Расчет и графики 2 работа. Введение Формирование исходных данных для расчета
 Скачать 1.55 Mb.
|
4. Расчет колонны ректификации КР2...........................................................12 5. Материальный баланс колонны КР2.........................................................14 6. Определение числа тарелок и рабочего флегмового числа колонны КР2...................................................................................................15 Заключение.....................................................................................................19 Список использованных источников.............................................................21 Введение Химическая промышленность - важная и сложная отрасль индустрии. Уровень и ее развитие определяет процесс народного хозяйства в целом, оказывают влияние на экономику и культуру, благосостояние страны и народа. Продукция химической промышленности широко используется во всех отраслях народного хозяйства и в сфере потребления. Одной из важнейших отраслей химической промышленности является производство галогенорганических соединений, используемых практически во всех сферах промышленности, сельского хозяйства, бытовой техники. Их потребителями являются производства пластических масс, синтетических волокон и смол, машиностроительная, электронная, металлообрабатывающая, химико-фармацевтическая промышленность и т.д. Цех получения винила хлористого входит в состав производства ПВХ ОАО «Саянскхимпласт». Цех предназначен для получения дихлорэтана методом прямого и окислительного хлорирования, из которого получают винил хлористый методом пиролиза и дальнейшего разделения на компоненты с помощью процесса ректификации. Год ввода цеха в эксплуатацию - 1982 г. Готовым продуктом цеха является винил хлористый, который является одним из важнейших мономерных продуктов, идущих, главным образом, на производство поливинилхлорида, а также на производство различных сополимеров: сополимер винил хлористый с винилиденхлоридом, винилацетатом и др. Поливинилхлорид - это один из самых универсальных из крупнотоннажных полимеров, из которого получают огромный спектр пластмассовых изделий, как пластифицированных (мягких), так и непластифицированных (жестких). Большее количество пластифицированного полимера используются для изготовления изоляции и оболочек электропроводов и кабелей. Изоляционные материалы на основе ПВХ отличаются малой чувствительностью к действию влаги и высокой стабильностью в условиях эксплуатации. Мягкий ПВХ находит широкое применение для получения гибких пленок, листов и труб, используемых в строительстве, сельском хозяйстве и других отраслях. Стадия ректификации винилхлорида имеет высокую важность в процессе производства ПВХ. Требуется высокая степень чистоты (99,99 %) винилхлорида - мономерного сырья для получения качественного поливинилхлорида. Поэтому винилхлорид, поступающий с печей пиролиза, необходимо отделить от непрореагировавшего дихлорэтана, хлористого водорода и других веществ. 1. Формирование исходных данных для расчета 2. Исходные данные:
Теоретические основы процесса ректификации винилхлорида Рисунок 2.3 - График зависимости t-x,y;    2. Расчёт материального баланса колонны КР2 Так как питание колонны КО3 является дистиллятом колонны КР2, то P2 = 48189,49кг∕ч Выполняем расчет материального баланса колонны КР2  W2 = F2 - P2 F2= P 2 · (xP-xW)/(xF-xW) Найдём F2, W2 для каждого компонента F2 HCL= 48189,49 · (0,08 - 0)/(0,04 - 0)= 96379,0 кг∕ч F2 C2H2 = 48189,49 · (0,0004 - 0)/(0,0002 - 0)= 96379,0 кг∕ч F2 CH3Cl = 48189,49 · (0,0028 - 0)/(0,0012 - 0)= 112442,1 кг∕ч F2 C2H3Cl = 48189,49 · (99,9164 - 0,05)/(43,578 - 0,05)= 110561,3 кг∕ч F2 C4H6 = 48189,49 · (0,0004 - 0)/(0,0006 - 0)= 32126,3 кг∕ч F2 CHCl3 = 48189,49 · (0 - 0,02)/(0,01 - 0,02)= 96379,0 кг∕ч F2 CCl4 = 48189,49 · (0 - 0,01)/(0,005 - 0,01)= 96379,0 кг∕ч F2 C6H6 = 48189,49 · (0 - 0,04)/(0,021 - 0,04)= 101451,6 кг∕ч F2 ЛК = 48189,49 · (0 - 0,19)/(0,108 - 0,19)= 111658,6 кг∕ч F2 C2H4Cl2 = 48189,49 · (0 - 98,03)/(55,3 - 98,03)= 110555,0 кг∕ч F2 C2HCl3 = 48189,49 · (0 - 0,7)/(0,398 - 0,7)= 111697,5 кг∕ч F2 C2H3Cl3 = 48189,49 · (0 - 0,03)/(0,014 - 0,03)= 90355,3 кг∕ч F2 C2H3Cl3 = 48189,49 · (0 - 0,11)/(0,06 - 0,11)= 106016,9 кг∕ч F2 C2H3Cl3 = 48189,49 · (0 - 0,01)/(0,006 - 0,01)= 120473,7 кг∕ч F2 C2H3Cl3 = 48189,49 · (0 - 0,81)/(0,458 - 0,81)= 110890,6 кг∕ч W2 C2H3Cl = 110561,27 - 48189,49 = 62371,78 кг∕ч W2 CHCl3 = 96378,99 - 48189,49 = 48189,49 кг∕ч W2 CCl4 = 96378,99 - 48189,49 = 48189,49 кг∕ч W2 C6H6 = 101451,56 - 48189,49 = 53262,07 кг∕ч W2 ЛК = 111658,58 - 48189,49 = 63469,09 кг∕ч W2 C2H4Cl2 = 110555,02 - 48189,49 = 62365,53 кг∕ч W2 C2HCl3 = 111697,50 - 48189,49 = 63508,01 кг∕ч W2 C2H3Cl3 = 90355,30 - 48189,49 = 42165,81 кг∕ч W2 C2H3Cl3 = 106016,88 - 48189,49 = 57827,39 кг∕ч W2 C2H3Cl3 = 120473,73 - 48189,49 = 72284,24 кг∕ч W2 C2H3Cl3 = 110890,59 - 48189,49 = 62701,10 кг∕ч Зная состав куба, найдём количество соответствующих веществ в кубовом продукте по формуле (5.1): Кубовый продукт: GC2H3Cl =(0,05 ∙ 62371,78) ∕ 100 = 31,19 кг∕ч GCHCl3 =(0,02 ∙ 48189,49) ∕ 100 = 9,64 кг∕ч GCCl4 =(0,01 ∙ 48189,49) ∕ 100 = 4,82 кг∕ч GC6H6 =(0,04 ∙ 53262,07) ∕ 100 = 21,30 кг∕ч GЛК =(0,19 ∙ 63469,09) ∕ 100 = 120,59 кг∕ч GC2H4Cl2 =(98,03 ∙ 62365,53) ∕ 100 = 61136,93 кг∕ч GC2HCl3 =(0,70 ∙ 63508,01) ∕ 100 = 444,56 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,03 ∙ 42165,81) ∕ 100 = 12,65 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,11 ∙ 57827,39) ∕ 100 = 63,61 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,01 ∙ 72284,24) ∕ 100 = 7,23 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,81 ∙ 62701,10) ∕ 100 = 507,88 кг∕ч Зная состав питания колонны, найдём количество соответствующих веществ в питающем продукте по формуле (5.3): GHCl =(0,04 ∙ 96378,99) ∕ 100 = 38,55 кг∕ч GC2H2 =(0,0002 ∙ 96378,99) ∕ 100 = 0,19 кг∕ч GCH3Cl =(0,001 ∙ 112442,15) ∕ 100 = 1,35 кг∕ч GC2H3Cl =(43,578 ∙ 