КУРСОВОй. 1 Теоретическая часть 1 Промышленные методы получения формальдегида 6
 Скачать 109.67 Kb.
|
|
Полученный состав выхлопных газов соответстует оптимальному технологическому режиму. Степень конверсии метанола в формальдегид принята 87%. Для проверки правильности выполненного расчета определяют степень конверсии метанола по формуле:   что практически совпадает с принятой. Рассходные коэффициенты: по метанолу: 128,610*32/8809*0,999 = 0,467 кг/кг, где 128,610 – расход метанола по реакциям 1-4, кмоль/ч; 8809 – часовая производительность агрегата по формалину, кг; 0,999 – массовая доля метанола в техническом метаноле; по воздуху (см. табл. 1): (15734-7483)/8809 = 0,936 кг/кг или 936/1,29 = 725,5 м3т, где 1,29 – плотность воздуха в нормальных условиях, кг/м3; по воде: 2405/8809 = 0,273 кг/кг, где 2405 – расход воды на орошение, кг/ч. 2.3. Технологический расчет основного оборудования. Технологический расчет реактора (контактного аппарата). Реактор (контакный аппарат) предназнаен для окислительного дегидрирования метанола в формальдегид в газовой фазе на пемзосеребряном катализаторе. Для расчета выбран вертикальный стальной цилиндрический аппарат, смонтированный непосредственно над верхней трубной решеткой подконтактного холодильника. В нижней части аппарата на свободно лежащую решетку, покрытую двумя слоями сеток, засыпан катализатор. Над слоем катализатора предусмотрено распределительное устройство, имеющее 24 щели размером 200х50мм для равномерного распределения потока спиртовоздушной смеси. Разогрев катализатора производят тремя нихромовыми электроспиралями (d=0,4 мм, U=220 B). Техническая характеристика контактного аппарата: Производительность, кг/ч: по формальдегиду - 2800 по спиртовоздушной смеси -13500 Диаметр внутренний, мм - 2000 Высота (без подконтактного холодильника), мм - 2150 Объем катализатора, м3 -0,4 Аппарат снабжен штуцером входа спиртовоздушной смеси Dy 500, py 1, двумя взрывными мембранами Dy 600, py 1, люком-лазом Dy 500, py 0,4. По данным табл. 1, на стадии контактирования образуется 3357 кг/ч формальдегида, расход спиртовоздушной смеси составляет 15734 кг/ч. Необходимое число реакторов: n=3357/2800 = 1,198 или n=15734/13500 = 1,165. Таким образом, нужно установить два реактора (контактный аппарат). 2.4. Тепловой расчет Исходные данные: Расход спиртовоздушной смеси 520,751/3600 = 0,1446 кмоль/с; количество контактного газа 606,276/3600 = 0,1684 кмоль/с; температура: на входе в аппарте 100-1200С; на выходе из аппарата 6800С. Цель расчета – уточнение температуры спиртовоздушной смеси на входе в контактный аппарат. Уравнение теплового баланса в общем виде: Ф1+Ф2 = Ф3 + Фпот, где Ф1, Ф3 – тепловые потоки спиртовоздушной смеси и контактного газа соответственно, кВт; Ф2 – теплота, выделяющаяся за счет химических реакций, кВт; Фпот – теплопотери в окружающую среду, кВт. Для определения значений Ф1 и Ф3 рассчитывают средние молярные теплоемкости спиртовоздушной смеси при tср = (100 +120)/2 = 1100C (T1 = 110+273 = 383 K) и контактного газа при T3 = 680+273 = 953 К: Таблица 6 - Тепловой баланс.
