«Основы проектирования и оборудование нефтегазоперерабатывающих.. Основы проектирования и оборудование нефтегазоперерабатывающих заводов
 Скачать 38.15 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» КОНТОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине: «Основы проектирования и оборудование нефтегазоперерабатывающих заводов» Вариант №1 Выполнил: слушатель гр. ХТПНГ-21-2 А.З. Ахмеров Проверил: к.т.н., доцент Л.В. Таранова Тюмень 2022 ВАРИАНТ 1 В реакторе протекают следующие простые реакции:  Требуется записать уравнения суммарных независимых реакций образования ключевых продуктов; по суммарным реакциям рассчитать материальный баланс процесса, если в реактор подают 100 кмоль/ч дихлорэтана и 90 кмоль/ч хлора, а выходы винилхлорида, трихлорэтана, ди- и тетрахлорэтена по дихлорэтану равны соответственно 0,18; 0,14; 0,26 и 0,12. 2. Провести технико-экономическое обоснование строительства, выбрать место и способ производства винилхлорида в наиболее удобном регионе. При ответе на это задание необходимо опереться на планово-статистические данные. 3. Выберите марки сталей для реактора хлорирования, опишите рабочие условия процесса. Выбор материалов обоснуйте Решение Введем обозначения и перепишем в буквенном виде систему химических уравнений: A + Y B + Z (1) A C + Z (2) C + Y B (3) B D + Z (4) D + Y E (5) B + Y E + Z (6) Составим стехиометрическую матрицу:
Приведение этой матрицы к виду Гаусса дает:
Вычисление ранга стехиометрической матрицы (r) дает значение r = 4, то есть в этой системе имеется четыре независимые реакции. Стехиометрические коэффициенты соответствуют этим четырем суммарным реакциям: 1) СH2ClCH2Cl + Cl2 СH2ClCHCl2 + HCl ( A + Y B + Z ) 2) СH2ClCH2Cl СH2=CHCl + HCl ( A C + Z ) 3) СH2ClCH2Cl + Cl2 С2H2Cl2 + 2 HCl ( A + Y D + 2 Z ) 4) СH2ClCH2Cl + 2Cl2 С2H2Cl4+ 2 HCl ( A + 2Y E + 2 Z ) с четырьмя ключевыми веществами: B, C, D и E. Для вычисления мольных потоков реагентов и продуктов реакции (Fi,0 и Fi) воспользуемся уравнением парциального молярного баланса сложных реакций: Fi/FA,0 = βi + Σ(ν'ij/|ν'Aj|)xi, где βi = Fi,0/FA,0 , ν'ij - стехиометрические коэффициенты суммарных реакций с участием i-го компонента в j-той реакции. Учитывая, что выход каждого продукта (xi) равен: xi = |ν'A/ν'i| Fi/FA,0 запишем выражения для отношения мольных потоков всех компонентов реакционной массы на выходе из реактора к начальному мольному потоку дихлорэтана (Fi/FA,0): FB/FA,0 = 0,16; FC/FA,0 = 0,21; FD/FA,0 = 0,23; FE/FA,0 = 0,09; FA/FA,0 = 1 - (0,21 + 0,16 + 0,23 + 0,09) = 0,31; FY/FA,0 = 0,65 - 0,16 - 0,23 - (2/|-1|)0,09 = 0,08; FZ/FA,0 = 0,16 + 0,21 + (2/|-1|)0,23 + (2/|-1|)0,09 = 1,01 Отсюда вычислим мольные потоки реагентов и продуктов реакции на выходе из реактора: FB = 16; FC = 21; FD = 23; FE = 9; FA= 31; FY = 8; FZ = 101 Для проверки составим таблицу материального баланса процесса:
Равенство суммарных массовых потоков на входе на выходе из реактора подтверждает правильность произведенных расчетов. Степень конверсии дихлорэтана и хлора равны: ХA = 1 - FА/FA,0 = 0.69 ХY = 1 - FY/FY,0 = 1-8/65 = 0.649 Селективности по винилхлориду и дихлорэтилену равны: ФAC = |νA/νC| Fc/(FA,0ХA) = 21/69 = 0.3 ФAE = |νA/νE| FE/(FA,0ХA) = 23/69 = 0.33 Экономическое обоснование проекта Ожидаемая потребность по экономическим районам СНГ, тыс. т: Центральный 537 Уральский 539 Северо-Западный 268 Западно-Сибирский 1041 Северо-Кавказский 317 Поволжье 162 Восточно-Сибирский и Дальний Восток 76 Волго-Вятский 28 Казахстан и Средняя Азия 193 В с е г о 3161 Ожидаемая структура потребления в 2021 г., тыс. т: Карбамидные смолы 2263 (59%) Феноло-формальдегидные смолы 656,1 (17% ) Пентаэритрит 268 7% Параформ 37,4 (1% ) Полиформальдегид 127,4 (3% ) Прочие 527,1 (13% ) В с е г о 3879 (100%) Ожидаемый баланс производства и потребления по СНГ: Очевиден дефицит, определяющий необходимость строительства новых мощностей по производству формалина и началу проектно-изыскательских работ. В отношении района строительства вопрос о размещении производства наиболее вероятен в Западно-Сибирском регионе, где намечается самый большой дебаланс потребления. Наиболее подходящим местом для строительства является г. Томск, что определено следующими соображениями: ― запасы природного газа и резервы производственной мощности по метанолу на территории Томского нефтехимического комбината (ТНХК); ― возможность переработки формалина в формальдегидные смолы на месте при организации его производства на ТНХК; ― железнодорожные и водные транспортные развязки ― наличие местных источников электроэнергии; ― наличие водных ресурсов (р. Томь); ― своя стройиндустриальная база; ― возможности готовить квалифицированные кадры (вузы ТПУ, ТГУ, ТГАСУ; сеть ПТУ и техникумов). Выбор конструкционных материалов Выбираем конструкционные материалы для стенки корпуса реактора сталь 12ХМ. Корпус реактора необходимо выполнять из хромомолибденовых сталей марок 12ХМ. Сталь 12 ХМ - жаропрочная низколегированная сталь, изготавливаемая для корпусов реактора, способная работать при высоких температурах до 600° С и водородсодержащих средах. Сталь содержит 1,2% углерода, 1% хрома и 1% марганца. Низкое содержание углерода в 1,2% повышает твёрдость и прочность стенки корпуса реактора, но при этом уменьшает её пластичность. Высокая прочность конструкции необходима для реактора, работающего под высоким давлением 5 МПа. Легирующие добавки в 1% хрома и 1% марганца увеличивают прочность, кислотостойкость и теплоустойчивость стенки корпуса реактора. Это позволяет реактору процесса каталитического реформинга работать под высокой температурой, высоким давлением внутренний среды аппарата и в опасной водородсодержащей среде. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||