1 Историческая справка о методах получения и использования продукта

• Название: 1 Историческая справка о методах получения и использования продукта
• Дата: 03.06.2021
• Размер: 1.54 Mb.
• Имя файла: bibliofond.ru_876979.rtf
• Тип: Реферат; #213494
• страница: 3 из 6

(∑( + + )·0,33)/0,75=111,54 м³

V_р.м (по заводу) =105,38 м³

Необходимое количество аппаратов определяем по формуле:

N= =1,07

Следовательно, берём 1 аппарат.

Выбор и расчёт основного и вспомогательного оборудования.

Часовая производительность:
П = = ·1,03(потери)=11088,52 кг
где n - число рабочих дней в году;

В - производительность

,52*22,4/120=2069,856 м³/ч

Объем емкости определяется по формуле:
V = ,
где П - часовая производительность, кг/ч;

Τ - время заполнения ёмкости;

- коэффициент заполнения;

- плотность реакционной смеси, кг/м³.

V_{алкилатора} = = 13,441м³ ( =1час)

V_{сборника} = = 1,13м³( =5мин)

V_{отстойника} = = 26,88м³( =2часа)
.5 Тепловой расчёт алкилатора
Исходные данные:

Материальные потоки, кмоль/с:

пропиленовая фракция - 101,455/(3*3600)=0,00939;

технический бензол - 502,2/(3*3600)=0,0465;

дипропилбензол - 17,112/(3*3600)=0,0016;

отходящие газы - 0,842/(3*3600)=0,000078;

жидкий алкилат - 520,099/(3*3600)=0,0482.

Температура: на входе в алкилатор-40ºС; на выходе из алкилатора-100 ºС.

Цель теплового расчёта - определение количества испарившегося бензола в алкилаторе.

Уравнение теплового баланса аппарата в общем виде:
Q₁+Q₂+Q₃+Q₄=Q₅+Q₆+Q₇+Q₈+Q₉
Для определения значений Q₁ и Q₅ рассчитывают средние молярные теплоёмкости пропиленовой фракции при температуре 40+273=313К и отходящих газов при температуре 100+273=373К.
Таблица №9 - Расчёт средних молярных теплоёмкостей

	xi,%	ci,%	ci * xi /100,Дж/моль*К
Пропиленовая фракция:
C3H6	99,0	66,703	66,036
C3H8	0,6	77,2	0,4632
C2H4	0,4	45,80	0,183
100-66,6822
Отходящие газы:
C3H8	71,62	89,57	64,15
C6H6	5,11	154,62	7,90
HCl	23,28	28,246	6,576
100-78,626

Тепловой поток пропиленовой фракции:

Q₁ = 0,00939*66,6822*40=25,046 кВт

Тепловой поток отходящих газов:

Q₅ = 0,000078*78,626*100=0,613 кВт

Тепловой поток технического бензола:

Q₂ =263,87+5674,72Пб кВт

где Пб - количество циркулирующего бензола в системе холодильник - конденсатор - алкилатор, кмоль/с.

Определяют тепловой поток дипропилбензола:

Q₃ = 0,0016*464,46*50=37,157 кВт

Рассчитывают теплоты реакций 1-6 (кДж/моль):
C₆H₆+C₃H₆ C₆H₅-C₃H₇ -41,24-(49,03+20,41)=-110,68

C₆H₄(C₃H₇)₂+C₆H₆ 2C₆Н₅-С₃H₇ 2*(-41,24)-(-42,24+49,03)=-89,27

C₆H₆+2C₃H₆ C₆H₄(C₃H₇)₂ -42,24-(49,03+2*20,41)=-132,09

C₆H₆+3C₃H₆ C₆H₃(C₃H₇)₃ -43,13-(49,03+3*20,41)=-153,39

C₆H₆+4C₃H₆ C₆H₂(C₃H₇)₄ -43,57-(49,03+4*20,41)=-174,24

C₆H₆+C₂H₄ (C₆H₅)₂-C₂H₆ -12,48-49,03-52,3=-113,81
Рассчитывают теплоту экзотермических реакций по формуле:
Q = 1000qm*nt,
где Q - теплота экзо- и эндотермических реакций, кВт;

qm - теплота химических реакций, кДж/моль;

nt - количество вещества, вступившего в реакцию, кмоль/с.

Q₄ = (1000/(3*3600)) * (58,18*110,68+17,112*89,27+10,545*132,09+2,343*153,39+3,535*

*174,24+0,406*113,81) =961,439 кВт.

Общий приход теплоты:

Q_прих = 25,046+263,87+5674,72Пб+37,157+961,239=1281,389+5674,72Пб кВт.

