаем по формуле:

, (5.3)

где N – мольный расход, кмоль/ч;

m - массовый расход, кг/ч;

М – молярная масса, кг/кмоль.

Отсюда, N_C6H12 = 1192.9/84 = 14, 2 кмоль/ч.

3) Схема потоков реактора гидрирования бензола (рисунок 3):

Рисунок 3 – Схема материальных потоков реактора гидрирования

Расчет материальных потоков

Исходя из уравнения реакции, рассчитаем необходимое количество бензола.

Молярная масса бензола составляет 78 кг/кмоль, водорода – 2 кг/кмоль,

циклогексана – 84 кг/кмоль.

На основе уравнения реакции с учетом стехиометрических коэффициентов,

мольный расход бензола равен кмоль/ч.

Соответственно, массовый расход бензола, вступившего в реакцию, равен

кг/ч.

С учетом конверсии и селективности, требуемый расход бензола рассчитаем по формуле:

, (5.4)

где - мольный расход с учетом конверсии и селективности, кмоль/ч;

- теоретический мольный расход, кмоль/ч;

X – конверсия реагента, доли единицы;

S – селективность по целевому продукту, доли единицы.

Требуемый мольный расход бензола составляет

кмоль/ч.

Тогда путем преобразования формулы (5.3) рассчитаем требуемый массовый расход бензола:

кг/ч.

С учетом исходного соотношения реагентов, расход водорода и азота на входе в реактор составляет:

кмоль/ч;

кг/ч;

кмоль/ч;

кг/ч.

В соответствии со стехиометрическими коэффициентами, количество водорода, вступающего в реакцию составляет

кг/ч.

Соответственно, на выходе из реактора количество водорода составляет

кг/ч.

Мольное количество водорода на выходе кмоль/ч.

Количество бензола на выходе из реактора равно

кг/ч.

Мольное количество бензола на выходе равно кмоль/ч.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: