- •Содержание
- •Введение
- •Промышленные методы получения изопропилбензола
- •Получение гидропероксида изопропилбензола
- •Механизм окисления изопропилбензола
- •2. Описание технологической схемы
- •3.Характеристика исходного сырья и готовой продукции, обращающихся в технологическом процессе
- •4.Материальный баланс установки окисления ипб в гидроперекись изопропилбензола
- •Расчёт состава примесей в окислительной шихте
- •Расчёт состава окислительной шихты
- •Расчёт количества окислителя
- •Расчёт количества продуктов, уносимых с абгазами
- •5.Тепловой баланс установки окисления ипб в гидроперекись изопропилбензола
- •6. Конструктивно-механический расчёт колонны
- •6.1. Расчёт общей высоты колонны.
- •6.2. Расчёт штуцеров колонны
- •6.3. Расчёт толщины обечайки корпуса.
- •6.4. Расчёт толщины стенки днища.
- •6.5. Расчёт опор колонны.
- •7.Расчёт и подбор вспомогательного оборудования
- •7.2. Расчёт теплообменного аппарата.
- •7.3. Расчёт ёмкости сбора абгазов.
- •8. Нормы технологического режима
- •9.Аналитический контроль технологического процесса
- •10. Автоматизация и сигнализация процесса
- •Заключение
- •Библиографический список
5.Тепловой баланс установки окисления ипб в гидроперекись изопропилбензола
Тепловой расчёт выполнен без учёта потерь.
Материальный баланс колонны окисления с учётом уноса компонентов абгазами представлен в таблице 6.
Таблица 6
Компоненты |
Приход |
Расход |
Унос | |||||
кг/ч |
доля масс |
кг/ч |
доля масс |
кг/ч |
доля масс | |||
ИПБ |
44402,60 |
0,6790 |
28160,10 |
0,6102 |
3570,68 |
0,1856 | ||
примеси в ИПБ |
138,59 |
0,0021 |
138,59 |
0,0030 |
|
| ||
Кислород |
3975,47 |
0,0608 |
|
|
628,28 |
0,0327 | ||
Азот |
14955,36 |
0,2287 |
|
|
14955,36 |
0,7773 | ||
АЦФ |
48,12 |
0,0007 |
183,68 |
0,0040 |
3,91 |
0,0002 | ||
ДМФК |
144,35 |
0,0022 |
725,34 |
0,0157 |
6,79 |
0,0004 | ||
ГП ИПБ |
1727,37 |
0,0264 |
16943,50 |
0,3671 |
1,26 |
0,0001 | ||
НСООН |
|
|
|
|
53,46 |
0,0028 | ||
Н2О |
|
|
|
|
20,92 |
0,0011 | ||
Итого |
65391,87 |
1 |
46151,21 |
1 |
19240,66 |
1 |
Температурный режим работы колонны t=1250С
Температура окислительной шихты на входе tошвх=1250С
Температура воздуха на входе tвозд=250С
Температура реакционной массы на выходе tрмвых=1250С
Термодинамические свойства компонентов реакционной массы приведены в таблице 7.[6]
Таблица 7
Компоненты |
Ср(жид).125, Дж/моль·К,ж |
Ср(жид).120, Дж/моль·К |
Ср(газ).120, Дж/моль·К,г |
ИПБ |
259,42 |
258,31 |
204,13 |
Кислород |
29,36 |
|
30,1 |
Азот |
29,12 |
|
29,25 |
АЦФ |
232,50 |
231,83 |
167,86 |
ДМФК |
315,26 |
314,37 |
220,79 |
ГП ИПБ |
315,26 |
314,37 |
220,79 |
НСООН |
|
92,55 |
34,27 |
Н2О |
|
92,55 |
34,27 |
Уравнение теплового баланса для колонны выглядит следующим образом:
где :
ΣQвых(РМ) - суммарное количество тепла, приходящее с компонентами, кДж/ч;
Qреакции - тепло реакции окисления ИПБ в ГПИПБ, кДж/ч;
ΣQвых(РМ) - суммарное количество тепла, уносимое с продуктами реакции,кДж/ч ;
Qотвод - количество тепла, отводимое водой, кДж/ч ;
Qпотерь- количество тепла, потерянное в ходе процесса, кДж/ч.
Определим тепло, вносимое окислительной шихтой:
где
Твх- температура реакционной массы на входе в реактор, К;
Сpi398 - теплоемкость i-го компонента реакционной массы, Дж/(моль·К);
Nприход,i- мольный поток i- го компонента реакционной массы, кмоль/ч.
Определим тепло, вносимое воздухом.
Теплота,выделившаяся при окислении ИПБ, превышает теплоту остальных превращений.Теплоту реакции рассчитываем по реакции окисления ИПБ в ГПИПБ(см. выше).
Тепловой эффект реакции окисления ИПБ равен:
ΔrH=ΔfH(ГПИПБ)393-ΔfH(кисл)393-ΔfH(ИПБ)393=-157105-0+41503= =-115606Дж/моль.
Согласно материальному балансу количество ИПБ,пошедшее на образование ГПИПБ в колонне равно:
Теплота,выделившаяся при окислении ИПБ в ГПИПБ, равна:
Т.к. потери тепла в окружающую среду составляют 3 % от общего прихода теплоты, то
Определим теплоту реакционной массы на выходе из аппарата:
Определим теплоту, уносимую с абгазом:
Так как процесс идет с выделением тепла, то необходимо предусмотреть съём тепла.
В качестве теплоносителя для съёма тепла используют воду.
Из теплового баланса окислительной колонны определим количества тепла, снимаемое водой:
Температура воды на входе tвхвода=150С
Температура воды на выходе tвыхвода=350С
Ср(вода)=4178,24 Дж/(кг·К)
Количество воды,необходимое для съёма тепла равно:
Определим поверхность теплообмена, обеспечивающую отвод тепла.
125 120
35 15
Найдём среднюю разность температур:
0С
0С
Отношение следовательно, можно принять среднюю арифметическую разность температур0С
Исходя из условий теплообмена примем ориентировочный коэффициент теплопередачи К=120 Вт/(м2·0С)
Тогда поверхность теплообмена равна:
(3600 число секунд в одном часу для перевода кДж в кВт).