Тепловой поток спиртовоздушной смеси: Ф1=0,1446*39,2353tx = 5,6734tх кВт. Определяют теплоты реакций 1 – 4 (в кДж/моль):
Расчитываем теплоту Ф2, выделяющуюся за счет химических реакций Ф2 = 1000[34,724*(-85,1)+77,166*156,71+14,147*676,13+2,572*(-90,47)]/3600 = 5130,609 кВт. Тепловой поток контактного газа: Ф3 = 0,1684*48,582*680 = 5563,245 кВт. Принимаем, что теплопотери в окружающую среду составляют 3% от общего прихода (расхода) теплоты: Фпот = 5563,245*3/(100-3) = 172,059 кВт. Общий расход теплоты: Фрасх = Ф3+Фпот = 5563,245+172,059 = 5735,304 кВт. Температура спиртовоздушной смеси находят из уравнения теплового баланса: 5,6734tx+5130,609 = 5735,304; Tх = 604,695/5,6734 = 1070С, что соответствует принятому интервалу температур. Минимальная температура спиртовоздушной смеси на входе в контактный аппарат должна быть на 20-250С выше температуры кипения метанола в спиртоиспарителе. Температура кипения метанола при нормальном давлении равна 64,70С; при 0,2 МПа – 840С; при 0,5 МПа – 1070С. Составляем тепловой баланс контактного аппарата - таблица7 Таблица 7 - Тепловой баланс контактного аппарата.
2.5. Расчет реактора (контактного аппарата) Объмный расход спиртовоздушной смеси: Vвх = 520,751*22,4 = 11665 м3/ч. При объемной скорости Vоб = 30000 ч-1 необходимый объем катализатора равен: Vк’ = Vвх/ Vоб = 11665/30000 = 0.388 м3. В принятом стандартном аппарате объем катализатора Vк’ = 0,4 м3, следовательно, запас производительности по катализатору составляет: (0,400-0,388)*100/0,388 = 3%. Высота слоя катализатора в аппарате: hк = Vк’/S = 0,4/(0,785*22) = 0,127 м. Объемный расход контактного газа при температуре T = 680+273 = 953К и давлении p = 0,22 МПа: Vвых = (606,276*22,4/3600)[953*101325/(273*0,22*106)] =6,06 м3/с. Линейная скороть газа в сечении контактного аппарата: ௰ = Vвых/S = 6,06/(0,785*22) = 1,9 м/с, что соответствует оптимальному технологическому режиму. 3 Охрана труда 3.1 Характеристика опасности производства Пожаровзрывоопасные токсические свойства сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства. Взрывопожарная и пожарная опасность, санитарная характеристика производственных зданий, помещений и наружных установок в таблице 8. Таблица 8 – Пожаровзрывоопасные токсические свойства сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства
3.2 Меры безопасности при эксплуатации производства Все работы по подключению оборудования к действующим сетям и аппаратам и переводу на рабочий режим проводятся сменным персоналом под руководством начальника смены. Ввод оборудования в эксплуатацию допускается после закрытия наряда-допуска и оформления актов по форме, предусмотренной Системой технического обслуживания и ремонта оборудования предприятий химической промышленности на отремонтированное, модернизированное оборудование и Типовой инструкцией о порядке безопасного проведения ремонтных работ на предприятиях Министерства химической промышленности (ТИ-ХП-86). Отремонтированный узел включается в работу по письменному распоряжению начальника цеха. Оборудование предназначенное для работы с огне- и взрывоопасными веществами, необходимо продувать азотом до объемной доли кислорода в продувочном газе не более 2 %. В связи с тем, что в производстве формалина используются взрыво- пожароопасные метанол и формальдегид, возможны аварийные ситуации, которые могут привести к разрушению зданий, сооружений, технологического оборудования и несчастным случаям с технологическим персоналом, разработан план ликвидации аварийных ситуаций. Все аварийные ситуации выходят на уровень А. Межблочная арматура, которая используется в аварийных ситуациях, перекрывается дистанционно или вручную. Расчетное время для закрытия межблочной арматуры – дистанционно 50 секунд, вручную – 2-5 минут. Меры безопасности при ведении технологического процесса,и производственных операций Работать только на исправном оборудовании с исправными приборами КИП и средствами автоматизации и управления. Работа на неисправном или негерметичном оборудовании может создать условия для прорыва горючих, токсических паров или газов и образования взрывоопасных смесей. Работа с неисправными приборами КИП может привести к значительному отклонению технологических параметров от норм, что, в свою очередь, может вызвать повышенную загазованность, взрыв или пожар. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||