Технология получения МТБЭ. Химизм и оптимальные условия проведения процесса

• Название: Химизм и оптимальные условия проведения процесса
• Дата: 16.07.2019
• Размер: 66.9 Kb.
• Имя файла: Технология получения МТБЭ.docx
• Тип: Реферат; #84174
• страница: 2 из 2

Часть непревращенного метанола уходит в виде азеотропной смеси с отработанной БИФ в составе: метанол – 3 %, масс., БИФ – 97 %, масс.

171,5364 г БИФ – 97 %

xг метанола – 3 % x= (3*171,5364)/97 = 5,3052 г

Масса метанола в эфире:

m_{метанол} = 5,7168 г – 5,3052 г = 0,4116 г.

Масса эфира:

m_МТБЭ = n_МТБЭ*M= 0,93685 моль * 88 = 82,4428 г.

Концентрация метанола в эфире:

C_{метанол} = m_{метанол}*100/(m_{метанол} + m_МТБЭ) = 0,4116/(0,4116 + 82,4428) = 0,497 %

Следовательно, мольное соотношение метанол : изобутилен выбрано верно.

6. Расчет массы рецикла для разбавления исходной фракции.

Пусть необходимо добавить x кг возвратной БИФ с содержанием изобутилена C_i-б = 2,06 % для получения исходной фракции с содержанием изобутилена C_i-б = 25 %. Найдем массу изобутилена в подающейся фракции:

m_i-б = (C_i-б*8000)100 = 3600 кг

Составим уравнение:

= 0,25

Решая его, получаем x = 6974,7 кг.

Таким образом, подача БИФ с содержанием изобутилена C_i-б = 25 % равна 8000 + 6974,7 = 14974,7 кг/ч

7. Расчет материального баланса.

Приход:

m_i-б = 25*14974,2/100 = 3743,7 кг/ч

n_i-б = 3743,7/56 = 66,85 кмоль/ч

m_б-1 = 14974,7 – 3743,7 = 11231 кг/ч

n_б-1 = 11231/56 = 200,55 кмоль/ч

n_{метанол} = n_i-б*1,1155 = 66,85*1,1155 = 74,57 кмоль/ч

m_{метанол} = 74,57*32 = 2386,24 кг/ч

Расход:

n_{i-б непревр} = n_i-б – (n_i-б*X_i-б*)/100 = 66,85 – 66,85*0,93685 = 4,22 кмоль/ч

m_{i-б непревр} = 4,22*56 = 236,32 кг/ч

n_МТБЭ = n_i-б*X_i-б = 66,85*93,685/100 = 62,63 кмоль/ч

m_МТБЭ = 62,63*88 = 5511,44 кг/ч

n_{метанол непревр} = n_{метанол} - n_превр = 74,57 – 62,63 = 11,94 кмоль/ч

m_{метанол непревр} = 11,94*32 = 382,08 кг/ч

m_б-1 = 11231 кг/ч

n_б-1 = 200,55 кмоль/ч

Масса товарного МТБЭ:

5511,44 кг/ч – 99,503% - МТБЭ

x кг/ч – 0,497% - Метанол

x = 5511,44*0,497)/99,503 = 27,53 кг/ч

m_{МТБЭ товарн} = 5511,44 + 27,53 = 5535,97 кг/ч

8. 
   Расчет теплового баланса.
   

Приход:

Количество теплоты, вносимое в аппарат компонентами реакционной смеси, рассчитывается по формуле:

Q_i = nct, где c – удельная молярная теплоемкость, кДж/кмоль*град

Q_i-б = 66,85 кмоль * 87,8 кДж/кмоль*град * 50 ⁰С = 293471,5 кДж

Q_б-1 = 200,55 * 85,7 * 50 = 859356,75 кДж

Q_{метанол} = 74,57 * 80,3 * 50 = 299398,55 кДж

Количество теплоты, выделяющееся в результате экзотермической реакции, рассчитывается по формуле:

ΔН = Σ(ΔН_обр)_исх – (ΔН_обр)_прод , где ΔН_обр – стандартная теплота образования, кДж/моль

ΔН = (ΔН_{обр i-б}*n_i-б + ΔН_{обр метанол}*n_{метанол} + ΔН_{обр б-1}*n_б-1) - (ΔН_{обр МТБЭ}*n_МТБЭ + ΔН_{обр i-б}*n_i-б + ΔН_{обр метанол}*n_{метанол} + ΔН_{обр б-1}*n_б-1) = (-16,6*66850 – 234,9*74570 – 0,13*200550) – (-333,3*62630 – 16,6*422 - 234,9*11940 – 0,13*200550) = 5060087,2 кДж

ΣQ_пр = 293471,5 + 859356,75 + 299398,55 + 5060087,2 = 6512314 кДж

Количество теплоты, выносимое из аппарата продуктами реакции и непрореагировавшими компонентами:

Q_i-б = 4,22 * 87,8 * 50 = 18525,8 кДж

Q_б-1 = 200,55 * 85,7 * 50 = 859356,75 кДж

Q_{метанол} = 11,94 * 80,3 * 50 = 47939,1 кДж

Q_МТБЭ = 62,63 * 206 * 50 = 645089 кДж

ΣQ_расх = 1570910,65 кДж

Следовательно, необходимо отвести теплоты:

ΣQ_пр – ΣQ_расх = 6512314 - 1570910,65 = 4941403,35 кДж

Расход охлаждающей воды рассчитывается по формуле:

n_в = Q_п/c_в(t_нач-t_кон)

n_в = 4941403,35 /33,463*(50-47) = 49222,6 кмоль/ч.

