Материальный баланс процесса

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7

▷ Похожие статьи

Материальный баланс химического процесса составляется для определения количеств перерабатываемых и получаемых веществ. Вычисленные количества веществ могут быть отнесены к единице времени (кг/сутки; кг/ч; кг/с) или к единице массы получаемого продукта. В последнем случае материальный баланс не изменяется с изменением мощности производства.

В основу расчета материального баланса положен закон сохранения массы вещества, то есть масса исходных веществ процесса должна быть равна массе его конечных продуктов:

∑G_нач= ∑G_кон,

где ∑G_нач - суммарная масса исходных веществ в процессе; ∑G_кон - суммарная масса конечных продуктов в тех же единицах измерения.

Целью материального баланса является определение потребности в сырье и расходных материалов производства заданного продукта.

Мощность процесса полимеризации пропилена составляет 100 тыс. тонн в год, согласно графику плана планово-ппредупредительного ремонта установка эксплуатируется в год 8333 часа, а вгоду всего 8760 из них 427 часов в остановочном ремонте. Таким образом по-скольку материальный баланс составляется в кг/ч, определим часовую нагрузку установки:

тыс.тонн/8333 ч = 12т/ч = 12000 кг/ч

Таблица 2. Расходные коэффициенты процесса «Unipol»

Расход водорода: 12000 · 0,00008 = 0,96 кг/ч

Расход азота: 12000 · 0,00234 = 28,08 кг/ч

Расход пропилена: 12000 · 0,81500 = 9780,00 кг/ч

В том числе пропана: 12000 · 0,00078 = 9,36 кг/ч

Расход агента стереоизбирательности: 12000 · 0,00004 = 0,48 кг/ч

Расход ТЭА: 12000 · 0,00013 = 1,56 кг/ч

Расход катализатора: 12000 · 0,00014 = 1,68 кг/ч

Расход продувочного пропилена: 12000 · 0,18461 = 2215,32 кг/ч

Расход рециклового пропилена: 12000 · 0,03116 = 373,92 кг/ч

Выпуск рециклового газа в ресивер: 12000 · 0,03116 = 373,92 кг/ч

Примем потери порошка 0,003%, что составляет: 12000·0,003/100 = 0,36 кг/ч.

Результаты расчёта материального баланса проектируемого процесса приведены в табл. 3.

Таблица 3. Материальный баланс проектируемого процесса

Тепловой баланс процесса

Все промышленные химические процессы должны проводиться при строго определённых заданных температурных условиях и в большинстве случаев требуют подвода или отвода теплоты. Тепловой расчёт сводится к составлению теплового баланса процесса, определению количества подводимой или отводимой теплоты, определению расхода теплоносителей или хладагентов. Уравнение, выражающее тепловой баланс химического процесса, может быть представлено в следующей форме: ΣQ _нач = ΣQ _кон, где

ΣQ _нач - количество теплоты, поступающей в процесс;

ΣQ _кон - количество теплоты, выделяющейся в процессе [7].

ΣQ _нач = Q₁ + Q₂ + Q_3, где

₁ = (m_пр· с_пр + m_N2· с_N2 + m_Н2· с_Н2) · t₁ - количество тепла, поступающее в систему с исходными реагентами. Расходы реагентов рассчитаны в разделе «Материальный баланс процесса»; с_пр, с_N2, с_Н2 - удельные теплоёмкости реагентов [10]; t₁ - температура исходных реагентов.₁ = ((9780,00+2215,32)·1,63 + 28,08 · 1,05 + 0,96 · 1,43) · 30 = 587497 кДж₂ = V₁ · с_р..г.· t₂ - тепло, вносимое охлаждённым рецикловым газом (m₁ - количество рециклового газа, с_р..г. - теплоёмкость рециклового газа, t₂ = 50 °С температура входящего рециклового газа);₃ = h · m_ПП - тепло экзотермической реакции полимеризации (h ≈ 2518 кДж/кг [5, 15], m_ПП - количество производимого полипропилена)₃ = 2518 · 12000 = 30216000 кДж

ΣQ_кон = Q₄ + Q₅, где

Q₄ = m_ПП · с_ПП · t₃ - количество теплоты, уносимое с отгружаемым полимером (с_ПП ≈ 1,8 кДж/(кг·К) - удельная теплоёмкость полипропилена);₄ = 12000 · 1,8 · 70 = 1512000 кДж₅ = m₁ · с_р..г.· t₄ - тепло, выносимое нагретым рецикловым газом (t₄ = 70 °С температура выходящего рециклового газа);

Из уравнения теплового баланса определим количество рециклового газа:

+ m₁ · 1,67 · 50 + 30216000 = m₁ · 1,67 · 70 + 1512000

+ m₁ · 83,5 + 30216000 = m₁ · 116,9 + 1512000₁ = (30216000 + 587497 - 1512000)/(116,9 - 83,5)₁ = 876991 кг/ч рециклового газа в реакционной системе обеспечат тепловой баланс процесса.

