4 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]
5.1 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;
GB - производительность процесса по продукту В, т/год;
Ik - 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.
3) 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.
5) Расчет состава и количества циркулирующих потоков.
6) Составление сводной таблицы материального баланса реактора. Правильность расчета проверяется по закону сохранения массы вещества:
,
(5.2)
где ΣGAi,0 – массовое количество исходного сырья, кг/ч (кг/с);
ΣGA,i – массовое количество не прореагировавшего сырья, кг/ч (кг/с);
ΣGB,i – массовое количество побочных продуктов, кг/ч (кг/с);
GС – массовое количество целевого продукта, кг/ч (кг/с);
Gпотери – материальные потери в процессе, кг/ч (кг/с).
7) 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.
9) Приводится материальный баланс всей установки в виде сводной таблицы.
В данном разделе приведены примеры расчета материального баланса для процессов гидрирования бензола и гидратации этилена.
5.2 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 MC6H12= 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, NC6H12 = 1192.9/84 = 14,2 кмоль/ч.
3) Схема потоков реактора гидрирования бензола (рисунок 3):
Рисунок 3 – Схема материальных потоков реактора гидрирования