Для определения теплового потока алкилата рассчитывают его среднюю молярную теплоёмкость при температуре 363К.

C_m=152,07*0,7888+321,36*0,1779+464,46*0,0203+607,56*0,0045+750,66*0,0068+186,56*0,0008+94,48*0,0007=194,61 Дж/кмоль*К.

Тепловой поток жидкого алкилата:
Q₆ = 0,0486*C_m*100=0,0482*194,61*100=937,87 кВт.
Тепловой поток паров бензола:

Q₇ = 101,77*100Пб=10177Пб кВт.

Расход теплоты на испарение бензола:

Q₈ = 78*391,3Пб=30521,4Пб кВт

,3 - удельная теплота испарения бензола при температуре 373К, кДж/кг.

Принимают, что теплопотери в окружающую среду составляют 3% от общего прихода теплоты:
Q_пот = 0,03Q_прих = 0,03(1281,389+5674,72Пб)=38,44+170,2416Пб кВт
Общий расход теплоты:

Q_расх = 0,618+842,47 + 10177Пб+30521,4Пб + 212,802Пб+40,42=40911,202Пб+977,073

Количество циркулирующего бензола находят из условия равенства прихода и расхода теплоты: Q_прих = Q_расх

,72Пб+1287,312 = 40911,202Пб+977,073

,482Пб = 310,239

Пб = 0,0088 кВт.

Количество бензола, испаряющегося на стадии алкилирования:

,0088*3*3600=95,04 кмоль/ч или 7413,12 кг/ч, что составляет 7413,12/11088,52=0,67 т на 1 т получаемого пропилбензола и соответствует оптимальному технологическому режиму.

Всего в алкилатор подают бензола (с учётом циркулирующего бензола):

,2+95,04=597,24 кмоль/ч или 44058,612 кг/ч

Общее количество отходящих газов (с учётом испаряющегося бензола):

,848+95,04=95,888 кмоль/ч или 7413,12+37,28=7450,4 кг/ч
Таблица №10 - Тепловой баланс алкилатора

Приход	кВт	%	Расход	кВт	%
Тепловой поток пропиленовой фракции	25,046	1,87	Тепловой поток отходящих газов	90,171	6,8
Тепловой поток технического бензола	313,812	23,49	Тепловой поток алкилата	937,87	69,95
Тепловой поток дипропилбензола	37,157	2,76	Расход теплоты на испарение бензола	268,588	20,25
Тепловой поток дипропилбензола	961,439	71,88	Теплопотери в окружающую среду	40,825	3
Всего	1337,454	100	Всего	1337,454	100

Q₂ = (0,0465+0,0088)*141,868*40=313,812 кВт;

Q₇ = 0,0088*101,77*100=89,558 кВт;

Q₈ = 0,0088*78*391,3=268,588 кВт.

Тепловой поток отходящих газов составляет:

,613+89,558=90,171[3]
2.6 Механический расчет оборудования
Таблица №11 - Исходные данные для расчёта на прочность

№ п/п	Наименование величины		Обозначение	Величина
1	Расчётное давление аппарата	Внутреннее	р, кгс/см2		6
		Наружное			-
2	Расчётное давление рубашки	Внутреннее	р, кгс/см2		-
		Наружное			-
3	Расчётная температура стенки	Аппарата	t, ºC		130
		Рубашки			-
4	Внутренний диаметр	Аппарата	Д, см		160
		Рубашки			-
5	Допускаемое напряжение стали Вст3сп5 по ГОСТ 14637-79 при расчётной температуре		, кгс/см21465
6	Модуль продольной упругости при расчётной температуре	Материала аппарата	Е1, кгс/см2		-
		Материала рубашки			-
7	Коэффициент прочности сварных швов	Аппарата	1
		Рубашки			-
8	Значение предела текучести при расчётной температуре	Материала аппарата	Т, кгс/см2-
		Материала рубашки			-
9	Расчётный диаметр днища	Аппарата	DR, см		-
		Рубашки			-
10	Радиус кривизны в вершине днища. Для стандартных эллиптических днищ при Н=0,25Д R=Д	Аппарата	R, см		160
		Рубашки			-
11	Расчётная длина гладкой (неподкрепленной кольцами) обечайки	Аппарата	1, см		-
		Рубашки			-
12	Сумма прибавок к расчётным толщинам стенок	Аппарата	С		0,28
		Рубашки			0,44

2.6.1 Расчёт толщины обечайки корпуса, работающей под внутренним давлением

Исполнительная толщина обечайки S определяется по формуле:
S≥S_R+C
,0>0,33+0,28=0,61
S_R=