110561,27) ∕ 100 = 48180,39 кг∕ч GC4H6 =(0,001 ∙ 32126,33) ∕ 100 = 0,19 кг∕ч GCHCl3 =(0,01 ∙ 96378,99) ∕ 100 = 9,64 кг∕ч GCCl4 =(0,005 ∙ 96378,99) ∕ 100 = 4,82 кг∕ч GC6H6 =(0,021 ∙ 101451,56) ∕ 100 = 21,30 кг∕ч GЛК =(0,108 ∙ 111658,58) ∕ 100 = 120,59 кг∕ч GC2H4Cl2 =(55,3 ∙ 110555,02) ∕ 100 = 61136,93 кг∕ч GC2HCl3 =(0,398 ∙ 111697,50) ∕ 100 = 444,56 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,014 ∙ 90355,30) ∕ 100 = 12,65 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,06 ∙ 106016,88) ∕ 100 = 63,61 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,006 ∙ 120473,73) ∕ 100 = 7,23 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,458 ∙ 110890,59) ∕ 100 = 507,88 кг∕ч Полученные результаты сведем в таблицу материального баланса колонны КР2. Найдём F2, W2 для каждого компонента F1 HCL= 110549,88 · (0,04 - 99,92)/(18,2837 - 99,92)= 135255,05 кг∕ч F1 C2H2 = 110549,88 · (0,0002 - 0,08)/(0,0143 - 0,08)= 134275,20 кг∕ч F1 CH3Cl = 110549,88 · (0,0012 - 0)/(0,0011 - 0)= 120599,87 кг∕ч F1 C2H3Cl = 110549,88 · (43,578 - 0)/(31,2417 - 0)= 154202,32 кг∕ч F1 C4H6 = 110549,88 · (0,0006 - 0)/(0,0006 - 0)= 110549,88 кг∕ч F1 CHCl3 = 110549,88 · (0,01 - 0)/(0,0101 - 0)= 109455,33 кг∕ч F1 CCl4 = 110549,88 · (0,005 - 0)/(0,0048 - 0)= 115156,13 кг∕ч F1 C6H6 = 110549,88 · (0,021 - 0)/(0,0188 - 0)= 123486,57 кг∕ч F1 ЛК = 110549,88 · (0,108 - 0)/(0,0964 - 0)= 123852,56 кг∕ч F1 C2H4Cl2 = 110549,88 · (55,3 - 0)/(49,4887 - 0)= 123531,40 кг∕ч F1 C2HCl3 = 110549,88 · (0,398 - 0)/(0,3558 - 0)= 123661,75 кг∕ч F1 C2H3Cl3 = 110549,88 · (0,014 - 0)/(0,0131 - 0)= 118144,91 кг∕ч F1 C2H3Cl3 = 110549,88 · (0,06 - 0)/(0,0551 - 0)= 120380,99 кг∕ч F1 C2H3Cl3 = 110549,88 · (0,006 - 0)/(0,0056 - 0)= 118446,30 кг∕ч F1 C2H3Cl3 = 110549,88 · (0,458 - 0)/(0,4102 - 0)= 123432,09 кг∕ч P1 HCL= 135255,05 - 110549,88 = 24705,17 кг∕ч P1 C2H2 = 134275,20 - 110549,88 = 23725,32 кг∕ч Зная состав дистиллята, найдём количество соответствующих веществ в головном продукте по формуле (5.2): GHCl =(99,92 ∙ 24705,17) ∕ 100 = 24685,41 кг∕ч GC2H2 =(0,08 ∙ 23725,32) ∕ 100 = 18,98 кг∕ч Зная процентный состав потока со стадии пиролиза дихлорэтана, приходящего в колонну КР1, найдём количество соответствующих веществ по формуле (5.3): GHCl =(18,2837 ∙ 135255,05) ∕ 100 = 24729,63 кг∕ч GC2H2 =(0,0143 ∙ 134275,20) ∕ 100 = 19,20 кг∕ч GCH3Cl =(0,0011 ∙ 120599,87) ∕ 100 = 1,33 кг∕ч GC2H3Cl =(31,2417 ∙ 154202,32) ∕ 100 = 48175,43 кг∕ч GC4H6 =(0,0006 ∙ 110549,88) ∕ 100 = 0,66 кг∕ч GCHCl3 =(0,0101 ∙ 109455,33) ∕ 100 = 11,05 кг∕ч GCCl4 =(0,0048 ∙ 115156,13) ∕ 100 = 5,53 кг∕ч GC6H6 =(0,0188 ∙ 123486,57) ∕ 100 = 23,22 кг∕ч GЛК =(0,0964 ∙ 123852,56) ∕ 100 = 119,39 кг∕ч GC2H4Cl2 =(49,4887 ∙ 123531,40) ∕ 100 = 61134,08 кг∕ GC2HCl3 =(0,3558 ∙ 123661,75) ∕ 100 = 439,99 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,0131 ∙ 118144,91) ∕ 100 = 15,48 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,0551 ∙ 120380,99) ∕ 100 = 66,33 кг∕ч GC2H3Cl3 =(0,0056 ∙ 118446,30) ∕ 100 = 6,63 кг∕ч GC2H3Cl3=(0,4102 ∙ 123432,09) ∕ 100 = 506,32 кг∕ч Полученные результаты сведем в таблицу материального баланса колонны КР1. 