Определим количество тепла, вносимого охлаждённым рецикловым газом:₂ = 876991 · 1,67 · 50 = 73228749 кДж

Определим количество тепла, выносимое нагретым рецикловым газом:₅ = 876991 · 1,67 · 70 = 102520246 кДж

Результаты расчёта теплового баланса проектируемого процесса приведены в табл. 4.

Таблица 4. Тепловой баланс проектируемого процесса

Заключение

полипропилен катализатор сырье химический

Курсовая работа на тему: «Процесс синтеза полипропилена мощностью 96 тыс. т/год» выполнена в соответствии с заданием.

В пояснительной записке к курсовой работе представлен аналитический обзор процессов синтеза полпропилена, описана технологическая схема процесса синтеза полипропилена с нормами технологического режима, дана характеристика сырья и готовой продукции.

Перечислены все основные опасности производства, которые могут привести к неполадкам и причинить вред здоровью человека и окружающей среде. Описаны меры безопасности при ведении технологического процесса и выполнении регламентных производственных операций.

Выполнены расчеты материального и теплового баланса, а также приведены следующие расчеты:

1) гидродинамический расчёт псевдоожиженного слоя в реакторе: масса первоначальной загрузки порошка полипропилена 30,8 т, среднее расходное время пребывания частиц полипропилена в реакторе: 2,6 часа или 154 мин.

) механический расчёт реактора: толщина стенки расширенной части реактора: 85 мм, толщина днища реактора: 30 мм, толщина стенки купола: 48 мм, размер наружного и внутреннего диаметра D₂ и D₁ фундаментного кольца D₁ = 3720 мм и D₂ = 3860 мм, опорная площадь фундаментного кольца: 0,86 м².

) холодильника дистиллированной воды: для обеспечения нормальной работы установки получения полипропилена мощностью 96 тыс. тонн в год необходим четырёхходовой кожухотрубчатый теплообменник с внутренним диаметром кожуха 1200 мм и длиной труб 9 м, количество труб - 986 диаметром 25,4х2,1 мм.

) насоса циркулирующей воды: мощность двигателя насоса 137 кВт.

Список литературы

1. Бабицкий И.Ф., Вихман Г.Л., Вольфсон С.И. Расчет и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов. М.: «Недра», 1965.

. Брацыхин Е.А. Технология пластических масс. Л, Химия, 1974.

. Быстров Г.А., Гальперин В.М., Титов Б.П. Обезвреживание и утилизация отходов в производстве пластмасс. Л.: Химия, 1982.

. Давыдов Евгений. 20 марта Москва международная конференция «Полипропилен 2007», организованная компанией Creon при спонсорском участии ООО «Европластик» и поддержке Basell Polyolefins и Milliken Chemicals. Источник: PackagingNews. Апрель 2007. с. 52-55

5. Дувакина Н.И., Чуднова В.М., Белогородская К.В., Шульгина Э.С. Химия и физика высокомолекулярных соединений: Учеб. пособие. Л.: изд. ЛТИ им. Ленсовета, 1984.

. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию М.: Химия, 1983.

7. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1991.

. Коршак В.В. Технология пластических масс. М.: Химия, 1985.

. Мухлёнов И.П. Расчеты аппаратов кипящего слоя: Справочник Л.: Химия, 1986.

. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов / Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. Л.: Химия, 1987.

. Русаков П.В. Производство полимеров. М.: Высшая школа, 1988.

. Серебряков Б.Р., Плаксунов Т.К., Аншелес В.Р., Далин М.А. Под ред. М.А. Далина. Высшие олефины. Производство и применение. Л.: Химия, 1984.

. Степанов А.В. Производство низших олефинов. К.: Наукова думка, 1978.

. Полиэтилен низкого давления: Научно-технические основы промышленного синтеза. Л.: Химия, 1980.

. Временный технологический регламент по установкам полипропилена общего назначения.

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров