Особенности производства этилен-пропиленовых каучуков
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
поступают в нижнюю часть дегозатора 18.
Отогнанные в дегозаторе 18 пары растворителя вместе с водяным паром поступают в отделитель 19, орошаемой водой, где отделяются от унесенных крошек каучука, возвращаемых насосом 22 через аппарат с мешалкой 21 в низ дегозатора 18, а несконденсировавшиеся углеводороды после отделения от конденсата в отделителе 20 подаются на конденсацию и ректификацию. Конденсат из отделителя 20 сливается в сборник 21 и возвращается в дегозатор 18[2,4].
4. Материальный баланс реакционного узла
Исходные данные для составления материального баланса:
.Производительность по СКЭП 20 тыс.тонн/год
На основе литературных данных выбраны следующие показатели технологического процесса:
.Массовая доля звеньев пропилена 35%
.Конверсия этилена 95%
.Конверсия пропилена 50%
.Мономер содержит 10% мол. этилена и 90% мол. пропилена
.Расход катализатора 0,10г/(лчас)
Уравнения реакции:
. Расiитаем производительность каучука в час:
G= Gгод / (365 24) = 20000000/(365 24) = 2283,1 кг/ч
. Количество этилена:
Пошедшее на синтез каучука:
Gэт. на каучук = G ?эт. в каучуке = 2283,1 0,65 = 1484,0 кг или 2,613 м3 или 53 кмоль
Всего в шихте:
Gэт. = Gэт. на каучук 100/ ?эт. = 1484,0 100/95 = 1562,1 кг или 2,751 м3 или 55,789 кмоль
Не прореагировавший:
Gэт. ост. = Gэт. - Gэт. на каучук = 1562,1 - 1484,0 = 78,1 кг или 2,789 кмоль
. Количество пропилена:
Пошедшее на синтез каучука:
Gпр. на каучук = G ?пр. в каучуке = 2283,1 0,35 = 799,1 кг или 1,302 м3 или 19,026 кмоль
-Количество шихты:
Gшихта = Gэт 100/ ?эт. в шихте = 1562,1 100/10 = 15621 кг
Объем шихты:
Vшихты = Vэт. + Vпр. = 2,751 + 22,901 = 25,652 м3
Всего в шихте:
Gпр. = Gшихта - Gэт. = 15621 - 1562,1 = 14058,9 кг или 22,901 м3 или 334,736 кмоль
Не прореагировавший:
Gпр. ост. = Gпр. - Gпр. на каучук = 14058,9 - 799,1 = 13259,8 кг или 315,710 кмоль
. Катализатор и сокатализатор:
V : Al = 1: 20
Al(C2H5)2Cl : Al(C2H5)Cl2 = 40 : 60
Воспользовавшись этими значениями, сделаем переiет на катализатор и сокатализатор и получим:
VOCl3 : Al(C2H5)2Cl : Al(C2H5)Cl2 = 1 : 11 : 17
-Количество катализатора:
Gкат. = Vшихты 0,1 = 2,6 кг или 0,015 кмоль
где 0,1- количество катализатора на объем смеси, кг/(м3час)
Сокатализатор:
Gсокат.1 = Gкат. 11 = 2,6 11 = 28,2 кг или 0,236 кмоль
Gсокат.2 = Gкат. 17 = 2,6 17 = 43,6 кг или 0,346 кмоль
На основе полученных данных составим таблицу материального баланса:
Таблица 4 Материальный баланс реакционного узла.
ПриходРасходкомпоненткг/чкмоль/ч% (масс.)компоненткг/чкмоль/час% (масс.)Этилен1562,155,78910,0Каучук2283,1-14,5Пропилен14058,9334,73689,6Этилен78,12,7890,7Катализатор2,60,0150,01Пропилен13259,8315,71084,5Сокатализатор 128,20,2360,01Катализатор2,60,0150,1Сокатализатор 243,60,3460,02Сокатализатор 128,20,2360,1Сокатализатор 243,60,3460,2Сумма:15695,4100Сумма:15695,4100
5. Энергетический баланс реактора
Исходные данные для составления материального баланса:
Температура компонентов на входе в полимеризатор - (-18С)
Температура компонентов на выходе из полимеризатора - (-0С)
Температура хладогента на входе в рубашку - (-18С)
Температура хладогента на выходе из рубашки - (-0С)
Температура внутри полимеризатора - (-0С)
В качестве хладогента используется жидкий пропан
Общая формула для раiета теплового баланса:
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5
где
Q1 - теплота реагентов
Q2 - подводимое/отводимое тепло с теплоносителем/хладагентом
Q3 - тепловой эффект реакции
Q4 - теплота продуктов реакции
Q5 - потери в окружающую среду (15%)
. Расiитаем теплоту реагентов (Q1).
Теплота, подводимая с реагентами, расiитывается по формуле
Qi = GiCpit
где G - расход вещества (моль), Cp - теплоемкость (Дж/мольград),
t - температура в Цельсиях
Примем температуру на входе -18?С
Qэт. =Gэт Cpэт. t= 55,789 43,63 (-18) = -43813,3 кДж
Qпр. = Gпр. Cpпр. t = 334,736 63,98 (-18) = -385495,4 кДж
Qкат. = G кат. Cp кат. t = 0,015 93,72 (-18) = -25,3 кДж
Qсокат. 1= G сокат. 1 Cp сокат. 1 t = 0,236 89,62 (-18)= -380,7 кДж
Qсокат. 2= G сокат. 2 Cp сокат. 2 t = 0,346 75,01 (-18) = -467,2 кДж
?Q1 = Qэт. + Qпр. + Qкат. + Qсокат. 1 + Qсокат. 2 = -430181,9 кДж
.Расiитаем тепловой эффект реакции (Q3).
Qреакции = ?H?реакции G = 2856 2283,1 = 6520533,6 кДж
Q3 = Qреакции = 6520533,6 кДж
.Расiитаем физическую теплоту продуктов реакции (Q4).
Примем температуру на выходе 0?- 1С
Qi = GiCpit
Q каучук= G каучук Cp каучук t= 2283100 2,177= 4970,3 кДж
Q эт. ост.=G эт. ост. Cp эт. t= 2,789 43,63= 122,6 кДж
Q пр. ост. = Gпр. ост. Cp пр. t= 315,710 63,98= 20199,1 кДж
Qкат. = G кат. Cp кат. t = 0,015 93,72= 1,4 кДж
Qсокат. 1= G сокат. 1 Cp сокат. 1 t = 0,236 89,62 = 21,2 кДж
Qсокат. 2= G сокат. 2 Cp сокат. 2 t = 0,346 75,01 = 26,0 кДж
?Q4 = Q каучук + Q эт. ост + Q пр. ост. + Qкат. + Qсокат. 1+ Qсокат. 2 = 25340,6 кДж
Так, как температуры на входе и выходе из реактора малы, то потерями (Q5), можно пренебречь.
Q1+Q2+Q3=Q4
Расiитаем тепло отводимое хладогентом (Q2):
Q4 - Q1 - Q3 = Q2
Q2 = -6065011,1 кДж
Расiитаем количество хладагента (в нашем случае это жидкий пропан)
m* =
где
r - теплота парообразования жидкого этилена (350 кДж/кг)
?t - разность температур хладогента на входе и выходе (температура хладогента на входе -18, а на выходе 0,