3. Расчет колонны ректификации КР2 Ткип. НСl = В/(А-lnР) – С = 1803,84 / (14,96 - 3800) -(-43,15)= 312 К = 39 оС Ткип. ДХЭ = В/(А-lnР) – С = 2927,17 / (16,18 - 3800) -(-50,22)= 419 К = 146 оС lnР=А - В/(Т + С), мм рт. ст.  Рисунок 5.6 - График зависимости t - х, у 5. Материальный баланс колонны КР2 Пересчитаем составы фаз из массовых долей в мольные для бинарной смеси дихлорэтан – винилхлорид по формуле X = x / MBX /(x / MBX+ (1 - x)/ MДХЭ) где МНСl и МДХЭ– молярные массы низкокипящего и высококипящего компонентов, соответственно, кг/кмоль. MДХЭ = 100 г/моль MВХ= 62,5 г/моль XF = 0,53878 XP = 0,99994 XW = 0,00143 Производительность колоны КР1 по дистилляту: P=59513,92 кг/ч W=51075,98 кг/ч По найденным Р и W и по данным таблицы 5.16, найдем количество соответствующих веществ в питании, кубе и дистилляте, которые представлены в таблице 5.17. 6. Определение числа тарелок и рабочего флегмового числа колонны КР2 У* = α · х /(1+ (α - 1) · х, где α- относительная летучесть. α = РНК / РВК, где РНК, РВК- давление паров низкокипящего и высококипящего компонентов. Найдем давление насыщенных паров винилхлорида и дихлорэтана по ураынению Антуана : lnP = A - B/(T+C) где А, В и С-коэффициенты уравнения Антуана При средней температурекипения смеси ВХ и ДХЭ при Р = 0.5 МПа: Т= (312 + 419)/2 = 365 К ln Рнсl= 14,9601 - 1803,84 /(365 -43,15)= 11649,2 мм рт.ст. ln РДХЭ= 16,1764 - 2927,17 /(365 -50,22)= 982,4 мм рт.ст. α= 11649,2 / 982,4 = 11,858 Задаваясь значением Х, определяем У*: X10= 1,0; У10*= 11,858 · 1 /1+(11,858 -1) · 1 = 1. Полученные данные сводим в таблицу 5.18. Rmin = (ХР - YF*)/(YF* - XF), где Y*F – равновесное значение состава пара исходной жидкости, который найден по графику Х – У (рис. 5.7). Rmin = 0,99994 - 0,9338 / 0,9338 - 0,5388 = 0,1674 Рабочее флегмовое число определяется как: R=β∙ Rmin, где β – коэффициент избытка флегмы (β = 1,02 ÷ 3,5). Задаваясь различными значениями коэффициента избытка флегмы β для каждого из них определяется флегмовое число R, отрезок B, число теоретических тарелок в колонне nT, путем вписывания «ступенек» между равновесной и рабочими линиями. В =ХP/ (R+1) β = 1,7; R= 1,7 · 0,1674 = 0,28463; В = 0,9999 /(0,2846285 +1) = 0,77839; β = 2; R= 2 · 0,1674 = 0,33486; В = 0,9999 /(0,33485706 +1) = 0,74910; β = 2,3; R= 2,3 · 0,1674 = 0,38509; В = 0,9999 /(0,38508562 +1) = 0,72193; β = 2,6; R= 2,6 · 0,1674 = 0,43531; В = 0,9999 /(0,43531418 +1) = 0,69667; β = 2,8; R= 2,8 · 0,1674 = 0,46880; В = 0,9999 /(0,46879989 +1) = 0,68079; β = 3,2; R= 3,2 · 0,1674 = 0,53577; В = 0,9999 /(0,5357713 +1) = 0,65110; β = 3,5; R= 3,5 · 0,1674 = 0,58600; В = 0,9999 /(0,58599986 +1) = 0,63048. Заключение В работе рассмотрена стадия ректификации винилхлорида в производстве поливинилхлорида на ОАО «Саянскхимпласт». Винил хлористый является одним из важнейших мономерных продуктов, идущих, главным образом, на производство поливинилхлорида, а также на производство различных сополимеров: сополимер винил хлористый с винилиденхлоридом, винилацетатом и др. Из поливинилхлорида готовят листовые материалы и трубы (винилпласт), пленки, заменители кожи и т.д. В работе представлена характеристика сырья, полупродуктов и готовой продукции с указанием плотности, фракционного состава, технических условий и норм, приведено описание блок-схемы производства поливинилхлорида и описание технологической схемы стадии ректификации винилхлорида. Проведен расчет материального баланса установки, ректификации винилхлорида, проведен технологический расчет колонн ректификации КР, КР2: приведен материальный и тепловой баланс, расчет нахождения флегмового числа, определение высоты и диаметра колонн, расчет эффективности клапанных тарелок, а также представлен поверочный расчет насоса и теплообменника которые показали, что вспомогательное оборудование справляется с заданной нагрузкой. Представлена спецификация на приборы и средства автоматизации. Применение АСУТП повышает точность измерений, позволяет стабилизировать технологические параметры процесса, обеспечить устойчивую работу производства и реализовать высокоэффективные функции и алгоритмы управления, за счет чего формируется более полная и своевременная информация о ходе технологического процесса, снижаются потери рабочего времени, уменьшается простой оборудования. В седьмом разделе были рассмотрены все факторы, отрицательно действующие на обслуживающий персонал, произведен расчет освещения в помещении операторной и предложены меры по охране труда и безопасному ведению технологического процесса. В восьмом разделе приведены данные о влиянии производства на окружающую природную среду, сведения по пожаро - и взрывобезопасности используемых материалов. Рассмотрены существующие на данном предприятии методы очистки сточных вод, методы переработки и утилизации хлорорганических отходов производства винилхлорида и предложен более эффективный способ. Технико-экономическое обоснование проекта приведено в девятом разделе дипломного проекта. При расчете технико-экономических показателей были получены следующие результаты: - на проектный вариант предполагается увеличение объема производимой продукции на 20 %; - капитальные вложения на проектный вариант окупятся через 3 года 4 месяцев эксплуатации, что говорит об эффективности разрабатываемого проекта. Список использованных источников 1. Постоянный технологический регламент 2-2003 цеха по получению винилхлорида № 30. – Саянск: 2003. – 318 с. 2. Баев А.В., Салов В.М. Дроссельные регулирующие органы в системе управления / Баев А.В., Салов В.М.; Ирк. гос. тех. ун-т . – Иркутск: ИрГТУ, 2005. – 142 с. 3. СТО 005-2015 ИРНИТУ. Учебно-методическая деятельность. Оформление курсовых проектов (работ) и выпускных квалификационных работ технических специальностей. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||