G_в = 49222,6 *18 = 886006,8 кг/ч = 886 т/ч

Заключение.

В результате данной курсовой работы была изучена и усовершенствована промышленная технология производства метил-трет-бутилового эфира с чистотой не ниже 99,5% в количестве 5535,97 кг/ч. Спроектирована технологическая схема установки, а также рассчитаны материальный, тепловой балансы и расход греющей воды.

Список использованной литературы

1. 
   Данилов А.М. Присадки и добавки. – М.: Химия, 1996. – 232 с.
   
2. 
   Голубева И.А., Жагфаров Ф.Г. Основы газохимии. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. – 216 с.
   
3. 
   Селихов Н.А. Состояние и перспективы развития мирового и региональных рынков МТБЭ. Конъюнктурно-экономические и технологические аспекты. – Черкассы: Черкасский НИИТЭХИМ, 2001. 29с.
   
4. 
   Трофимов В.А. «Производство метил-трет-алкиловых эфиров». Химия и технология топлив и масел. – М.: 1994, №6. – с.8
   
5. 
   Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч.2 – М.: Химия, 1968. – 376 с.
   
6. 
   Бойко Ю. А., Баклашов К. В., Производство экологически чистой высокооктановой добавки к бензину. ХТТМ, 2002, №3, с. 15-17.
   
7. 
   Паниди И.С., Трофимов В.А., Производство метилтретбутилового эфира с применением реактора адиабатического типа. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. – 15с.
   
8. 
   Адельсон С.В., Вишняков Т.П., Паушкин Я.М. Технология нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1985. – 608 с.
   
9. 
   Онойченко С.Н., Емельянов В.Е., Крылов И.Ф., Современные и перспективные автомобильные бензины. Химия и технология топлив и масел. – М.: 2003, №6. – с.3
   
10. 
    Капустин В.М., Кукес С.Г., Бертолусини Р.Г. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР. – М.: Химия, 1995. – с. 213.
    
11. 
    Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Наука, 1972. – 721 с.
    

Приложение 1.

Таблица 1. Основные физико-химические и тепловые характеристики исходных продуктов (метанола и изобутилена) и МТБЭ.

Характеристика	Метанол (ж)	Изобутен (г)	МТБЭ (ж)
Молярная масса, г/моль	32	56	88
Относительная плотность, r420	0,791	0,618	0,740
Температура кипения, ОС	64,5	7,01	55,2
Температура застывания, ОС	-97,9	-140,35	-108,6
Скрытая теплота парообразования, кДж/кг	1120	379,8	342
Теплота сгорания, мДж/кг			35,2
Давление насыщенных паров при 25 ОС, кПа	28,9	197,1	32,2
Стандартная теплота сгорания соединения -Ho298сгор, кДж/моль	704,1	2659,2	3300,1
Стандартная теплота образования соединения из простых веществ (изменение энтальпии в результате реакции образования одного моля данного соединения из простых веществ в стандартных условиях), DHo298обр, кДж/моль	-234,9	-16,6	-333,3
Стандартная энергия образования Гиббса, DGo298обр, кДж /моль	-163,7	57,2	-144,9
Абсолютное значение энтропии соединения в стандартных условиях, So298, Дж/град·моль	124,8	289,1	250,9
Истинная мольная стандартная теплоемкость соединения при p=const, CoР 298, Дж/град·моль	80,3	87,8	206
Критическая температура, Tкр, oК	512,6	417,9	663,6
Критическое давление, Pкр, атм.	81	39,5	37,3
Коэффициент сжимаемости при критических параметрах, Zкр	0,222	0,27	0,26

Приложение 2.

Таблица 2. Материальный баланс реакторного узла

Приход				Расход
наим.	кмоль/ч	кг/ч	наим.		кмоль/ч	кг/ч
изобутилен	66,85	3743,7	изобутилен непревр.		4,22	236,32
бутен-1	200,55	11231	бутен-1		200,55	11231
метанол	74,57	2386,24	метанол непревр.		11,94	382,08
			МТБЭ		62,63	5511,44
Итого:	341,97	17360,94			279,34	17360,84

Приложение 3.

Таблица 3. Тепловой баланс реакторного узла.

Приход			Расход
наименование	кДж	наименование		кДж
Qi-б	293471,5	Qi-б		18525,8
Qб-1	859356,75	Qб-1		859356,75
Qметанол	299398,55	Qметанол		47939,1
ΔН	5060087,2	QМТБЭ		645089
		Qотв		4941403,35
Итого	6512314			6512314